邏輯信號測試儀的設計與實現

　　摘要：采用中小規模集成電路，設計并實現了一種邏輯信號測試儀。該測試儀不僅能區分邏輯電平的三種狀態：高電平、低電平、高阻，而且還能區分脈沖信號及其頻率的數量級。測試儀的電源電壓范圍寬(3~18V)，適用于各種類型的數字電路邏輯信號的測試，具有實現容易、操作簡單、功能可靠、價格低廉、實用性強等優點。

　　引言

　　在數字電路的調試和檢修時，常常要對電路中某點的邏輯信號進行測試，采用萬用表或示波器等儀器儀表很不方便，而采用邏輯信號測試儀通過幾個發光二極管就可以指示被測信號的邏輯狀態及脈沖信號的頻率范圍，使用簡單方便，給數字電路實驗和電路設計開發帶來便利。本文采用中小規模集成電路設計并實現了一種邏輯信號測試儀，不僅能區分邏輯電平的狀態和脈沖信號頻率的數量級，而且適用于各種類型的數字電路邏輯信號的測試。如果將電路安裝成邏輯測試筆，使用就更為方便。

　　設計與實現

　　功能設計

　　邏輯信號測試儀主要包括邏輯信號狀態的區分和脈沖信號頻率的區分兩部分功能。其中邏輯信號狀態的區分主要通過雙電壓比較器電路實現，而脈沖信號頻率的區分可利用數字頻率計的原理實現。由于邏輯信號測試儀的電源來自被測電路，為滿足各種類型的數字電路邏輯信號的測試，故所用芯片必須是能單電源供電且電源范圍較寬的模擬電路芯片和CMOS類的數字集成電路芯片。

　　邏輯信號狀態的區分

　　為實現邏輯信號狀態的區分，可用運算放大器(如LM358)或電壓比較器(如LM393)實現一個雙限電壓比較器進行區分，其關鍵在于參考電壓的設定，電路如圖1所示。本設計為了適用于各種類型的數字電路邏輯信號的測試，僅對邏輯電平作了簡單區分，設定為：被測信號如果小于0.2VCC則為低電平(LED2亮);如果大于0.4VCC則為高電平(LED1亮);如果介于兩者之間則為高阻態(兩個發光二極管都不亮);如果時大時小交替的則為脈沖信號(兩個發光二極管常亮或交替亮)。其中Vi為被測信號輸入端，R1、R2和D1、D2起到了輸入端靜電防護功能，R3、R4保證了在輸入端懸空時顯示為高阻態。如需嚴格適應TTL和CMOS等各種類型集成電路的邏輯電平的測試，應根據各種類型數字電路的邏輯電平特點，嚴格設定各自的參考電壓，并將其參考電壓設定支路區分開來，用開關電路進行切換。