{"id":74,"date":"2000-02-10T23:33:34","date_gmt":"2000-02-10T22:33:34","guid":{"rendered":"http:\/\/electronicapractica.crearblog.com\/?p=74"},"modified":"2022-09-22T09:13:48","modified_gmt":"2022-09-22T07:13:48","slug":"leccion-4-la-sonda-logica","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.diarioelectronicohoy.com\/blog\/leccion-4-la-sonda-logica","title":{"rendered":"Lecci\u00f3n-4 La Sonda L\u00f3gica"},"content":{"rendered":"

Introducci\u00f3n<\/span><\/h2>\r\n

De todos es sabido que los circuitos digitales suelen trabajar a unas velocidades que hacen imposible el empleo de los tradicionales instrumentos de prueba para la detecci\u00f3n, seguimiento y reparaci\u00f3n de aver\u00edas. Si intentamos utilizar el pol\u00edmetro, no podremos leer el verdadero nivel l\u00f3gico debido a la inercia coercitiva del galvan\u00f3metro, el equipo no es adecuado para detectar los r\u00e1pidos cambios de nivel de una serie de impulsos tambi\u00e9n llamado tren de impulsos. Las sondas l\u00f3gicas, pueden ayudarnos proporcionando una indicaci\u00f3n \u00f3ptica del nivel l\u00f3gico (mediante LEDs) en la patilla del circuito integrado o la pista bajo prueba, siempre que las variaciones sean relativamente lentas o est\u00e1ticas.<\/p>\r\n

Consideremos el caso, en el que necesitamos conocer el estado l\u00f3gico de un punto del circuito bajo prueba y hacer un seguimiento de una se\u00f1al y, no disponemos de un osciloscopio, s\u00f3lo un pol\u00edmetro, las posibilidades de \u00e9xito, se ver\u00e1n comprometidas a poco que tengamos que seguir una se\u00f1al de cierta frecuencia. En estos casos, es necesario disponer de un elemento llamado Sonda L\u00f3gica Digital, la cual nos ayudar\u00e1 en cierto modo, en el cometido que se propon\u00eda (siempre que la velocidad no sea demasiado alta), el seguimiento de una se\u00f1al a trav\u00e9s de un circuito funcional.<\/span><\/p>\r\n

Cuando se trata de realizar ciertos montajes en electr\u00f3nica digital, pronto o m\u00e1s tarde, surge la necesidad de conocer el estado de una puerta l\u00f3gica o la situaci\u00f3n en la que se encuentra un circuito integrado del que sospechamos de su integridad, \u00e9ste es el momento que se hace imprescindible, disponer de una sonda que nos permita conocer los diferentes estados que registran las distintas patillas del dispositivo bajo sospecha.<\/p>\r\n

Si bien, en esta ocasi\u00f3n no podemos decir que la sonda que vamos a abordar sea 100 x 100 profesional, s\u00ed podemos asegurar que nos proporcionar\u00e1 suficiente margen de seguridad al detectar los niveles l\u00f3gicos (en prueba), sin realizar un desembolso gravoso para nuestra econom\u00eda.<\/span><\/p>\r\n

El procedimiento a seguir, es preparar un circuito capaz de detectar el estado del punto bajo prueba (sin influenciar en lo posible al circuito). Para lo cual, es importante preparar un circuito de entrada que presente una alta impedancia, sobre el circuito que se va a controlar, esto permitir\u00e1 la detecci\u00f3n sin apenas absorci\u00f3n o adici\u00f3n de se\u00f1al del circuito bajo prueba.<\/p>\r\n

Lograr una alta impedancia de entrada puede conseguirse mediante circuitos pasivos: resistencias, condensadores, diodos, etc, o activos, es decir, mediante circuitos integrados operacionales o l\u00f3gicos, con los que se logra una muy alta impedancia (Z) de entrada.<\/span><\/p>\r\n

Nota:<\/strong> Los circuitos elaborados con operacionales, no los vamos a estudiar debido a la necesidad de una alimentaci\u00f3n sim\u00e9trica con sus valores entre +7V y -7V, alimentaci\u00f3n que puede no est\u00e9 a nuestro alcance a la hora de un an\u00e1lisis r\u00e1pido y efectivo.<\/p>\r\n

Debemos centrarnos en dos tipos b\u00e1sicos debido a la tecnolog\u00eda utilizada, uno es el referente a la familia TTL<\/span><\/strong>, y otro a la familia CMOS<\/span><\/strong>.<\/span><\/p>\r\n

