Einfacher Logiktester
Im Praktikum Logikzustände anzeigen haben wir eine Schaltung entwickelt, mit der wir auf einfache Weise Logikzustände anzeigen können.
Im Folgenden bauen wir diese Schaltung als Modul mit 4 Anzeigen auf. Das Modul kann auf ein Steckboard gesetzt werden.
Die Schaltung enthält viermal die Logiktester aus Bild 1, wobei die beiden LEDs durch eine rot/grüne Duo-LED ersetzt wurden.
- U- ist GND oder 0V.
- U+ ist +5V (3,3V bis 12V sind möglich).
Aufbau
Aufbau auf Lochrasterplatine
Dieses Projekt wird auf einer Lochrasterplatine aufgebaut.
Wie das geht, wird in diesem Praktikum beschrieben.
Das Modul kann auf ein Steckboard gesetzt werden und erleichtert das Testen von Logikschaltungen.
Das Modul kann auch von Löt-Einsteigern leicht aufgebaut werden.
Darstellung
Die Ansicht ist von oben auf die Platine.
Die dünnen roten Linien stellen das Raster (2,54mm) der Platine dar. An den Kreuzungspunkten befinden sich die Lötpunkte der Lochrasterplatine. Die Zahlen helfen beim Zählen des Rasters.
Die Verbindungsleitungen sind grün dargestellt und befinden sich auf der Unterseite, werden sozusagen mit Röntgenaugen durch die Platine gesehen.
Die Verbindungsleitungen werden auf der Unterseite mit dünnem Draht hergestellt. Dieses ist im Praktikum Löten für Einsteiger beschrieben.
Die Verbindungen auf der Oberseite sind rot dargestellt. Sie werden ebenfalls mit dünnem Draht hergestellt.
Die gelben Punkte sind Bohrungen, durch die Anschlüsse von Bauelementen gesteckt und auf der Unterseite verlötet werden.
Die grauen Lötpunkte stellen meistens eine Verbindung zwischen der Ober- und Unterseite her.
Eine Lochrasterplatine hat an jedem Rasterpunkt einen Lötpunkt. Hier werden nur die benutzten Lötpunkte dargestellt.
Die Widerstände und LEDs sind schematisch dargestellt.
Der Text benennt und beschreibt die Bauelemente.
Eine ausführliche Beschreibung ist unter Darstellung in KiCAD zu finden.
Die Schaltung ist auf einer Lochrasterplatine mit durchkontaktierten Lötinseln aufgebaut.
Die Verbindungen auf der Unterseite sind die dicken grünen Linien. Sie werden mit 0,3mm versilbertem Kupferdraht hergestellt. Das ist in Bild 5 gut zu erkennen.
Bei diesem Modul werden die Lötstifte auf der Unterseite eingebaut: sie werden von unten eingebaut. Die Verbindungen werden auf der Oberseite zu einer benachbarten Lötinsel hergestellt. Diese sind im Layout rot dargestellt. Diese Verbindungen sind in Bild 4 gut zu erkennen.
Wichtig:
Die Orientierung der Duo-LEDs muss vor dem Einlöten getestet werden: Wenn der Eingang mit U- verbunden ist, muss die LED grün leuchten.
Das Modul des einfachen LogikTesters aufbauen
Das Praktikum einfachen LogikTester aufbauen erklärt für Einsteiger, wie diese Schaltung auf einer Lochrasterplatine aufgebaut wird.
Vor- und Nachteile
Diese Schaltung besticht durch ihre Einfachheit.
- Sie kann im Bereich von 3,3V bis 12V verwendet werden.
- Sie ist sicher gegen Verpolung.
- Was passiert, wenn +5V und -5V vertauscht werden?
Die Schaltung hat auch Nachteile:
-
Die LEDs leuchten erst ab 5V hell genug.
R2 liegt parallel zu LED1 und reduziert deren Strom aus R1. Ebenso liegt R1 parallel zu LED2.
- Der Eingangsstrom für die LEDs wird aus den Ausgängen der Logikbausteine in der gemessenen Logikschaltung entnommen, was diese natürlich stören kann.
Wir können den Strom aus der gemessenen Logikschaltung reduzieren, indem wir den Strom mit Transistoren verstärken. Die Schaltung ist in Logiktester mit Transistoren beschrieben.
Natürlich gibt es auch Schaltungen mit ICs. Eine für Einsteiger nützliche Schaltung hat sechs Messeingänge und ist mit einem IC aufgebaut: der Logiktester mit 4049.
Versorgungsspannung
- Die Versorgungsspannung des Logiktesters darf nicht höher sein als die Versorgungsspannung der Schaltung, in der die Messung durchgeführt wird.
- andernfalls können Bauelemente beschädigt werden.
- Am besten wird die gleiche Stromversorgung verwendet.
Die Anzeige auswerten
| Anzeige | Aussage |
| die LED leuchtet nicht | 1. der Messeingang ist offen 2. der Pegel des Logikausgangs ist weder LOW noch HIGH |
| die LED leuchtet grün | der Logikausgang ist LOW (0) |
| die LED leuchtet rot | der Logikausgang ist HIGH (1) |
| die LED leuchtet rot/grün | am Logikausgang wechselt der Pegel zwischen HIGH (1) und LOW (0) |
Logiktester mit Impulserkennung
Der hier vorgestellte Logiktester eignet sich gut für statische Digitalschaltungen oder sich langsam ändernde digitale Schaltungen. Insbesondere können mehrere Zustände gleichzeitig verfolgt werden.
Digitale Schaltungen sind in den selten rein statisch, sondern arbeiten mit hohen Taktfrequenzen. Unser einfacher Logiktester stößt hier schnell an seine Grenzen. Manchmal ist ein Logikanalysator erforderlich. Oft können aber auch mit einem Logiktester, der auf dynamische Ereignisse reagiert, gute Ergebnisse erzielt werden.
Der Logiktester mit Impulserkennung reicht in den meisten Fällen aus.
Die LogicProbe mit PIC ist ein kleines, aber nützliches Werkzeug. Sie unterstützt nicht nur die Erkennung von Einzelimpulsen unter 10ns und über 20MHz, sondern erlaubt auch die Überprüfung der Pegelbereiche von Logikausgängen.