Поиск неисправностей в электронике - [75]

Осциллографы

Бывают случаи, когда необходима большая информация, чем та, которую может дать логический пробник. Часто вам нужно знать связь между двумя или более логическими сигналами. Лучшим средством демонстрации этой временной связи является осциллограф, который был детально описан в главе 2. Любой осциллограф общего назначения можно использовать при проведении определенных тестов цифровых схем, но некоторые из современных осциллографов имеют возможности, которые делают их особенно полезными для этих целей.

Основная функция, которая необходима в данном случае, это сбор информации по нескольким каналам, хранение форм импульсов и некоторые специальные режимы запуска. На рис. 7.32 показан аналоговый осциллограф с четырьмя входными каналами. Два их этих входов работают во всем диапазоне с избирательной чувствительностью от 10 мВ до 50 В наделение. Два других входа предназначены для использования, прежде всего, как входы логических сигналов с двумя диапазонами чувствительности 0,1 и 0,5 В на деление. Используя пробник 10Х, эти диапазоны можно превратить в 1 и 5 В на деление, что обычно является идеальным для многоканального цифрового отображения информации. Этот осциллограф также обладает уникальной функцией одновременной демонстрации двух статических форм сигнала, даже если они никак не синхронизированы друг с другом. Это очень полезно, если вам нужно наблюдать форму сигналов, но вас не интересуют их временные связи. В этом режиме вход пусковых импульсов автоматически переключается на вход, на который поступают отслеживаемые в настоящее время сигналы. Большинство осциллографов запускаются от одного выбранного источника пусковыx сигналов и будут показывать только формы сигналов, которые синхронизированы с этим источником. Такой осциллограф не может хранить формы сигналов и. следовательно, регистрировать одиночные импульсы, которые редко возникают. Однако аналоговые осциллографы лучше подходят для учета периодически следующих выбросов с малой длительностью, как показано на рис. 7.32.

Рис. 7.32.Аналоговый осциллограф, показывающий регистрируемые выбросы

Цифровой осциллограф с памятью, показанный на рис. 7.33, имеет четыре входных канала и множество различных режимов запуска. Осциллограф с цифровой памятью воспринимает быструю последовательность измерений напряжения на входе и хранит полученные результаты во внутренней памяти в цифровой форме. Эти данные используются для предоставления формы сигналов на экране.

Рис. 7.33. Цифровой осциллограф с памятью, регистрирующий «дребезг» контактов переключателя

Осциллографы с памятью очень эффективны при регистрации последовательности импульсов, которые возникают нерегулярно, и подобные случаи нередки.

Поскольку события, приводящие к возникновению сигналов, не часто случаются в цифровых схемах, чтобы указать осциллографу, что произошло именно критическое событие, на которое он должен отреагировать, необходимы сложные режимы запуска.

Показанный на рисунке осциллограф может отображать информацию, которая была зарегистрирована до, после или и до, и после запускающего события. Другими словами, запускающее событие может произойти справа, слева или в центре развертки. Он также позволяет наблюдать все четыре входных канала и ждать запуска, пока не будет достигнута определенная комбинация логических сигналов.

Оценка таких моментов, как вибрация контактов переключателя (известная как «дребезг» контактов), может быть эффективно выполнена только с помощью осциллографа с памятью. Развертка на экране осциллографа с памятью показывает последствия перемещении тумблера из одного положения (разомкнут) в другое (замкнут). Момент, когда произошло переключение, помещается в центре экрана, что показывает состояние ключа до (логический уровень высокий) и после (переход на низкий) запускающего события. Этот осциллограф может также печатать регистрируемые формы сигналов на принтере компьютера.

Логические анализаторы

В сложных цифровых схемах, особенно в микрокомпьютерных системах, необходимо знать связи между многими различными сигналами. В этой ситуации формы напряжения не так важны, как логические состояния, которые возникают в определенные моменты времени. Логический анализатор — это прибор, который позволяет одновременно собирать и хранить информацию о логическом состоянии по многим каналам (48 и более). Эти замеры выполняются через определенные интервалы времени, которые задаются внутренним источником тактовых импульсов или внешним источником, находящимся в исследуемой схеме.

Логический анализатор, который показан на рис. 7.34, совмещен с персональным компьютером. Он может представлять информацию в виде временных диаграмм или таблицы состояний в двоичном, восьмеричном, шестнадцатеричном виде или в виде символов ASCII. 48 входных каналов подключены через адаптерную приставку, которая подключена к плате внутри компьютера (рис. 7.34).

Рис. 7.34.Логический анализатор на основе персонального компьютера

Другим очень полезным тестовым инструментом для проверки цифровых схем любых типов является специализированный зажим для микросхем, напоминающий бельевые прищепки и выпускаемый в разных модификациях, соответствующих размерам корпусов с двухрядным расположением выводов, чтобы обеспечить контакт с каждым выводом ИМС. Другой конец зажима имеет выводы, к которым удобно подключать пробник осциллографа и т. д.