探測信號

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

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，萬用表設計用于測量直流或交流電源，這意味著如果數(shù)字信號正在切換，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以上可能是困難的。第三，萬用表有一個必須連接的公共（接地）輸入，使用兩個以上可能會使這成為一項艱巨的任務。

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

1 - （數(shù)字高）

0 - （數(shù)字低）

Z - （高阻抗）

P - （信號是脈沖/切換）

然而，邏輯探頭無法測量模擬讀數(shù)因此，在測量信號時，無法確定信號的電壓電平。盡管有這個缺點，邏輯探頭很容易設計，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獨立的邏輯探頭電路組成一個單獨的電路，提供四個邏輯探頭輸入和四個LED輸出顯示。

邏輯探針原理圖

單個邏輯探測電路

邏輯探測器的工作原理

邏輯探針（如上所示）有三個主要塊：

U1A - 一個簡單的振蕩器

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都不會導通。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)，從而導致U1C的輸出振蕩。這種振蕩也會導致U1D的輸出迅速變化，因此LED D1導通。如果輸入連接到邏輯高電平，則U1A的輸出保持低電平，導通LED D2并關閉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，導致U1D的輸出為高電平。結(jié)果是LED D1無法導通，因此關閉。

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，從而導致U1D的高輸出。結(jié)果是LED D1不能導通和關斷。如果輸入連接到振蕩數(shù)字信號，則U1A的輸出在VDD和0V之間快速切換。與浮動情況不同，此信號能夠轉(zhuǎn)動D2和D3，觸發(fā)所有三個LED打開。

構(gòu)建邏輯探測器

不是將所有東西都安裝在單個PCB上，而是使用單獨的板 - 每個板作為單個探針。這種設計不僅可以在多個探針組合在一起時更容易識別，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PCB上，因為探頭使用公共電源和接地走線。

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

對于此項目，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，使它們連接到測試點）。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內(nèi)部彈簧，在探測信號時提供非常平穩(wěn)的動作（即施加壓力導致頭部略微縮回，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等于為4001 IC供電的電源線的電壓電平，因此被測電路使用的電源。例如，如果探頭由5V供電且被探測的邏輯信號為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器切口和其他復雜部件。一旦構(gòu)建了邏輯探針電路，用它來分析未來項目的數(shù)字信號！

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）