怎樣構(gòu)建一個(gè)能夠分析數(shù)字信號(hào)的簡易邏輯探測(cè)器

探測(cè)信號(hào)

萬用表是方便的工具，可以很多地溝通信號(hào)，包括電壓，電流，電阻和連續(xù)性。有一些更先進(jìn)的萬用表甚至可以測(cè)量電感和電容，使它們對(duì)模擬電路非常有用。

雖然萬用表也可用于數(shù)字環(huán)境，但由于多種原因，它們有些不合適。首先，萬用表設(shè)計(jì)用于測(cè)量直流或交流電源，這意味著如果數(shù)字信號(hào)正在切換，則萬用表將記錄異常電壓。其次，萬用表體積大且體積大，因此在電路上使用三個(gè)以上可能是困難的。第三，萬用表有一個(gè)必須連接的公共（接地）輸入，使用兩個(gè)以上可能會(huì)使這成為一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。

與萬用表不同，邏輯探頭是一個(gè)非常簡單的電路，設(shè)計(jì)用于衡量數(shù)字系統(tǒng)。邏輯探頭通常只配備三個(gè)輸出LED，指示以下狀態(tài)：

1 - （數(shù)字高）

0 - （數(shù)字低）

Z - （高阻抗）

P - （信號(hào)是脈沖/切換）

然而，邏輯探頭無法測(cè)量模擬讀數(shù)因此，在測(cè)量信號(hào)時(shí)，無法確定信號(hào)的電壓電平。盡管有這個(gè)缺點(diǎn)，邏輯探頭很容易設(shè)計(jì)，構(gòu)造，并與其他探頭一起使用。我們將構(gòu)建的邏輯探頭由四個(gè)獨(dú)立的邏輯探頭電路組成一個(gè)單獨(dú)的電路，提供四個(gè)邏輯探頭輸入和四個(gè)LED輸出顯示。

邏輯探針原理圖

單個(gè)邏輯探測(cè)電路

邏輯探測(cè)器的工作原理

邏輯探針（如上所示）有三個(gè)主要塊：

U1A - 一個(gè)簡單的振蕩器

U1B和U1C - 單穩(wěn)態(tài)鎖存器

U1D - 逆變器

如果輸入未連接（即高阻抗），則U1A由于反饋電阻R3而振蕩。由于這種振蕩非常?。ǚ葹?00mV）并且僅振蕩約2.5V，因此LED D2或D3都不會(huì)導(dǎo)通。然而，這種小振蕩足以觸發(fā)由U1B和U1C組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)，從而導(dǎo)致U1C的輸出振蕩。這種振蕩也會(huì)導(dǎo)致U1D的輸出迅速變化，因此LED D1導(dǎo)通。如果輸入連接到邏輯高電平，則U1A的輸出保持低電平，導(dǎo)通LED D2并關(guān)閉LED D3。

由于U1A的輸出沒有變化，單穩(wěn)態(tài)電路輸出保持低電平，導(dǎo)致U1D的輸出為高電平。結(jié)果是LED D1無法導(dǎo)通，因此關(guān)閉。

如果輸入連接到邏輯低電平，則U1A的輸出保持高電平，從而打開LED D3并關(guān)閉LED D2。由于U1A的輸出保持一致，單穩(wěn)態(tài)電路的輸出保持低電平，從而導(dǎo)致U1D的高輸出。結(jié)果是LED D1不能導(dǎo)通和關(guān)斷。如果輸入連接到振蕩數(shù)字信號(hào)，則U1A的輸出在VDD和0V之間快速切換。與浮動(dòng)情況不同，此信號(hào)能夠轉(zhuǎn)動(dòng)D2和D3，觸發(fā)所有三個(gè)LED打開。

構(gòu)建邏輯探測(cè)器

不是將所有東西都安裝在單個(gè)PCB上，而是使用單獨(dú)的板 - 每個(gè)板作為單個(gè)探針。這種設(shè)計(jì)不僅可以在多個(gè)探針組合在一起時(shí)更容易識(shí)別，還有助于更好地整體組織。理想情況下，所有部件都可以加載到單個(gè)PCB上，因?yàn)樘筋^使用公共電源和接地走線。

邏輯探頭電路有一個(gè)接地參考輸出，連接到被測(cè)電路的接地端。您可以使用您選擇的連接器將探頭連接到PCB。

對(duì)于此項(xiàng)目，邏輯探頭PCB具有4針SIL插頭，允許使用更便宜的邏輯分析儀探頭（這些探頭）探頭類型也有彈簧加載的夾子，使它們連接到測(cè)試點(diǎn)）。一些定制探針也使用彈簧針作為探頭制成。這種類型的探頭包含一個(gè)內(nèi)部彈簧，在探測(cè)信號(hào)時(shí)提供非常平穩(wěn)的動(dòng)作（即施加壓力導(dǎo)致頭部略微縮回，從而改善接觸）。

電路需要相等的電源由于邏輯探頭依賴于輸入信號(hào)等于為4001 IC供電的電源線的電壓電平，因此被測(cè)電路使用的電源。例如，如果探頭由5V供電且被探測(cè)的邏輯信號(hào)為3.3V邏輯，則3.3V無法提供足夠的能量來觸發(fā)NOR門。

木制外殼底座包含邏輯探頭的所有部件，而3D打印前蓋則不需要機(jī)器切口和其他復(fù)雜部件。一旦構(gòu)建了邏輯探針電路，用它來分析未來項(xiàng)目的數(shù)字信號(hào)！

包含所有邏輯探頭部件的木制外殼底座

包含所有邏輯探頭部件的木質(zhì)底座（頂視圖）

木制房屋單元（側(cè)視圖）