Una sonda digital sencilla.<\/span><\/h2>\r\n

Iremos realizando ciertos ejemplos que nos llevar\u00e1n a conocer los diferentes casos y posibilidades, seg\u00fan necesidades y las tecnolog\u00eda. Para empezar, vamos a contemplar el caso de los niveles TTL con componentes pasivos, conectaremos una resistencia a un amplificador seguidor de se\u00f1al, para que nos amplifique el nivel detectado sin inversi\u00f3n de fase y la salida la inyectaremos a un transistor separador, el cual se encargar\u00e1 de activar unos diodos led rojo y verde por ej. como indicadores de estado alto (H) o bajo (L), respectivamente.<\/p>\r\n

\"\"<\/a>Fig. 1<\/a><\/p>\r\n

El esquema de la figura 1, es eficiente para la mayor\u00eda de los casos con niveles TTL y muestra la disposici\u00f3n de los pocos componentes electr\u00f3nicos pasivos, necesarios para la Sonda L\u00f3gica<\/strong> propuesta. La alimentaci\u00f3n de la sonda admite un ancho rango de valores y puede tomarse del circuito bajo prueba o con bater\u00edas a tal efecto, no obstante las masas o negativos deben ser comunes a ambos circuitos.<\/p>\r\n

El problema que puede presentar la sonda de la figura 1, reside mayormente en los niveles l\u00f3gicos, forzados por el diodo zener, rango del TTL. Cuando se trata de tecnolog\u00eda CMOS, ya que \u00e9stos, var\u00edan con respecto a los de TTL, debido esencialmente a la diferencia de consumo y tensi\u00f3n que alimenta a cada familia y la diferencia de las cargas que soportan ambas.<\/p>\r\n

Mejorando la sensibilidad de la sonda l\u00f3gica.<\/span><\/h2>\r\n

En la sonda que se presenta en la figura 2, trata de un circuito m\u00e1s elaborado y cercano a los nivelas CMOS, aunque los niveles que presenta para TTL, no son del todo rigurosos, se pueden aceptar como buenos.<\/p>\r\n

En dicho esquema, se aprecia una fuente de corriente constante de unos 15mA, formada por los componentes pasivos: Tr1, R3, R4, D5 y D6, la cual se encarga de alimentar el LED correspondiente, seg\u00fan el nivel l\u00f3gico detectado.<\/p>\r\n

Los diodos D1 y D2, sirven de protecci\u00f3n para la sonda, contra tensiones fortuitas de hasta 100V. Si a la conexi\u00f3n \u00abterminal libre\u00bb de R1 de 100k, se aplica una tensi\u00f3n elevada respecto a masa, la puerta inversora N1 del circuito integrado CMOS, invertir\u00e1 este nivel y el c\u00e1todo de D3<\/strong> (Rojo<\/strong>) se pondr\u00e1 a masa, por consiguiente se iluminar\u00e1, indicando un nivel l\u00f3gico alto H<\/span><\/strong>.<\/p>\r\n

Mientras tanto el nivel del c\u00e1todo de D4<\/strong> (Verde<\/strong>), permanecer\u00e1 alto gracias a la nueva inversi\u00f3n producida por N2, y por consiguiente, dicho diodo no se iluminar\u00e1. S\u00f3lo se iluminar\u00e1 cuando al extremo libre de R1 se le aplique una peque\u00f1a tensi\u00f3n, respecto a masa inferior a 1\/3 de la tensi\u00f3n de alimentaci\u00f3n, en cuyo caso el nivel bajo 0, se transmitir\u00e1 hasta el c\u00e1todo de D4<\/strong> y \u00e9ste se iluminar\u00e1 indicando un nivel l\u00f3gico L<\/strong>, lo que conlleva que el diodo D3 se desactive permaneciendo ambos diodos en ese estado hasta que se produzca un cambio en la entrada.<\/p>\r\n

La resistencia R2 tiene encomendadas las funciones de limitar la carga que presentar\u00e1 la sonda al circuito bajo prueba por una parte y pone a masa al primer inversor N1 cuando no se aplica tensi\u00f3n alguna a la entrada, evitando as\u00ed que las puertas N1 y N2 entren en auto-oscilaci\u00f3n por la gran sensibilidad que estas presentan por tratarse de CMOS.<\/p>\r\n

\"\"<\/a>Fig. 2<\/span><\/a><\/p>\r\n

Esta sonda se ajusta mucho mejor a los niveles l\u00f3gicos CMOS seg\u00fan las necesidades que se pueden presentar.<\/span><\/p>\r\n

Una sonda con display.<\/span><\/h2>\r\n

Ahora vamos a analizar un tercer esquema, que nos muestra otra forma de presentar los diferentes estados de una sonda. En el esquema siguiente, podemos apreciar una entrada seguida de unos transistores, un IC y un display de 7 segmentos de c\u00e1todo com\u00fan, como elemento de presentaci\u00f3n, en lugar de los t\u00edpicos diodos led.<\/p>\r\n

