PUNTA DE PRUEBA LGICA PARA CIRCUITOS TTL

OBJETIVO: Disear, simular y armar una punta de prueba lgica para circuitos TTL.

INTRODUCCIN. Por medio de una punta lgica se puede conocer el estado lgico en un punto

cualquiera de un circuito electrnico. Los trenes de pulsos con frecuencias de cerca de 1 Hz deben ser detectados como entradas pulsantes para superar el lmite alcanzado por los circuitos lgicos CMOS comunes (no los de baja tensin).

Existen puntas lgicas complejas, cuya salida se muestra en un visualizador de siete segmentos, con una letra significativa del alfabeto: H para el nivel lgico alto (High), L para el nivel lgico bajo (Low), O para circuito abierto (Open), y P para una seal pulsante (pulse).

De esta manera, el estado lgico es inmediatamente reconocido. El uso de un visualizador de siete segmentos especial de alta eficiencia implica un bajo consumo de corriente.

La punta de prueba lgica es casi una necesidad a la hora de probar el funcionamiento de los circuitos digitales. Usualmente la punta de prueba lgica detecta y discrimina entre nivel-alto, nivel-bajo, y condiciones de pulso en varios puntos de un circuito digital. Los resultados son entonces desplegados en un visualizador de siete segmentos o en un diodo emisor de luz.

La punta de prueba lgica descrita aqu es una punta de prueba lgica ms avanzada, hace lo que hace la punta de prueba convencional, pero tiene la capacidad adicional de poder detectar un circuito abierto o un nivel fuera de tolerancia alto o bajo de la lgica. Y el indicador es un simple LED o visualizador de siete segmentos. Las cuatro posibles condiciones de prueba son mostradas en un visualizador de siete segmentos.

Las letras son: H (nivel lgico alto), L (nivel lgico bajo), 0 (abierto), y P (pulso). Este tipo de visualizador de siete segmentos hace que la prueba de los circuitos lgicos sea ms rpida y mejore el desempeo y la lectura de los resultados.

DESARROLLO. Como se muestra en la Fig.1 es el diagrama esquemtico de la punta de prueba

lgica.

Fig.1 Diagrama esquemtico de la punta de prueba lgica. Los transistores Q1 y Q2 son circuitos comparadores los cuales establecen los niveles lgicos. IC2 e IC3 decodifican la seal. El transistor Q1 funciona como un comparador y un almacenador intermediario con

un voltaje de umbral de aproximadamente 0,6 volts. El transistor Q2 y los diodos D1, D2, y el diodo D3 funcionan como un comparador y un almacenador intermediario con un voltaje de umbral aproximado de 2,4 volts. Estos umbrales estn separados levemente con un estndar ms ancho para los dispositivos TTL, as proporcionando un margen de seguridad. Los resistores R4 y R5 y el transistor Q3 cambian de puesto el nivel de Q2 para hacerlo compatible con los dispositivos TTL. Las salidas de los dos circuitos del comparador se protegen ms a fondo y son condicionados por IC2, el nivel alto (H) y el nivel bajo (L) del cual son decodificados por el circuito restante. Asumiendo que el punto bajo prueba est o en un punto alto o un punto bajo, el resultado final ser un H o un L visualizado en DIS1.

En el acontecimiento de cualquier actividad de pulso en el punto bajo prueba, el multivibrador paso a paso IC1 accionar y generar un P (para el pulso) en DIS1. Si un solo pulso ocurre en el punto de prueba, IC1mostrara una P para ser visualizada, pero solamente por cerca de 0,5 segundos. (la punta de prueba es capaz de "capturar" pulsos tan cortos como 10 ns de duracin). En cualquier momento la extremidad de la punta de prueba puede no tocar un punto de prueba en el circuito o tocar un punto que esta elctricamente aislado del circuito, DIS1 visualizara una O. Adems, cualquier nivel lgico que este dentro del rango establecido conjuntamente por los comparadores tambin resultara una O a ser visualizada. En la operacin, H indica un estado alto TTL (mayor de 2,5 volts): L indica un estado bajo TTL (menos de 0,6 volts): O indica un circuito abierto o fuera del estado de tolerancia TTL (alta impedancia o menos de 2,5 volts pero mayor de 0,6 volts): y P indica un tren de pulsos o un solo pulso.

Para mantener el ensamblaje electrnico tan compacto como sea posible, una tarjeta de circuito impreso es una necesidad para el montaje de los componentes. Las guas para perforar y la forma de colocar los componentes muestran en Fig.2.

Fig. 2 guas para perforar y la forma de colocar los componentes.

