Звуковой логический индикатор

Звуковой логический индикатор позволяет пользователю прослушивать сигналы, действующие в микропроцессорной системе. Другими словами, он представляет собой альтернативу обычного логического пробника, который обеспечивает только визуальную индикацию логических состояний и, следовательно, не позволяет сделать обоснованного предположения о поведении импульсного сигнала в проверяемой линии.Прослушивая сигналы в микропроцессорной системе, можно разобраться, что в ней происходит. С помощью звукового индикатора удается не только зафиксировать активность в конкретной линии, но и оценить частоту импульсов и наличие в сигнале периодичности. По звуку можно различать сигналы на отдельных линиях шины, синхронизации и разрешения микросхем. Каждому, кто еще сомневается в возможностях этого простого прибора, но регулярно занимается отладкой микропроцессорных систем, мы советуем собрать звуковой логический индикатор.
Описание схемы. Принцип действия звукового логического индикатора довольно прост. Высокочастотные сигналы, действующие в микропроцессорной системе, преобразуются в сигналы более низкой звуковой частоты с помощью двоичного делителя частоты. Выходные сигналы делителя формируются и подаются на обычный усилитель звуковой частоты.
Электрическая схема звукового логического индикатора показана на рис. П2.19.

Рис. П2.19. Принципиальная электрическая схема звукового логического индикатора.

Микросхема IC1 (КМОП-делитель) осуществляет деление частоты входных сигналов на 1024 (210). Цепочка R1, D1 и D2 защищает IC1 от чрезмерных входных напряжений (максимум ±50 В). Микросхема IC2 представляет собой усилитель звуковой частоты с фиксированным коэффициентом усиления. Частотная характеристика этого усилителя постоянна в диапазоне от нескольких герц до 20 кГц и больше.
Монтаж. Все компоненты индикатора монтируются на куске печатной платы (10 полосок с 37 отверстиями), который легко отрезать от стандартной платы Veroboard. Монтажная схема прибора приведена на рис. П2.20.

Рис. П2.20. Монтажная схема звукового логического индикатора.

Всего на плате нужно сделать 20 разрывов печатных проводников.
Рекомендуется следующая последовательность сборки: гнезда IС, выходные пистоны, перемычки, резисторы, диоды и конденсаторы. Динамик монтируется в верхней части корпуса пробника, для чего вырезается отверстие диаметром примерно 14 мм, а приклеивается динамик эпоксидной смолой. Затем подсоединяются провода питания с соблюдением правильной полярности, красный провод с зажимом типа «крокодил» подключается к источнику +5 В.
Прежде чем вставить микросхемы в гнезда и закрепить плату, нужно внимательно осмотреть ее и проверить перемычки и разрывы печатных проводников, правильную ориентацию полярных компонентов (диоды и электрические конденсаторы), отсутствие выплесков припоя и закорачиваний печатных проводников.
После проверки платы две микросхемы вставляются в гнезда и плата закрепляется в корпусе. При этом не требуется никаких дополнительных приспособлений, так как плата плотно зажимается при соединении двух половин корпуса. Держатель зонда соединяется со входом прибора, а сам зонд закрепляется в держателе.
Проверка. Эта операция производится на функционирующей микропроцессорной системе, например на домашнем компьютере.
Питание его берется из удобной точки основного блока питания.
Когда зонд индикатора ничего не касается, никаких звуков не слышно. После прикосновения зондом к выходу генератора синхронизации (идеально подходит частота синхронизации от 1 до 4 МГц), слышен «чистый» тон с частотой 1–4 кГц. Если коснуться зондом одной из линий данных, то возникнет резкий звук (с частотой от 100 Гц до 1 кГц).
В том случае, если прибор не издает никаких звуков, необходимо вынуть печатную плату из корпуса и тщательно проверить ее, обратив внимание на ориентацию полярных компонентов (диодов, электролитических конденсаторов, микросхем) и правильность перемычек и разрывов.
Целесообразно прослушать генерируемые индикатором звуковые сигналы при касании зондом следующих точек в микропроцессорной системе: остальных линий шины данных; линии шины адреса (улавливаете ли вы различия между сигналами от старших и младших линий адреса?), линии шины управления (включая линии считывания и записи), линии разрешения микросхем.
Компоненты. Резисторы (угольные, 0,25 Вт, 5 %): R1 = R3 = 3 кОм; R2 = 22 кОм; R4 = 220 Ом; конденсаторы: С1 = 10 мкФ (танталовый, 25 В); С2 = 0,1 мкФ (полистироловый); С3 = 10 мкФ (электролитический, 16 В); С4 = 10 мкФ (электролитический, 25 В); С5 = 100 мкФ (электролитический, 16 В); С6 = 220 мкФ (электролитический, 16 В); полупроводниковые приборы: IC1 — 4020В; IC2 — ТВА820М; D1, D2 — 1N4148; D3— 1N4001.
Дополнительные детали: динамик с сопротивлением 8 Ом; гнездо для микросхемы 8-контактное (1 шт.); гнездо для микросхемы 16-контактное (1 шт.); корпус с размерами 140x30x20 мм; односторонние пистоны диаметром 1 мм (5 шт.); плата типа Veroboard с размерами 95×63 мм.