\"\"<\/a>Fig. 3<\/a><\/p>\r\n

Al aplicar a la entrada E un nivel alto, Tr1 y Tr2 conducir\u00e1n por lo que el estado de Tr3 estar\u00e1 cortado. La salida de Tr3 es alta, luego la salida de IC1a es baja y la salida de IC1b es alta, porque su entrada es baja (colector Tr1 bajo). Adem\u00e1s de los segmentos ‘e’ y ‘f’, los segmentos ‘b’, ‘c’ y ‘g’, estar\u00e1n iluminados, formando de esta manera una H<\/strong> en el indicador.<\/p>\r\n

Si la se\u00f1al de entrada es un nivel bajo, Tr1 no conducir\u00e1, Tr2 y Tr3 conducir\u00e1n, lo que activar\u00e1 un nivel alto en la salida de IC1a, y que la salida de IC1b, est\u00e9 a nivel bajo, activando el segmento ‘d’, debido a que los segmentos ‘e’ y ‘f’ en estas condiciones, permanecen iluminados, el indicador presentar\u00e1 una L<\/strong>.<\/p>\r\n

Si la entrada est\u00e1 al aire o no tiene un nivel l\u00f3gico definido, todos los transistores estar\u00e1n en conducci\u00f3n gracias a R1, R2 y R3, por tanto las salidas de IC1a e IC1b estar\u00e1n ambas altas, activando de forma conjunta los segmentos ‘a’, ‘b’, ‘c’, ‘e’ y ‘f’, presentado una N<\/strong>, como No<\/em><\/strong> nivel.<\/p>\r\n

Una sonda mejor.<\/span><\/h2>\r\n

En esta parte proponemos una sonda m\u00e1s completa, con dos partes bien diferenciadas, como se aprecia en el esquema ya que la parte coloreada en azul, no es necesaria si el proyecto se pretende ubicar en el interior de un recipiente similar a un rotulador en desuso o un elemento parecido, al que se le practicar\u00e1 una apertura suficiente para la presentaci\u00f3n del display.<\/p>\r\n

<\/a>Revisi\u00f3n de la sonda digital con sonido.<\/span><\/h3>\r\n

Ahora presentaremos un nuevo esquema que, considero como el m\u00e1s completo por su elaboraci\u00f3n. Ciertamente requiere unos cuantos componentes m\u00e1s que las sondas precedentes, pero vale la pena su realizaci\u00f3n, se han producido unos peque\u00f1os retoques para mejorar su rendimiento.<\/span><\/p>\r\n

\"\"<\/a> Fig. 4<\/p>\r\n

Podemos apreciar que se necesitan cinco transistores, uno de ellos T2<\/sub> PNP, el resto T1<\/sub>,T3<\/sub>-T5<\/sub> NPN, un circuito integrado N1<\/sub> CD4093B<\/strong> y un indicador de 7 segmentos (display) de \u00e1nodo com\u00fan (CA), el resto son componentes normales como resistencias de 1\/4W y 7 diodos 1N4148 de peque\u00f1a se\u00f1al.<\/p>\r\n

Descripci\u00f3n.<\/span><\/h2>\r\n

Utilizamos un display de \u00e1nodo com\u00fan, que nos proporciona la opci\u00f3n de encender un segmento cualquiera con s\u00f3lo ponerlo a masa, as\u00ed que tendremos que controlar dos secciones una que forme la L<\/strong> de bajo (low) cuando el nivel de entrada es bajo y la otra que forme la H<\/strong> de alto (High) cuando el nivel sea alto. Como \u00fanicamente disponemos de una se\u00f1al en cada momento, deberemos utilizar un diferenciador que nos proporcione la opci\u00f3n de separar ambos niveles, luego, mediante sendas puertas controlaremos las mencionadas secciones.<\/p>\r\n

La se\u00f1al de entrada, despu\u00e9s de atravesar R1<\/sub> es recortada por los diodos D1<\/sub>-D2<\/sub> y amplificada por T1<\/sub> y T2<\/sub> como seguidores de se\u00f1al.\u00a0 Una se\u00f1al de nivel alto en la entrada, atraviesa R2<\/sub> y R3<\/sub>, seg\u00fan el nivel, activar\u00e1 los transistores T1<\/sub> o T2<\/sub>, que lo hacen como diferenciador. Al entrar en conducci\u00f3n T1<\/sub>, su emisor pasa de 0V a una tensi\u00f3n cercana a Vcc, este nivel H ser\u00e1 invertido por la puerta N1<\/sub>, por lo que T4<\/sub> dejar\u00e1 de conducir y en consecuencia los c\u00e1todos de los diodos D6<\/sub> -D7<\/sub> se ponen a conducir encendiendo los segmentos BCEFG <\/strong> por lo que se representar\u00e1 la H<\/strong> de alto en el display.<\/p>\r\n