Al ensamblar la punta de prueba, la disposicin de las piezas y la linealidad de las

terminales de los componentes no son crticas. Las terminales de los componentes de la punta de prueba lgica debern ser tan cortos y directos como sea posible. En la figura 3 se muestra la forma en que se ensambla la punta de prueba lgica

Pruebe la punta de prueba lgica conectando sus cables a la alimentacin, cuando se alimenta la punta de prueba lgica, la visualizacin en el desplegador de siete segmentos debe indicar 0. Colocando la punta de prueba lgica en +5 volts, la visualizacin en el desplegador de siete segmentos debe de indicar una H y colocando la punta de la prueba lgica en tierra, la visualizacin en el desplegador de siete segmentos debe de indicar una L, con la terminal de la punta de prueba lgica tocando un punto en el circuito donde est ocurriendo la actividad de un pulso, la visualizacin en el desplegador de siete segmentos debe indicar una P y la punta de prueba esta lista para ser utilizada.

Fig. 3 forma de ensamblar la punta de prueba lgica

MATERIAL Y EQUIPO UTILIZADO. 2 Tablillas de pruebas (protoboard) Alambre. Pinzas de punta y corte. C1, C3-25F, 6-volts capacitor electrolitico de tantalio. C2-220 pF capacitor cermico de disco. D1 hasta D4-1N914 o similar. DIS1 visualizador de siete segmentos de catodo comn (opcoa SLA-7 o similar). ICI-Multivibrador monoestable (74LS122). IC2-Inversor con salidas de colector abierto (74LS05). IC3-Compuesrtas NAND (74LS00). Q1, Q3-transistor npn (2N3904 o similar). Q2- transistor pnp (2N3906 o similar). Las siguientes resistencias son a -watt, 5% de tolerancia R1, R2-47, 000 ohms. R3, R4, R5, R14, R15-10, 000 ohms. R6-22, 000 ohms. R7 hasta R13-180 ohms. 1 Fuente de Voltaje Digital. 1 Multimetro.

Circuito de la Punta de Prueba Lgica.

RESULTADOS Cuando la punta de prueba lgica se conecta a +5 volts, la visualizacin en el desplegador de siete segmentos muestra una H para el nivel lgico alto (High).

Cuando la punta de prueba lgica se conecta a tierra, la visualizacin en el desplegador de siete segmentos muestra una L para el nivel lgico bajo.

Cuando la punta de prueba lgica esta tocando un punto en el circuito donde est

ocurriendo la actividad de un pulso, la visualizacin en el desplegador de siete segmentos debe indicar una P para una seal pulsante (pulse).

Cuando la terminal de la punta de prueba lgica no esta tocando ningn punto en particular en el circuito bajo prueba, es decir, cuando esta en circuito abierto, la visualizacin en el desplegador de siete segmentos muestra una O para circuito abierto (Open).

CONCLUSIONES. Por medio de una punta lgica se puede conocer el estado lgico en un punto

cualquiera de un circuito electrnico. La punta de prueba lgica es casi una necesidad a la hora de probar el funcionamiento de los circuitos digitales. Usualmente la punta de prueba lgica detecta y discrimina entre nivel-alto, nivel-bajo, y condiciones de pulso en varios puntos de un circuito digital.

CUESTIONARIO. 1.- Cul es el valor mnimo y el valor mximo del 0 lgico y del 1 lgico?

R= para el 0 lgico el valor mnimo es 0 volts y el valor mximo es 1.8 volts, para el 1 lgico el valor mnimo es 2 volts y el valor mximo es 5 volts pero entre el rango de 1.8 volts y 2 volts no se sabe si es un 0 lgico o un 1 lgico.

2.-Cules son las cuatro operaciones fundamentales que realiza una punta de prueba lgica?

R= Las cuatro posibles condiciones de prueba que realiza una punta de prueba lgica son: nivel lgico alto, nivel lgico bajo, abierto, y pulso.

SUGERENCIAS. 1.- Que los alumnos muestren las cuatro posibles condiciones de prueba en el

visualizador de siete segmentos en espaol y en maysculas, es decir que, en lugar de ser mostradas como: H para el nivel lgico alto (High), L para el nivel lgico bajo (Low), O para circuito abierto (Open), y P para una seal pulsante (pulse), se muestren como: A (nivel lgico alto), B (nivel lgico bajo), 0 (abierto), y P (pulso).

2.- Que los alumnos tomen como gua para hacer la placa de circuito impreso, para perforar y la forma de colocar los componentes, las mostradas anteriormente o que busquen diseos alternativos.

BIBLIOGRAFIA.

Manual de Circuitos Integrados. (seleccin, diseo y aplicaciones). Volmenes III y IV. Arthur B. Williams Editorial: Mc Graw Hill. Fast and LS TTL Data. Motorola.