Entre tanto T2<\/sub> no estar\u00e1 conduciendo, presentado un nivel alto a la entrada de la puerta N4<\/sub>, la cual invertir\u00e1 este nivel a bajo con lo que T3<\/sub> deja de conducir, impidiendo as\u00ed que, los diodos D4<\/sub>-D5<\/sub> permitan encender los segmentos dependientes DEF<\/strong>.<\/p>\r\n

Cuando la se\u00f1al de entrada es baja, los roles se invierten y los segmentos activos presentan una L <\/strong> de (low), bajo.<\/p>\r\n

Cuando el nivel de entrada est\u00e9 ‘flotando’, es decir, cuando no se aplica un nivel H o L a la entrada, T1<\/sub> y T2<\/sub> conducir\u00e1n en la zona inferior a la llamada indeterminada, en estas condiciones los niveles alcanzados a las entradas no producen cambios en sus salidas de N1 <\/sub>que ser\u00e1 H, esto hace conducir a T4<\/sub> que cortocircuita los segmentos dependientes y en N4<\/sub> permanece a L, que a su vez hace que T3<\/sub> no conduzca.<\/p>\r\n

El funcionamiento.<\/span><\/h2>\r\n

En el momento de conectar la sonda a la alimentaci\u00f3n, se ilumina el punto decimal del display, indicando que est\u00e1 preparado para su funcionamiento. Se aprecian tres posibles indicaciones del estado l\u00f3gico aplicado al terminal de entrada de la sonda:<\/p>\r\n

    \r\n
  • –<\/strong>Si no se aplica ninguna se\u00f1al a su entrada o si \u00e9sta se\u00f1al no est\u00e1 definida como un estado l\u00f3gico [estado flotante], el indicador a parte del punto decimal, permanecer\u00e1 oscuro [apagado] y eventualmente si se opta por realizar la parte coloreada del esquema, el altavoz permanecer\u00e1 mudo.<\/li>\r\n
  • –<\/strong>Si la se\u00f1al aplicada a la entrada de la sonda, es de nivel l\u00f3gico bajo, el indicador muestra una L<\/strong>, formada por tres segmentos del display y el altavoz emitir\u00e1 una nota grave.<\/li>\r\n
  • Si la se\u00f1al aplicada a la entrada de la sonda, es un nivel l\u00f3gico alto, en el visualizador se presenta una H<\/strong>, formada por cinco segmentos del display y el altavoz emitir\u00e1 una nota m\u00e1s aguda.<\/li>\r\n<\/ul>\r\n

    Hasta aqu\u00ed, se ha tratado de presentar de forma sencilla, unas pr\u00e1cticas de electr\u00f3nica digital aplicada al an\u00e1lisis de las se\u00f1ales y sus niveles l\u00f3gicos. En otros documentos\u00a0de este sitio, se presentan diferentes esquemas a los cuales espero se les pueda aprovechar para practicar en la detecci\u00f3n de sus niveles por parte de alg\u00fan visitante interesado.<\/p>\r\n

    En pr\u00f3ximos art\u00edculos, dedicaremos la atenci\u00f3n a los populares microcontroladores, que aunque no se ha descrito hasta el momento de presentar esta actualizaci\u00f3n en estas p\u00e1ginas, esperamos poder hacerlo en breve.<\/p>\r\n

    Desde aqu\u00ed emplazamos iniciarse en estos dispositivos de avanzado dise\u00f1o, a los seguidores de estos tutoriales, documentos, charlas o lecciones, que para el caso es lo mismo.<\/p>\r\n\r\n

     <\/p>\r\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

    Introducci\u00f3n De todos es sabido que los circuitos digitales suelen trabajar a unas velocidades que hacen imposible el empleo de los tradicionales instrumentos de prueba para la detecci\u00f3n, seguimiento y reparaci\u00f3n de aver\u00edas. Si intentamos utilizar el pol\u00edmetro, no podremos leer el verdadero nivel l\u00f3gico debido a la inercia coercitiva del galvan\u00f3metro, el equipo no […]<\/p>\n","protected":false},"author":4,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[7,14],"tags":[49,53,59,75,109,117,184,118,185],"class_list":["post-74","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-electronica-digital","category-leccion-4-la-sonda-logica","tag-49","tag-53","tag-59","tag-bc549","tag-man72","tag-nand","tag-nor","tag-or","tag-xor"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.diarioelectronicohoy.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/74","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.diarioelectronicohoy.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.diarioelectronicohoy.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.diarioelectronicohoy.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/users\/4"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.diarioelectronicohoy.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=74"}],"version-history":[{"count":24,"href":"https:\/\/www.diarioelectronicohoy.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/74\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":5644,"href":"https:\/\/www.diarioelectronicohoy.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/74\/revisions\/5644"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.diarioelectronicohoy.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=74"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.diarioelectronicohoy.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=74"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.diarioelectronicohoy.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=74"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}