Трёхканальный коммутатор.
Проверяя и налаживая различные устройства с цифровыми микросхемами, нередко бывает нужно "взглянуть" на процессы, происходящие одновременно в нескольких точках того или иного каскада. Конечно, в большинстве случаев можно обойтись двухканальным коммутатором, позволяющим контролировать сразу два процесса. Но значительно удобнее пользоваться многоканальной приставкой-коммутатором, на вход которой можно сразу подавать три сигнала, как в предлагаемой конструкции. Тем более, что экран даже осциллографа серии ОМЛ позволяет наблюдать и три и четыре и большее число сигналов.
Схема трехканального коммутатора приведена на рис. 1. На транзисторе VT1 и элементах DD1.3, DD1.4 выполнен генератор импульсов, частота следования которых зависит от номиналов деталей C1, R7 и в данном случае составляет 100... 200 кГц.
С генератором соединен делитель частоты на триггере DD3. С выходов генератора и делителя импульсы поступают на дешифратор, в котором работают элементы DD1.1, DD1.2 и DD2.1. Дешифратор управляет усилительными каскадами, собранными на транзисторах VT2 - VT4. На вход каждого каскада поступает свой исследуемый сигнал, который будет виден в дальнейшем на той или иной линии развертки осциллографа. В коллекторных цепях транзисторов стоят инверторы (DD2.2 - DD2.4), выходы которых подключены через резисторы (R8 - R10) к гнезду XS4 - его соединяют с входным щупом осциллографа, работающего в режиме открытого входа.
Работает коммутатор так. В начальный момент на одном из входов элементов дешифратора будет уровень логического 0, а значит, на их выходах, т. е. на эмиттерах транзисторов усилительных каскадов, - уровень логической 1. Если при этом на входные разъемы XS1 -XS3 не будет подан сигнал (т. е. на входах коммутатора будет уровень логического 0), транзисторы окажутся закрытыми. Поскольку отсутствие входного тока элементы ТТЛ логики воспринимают как наличие на входных выводах уровня логической 1, на выходах всех инверторов будет уровень логического 0.
Если же при проверке режимов работы цифрового устройства на входы коммутатора будут поданы уровни логической 1 (3...4 В для ТТЛ и 6-15 В для КМОП логики), транзи-
Рис. 1
сторы откроются, но на входы инверторов по-прежнему будут поступать уровни логической 1 и на выходах их сигнал не изменится.
Такое возможно лишь в первоначальный момент, пока генератор не включился в работу. Когда же генератор начнет работать, на входах дешифраторов будут появляться различные комбинации логических уровней. Как только, скажем, на входа элемента DD1.1, управляющего усилительным каскадом первого канала, появится уровень логической 1, на его выходе установится уровень логического 0, и эмиттер транзистора VT2 практически окажется подключенным к общему проводу коммутатора (минус источника питания). Кроме того, уровень логической 1 с выхода элемента DD2.1 поступит через делитель R12R13 на вход осциллографа и сформирует линию развертки, соответствующую "нулевому" уровню (около 1 В) первого канала коммутатора.
Если в это время на разъеме XS1 окажется уровень логического 0, линия останется на месте. При подаче же на разъем уровня логической 1 линия отклонится.
Как только уровни логической 1 окажутся на входах элемента DD1.2, вступит в действие второй канал коммутатора. В этом случае с общим проводом окажется соединенным эмиттер транзистора VT3, и результате чего параллельно резистору будет подключен резистор R11 и постоянное напряжение на разъеме XS4 упадет. Сформируется "нулевая" линия развертки (около 0,5 В) второго канала.
Далее уровни логической 1 окажутся на входах элемента DD2.1. в результате чего с общим проводом окажется соединенным только эмиттер транзистора VT4. На экране осциллографа появится "нулевая "(0 В) линия третьего канала коммутатора.
"Расстояние" между линиями каналов определяется номиналами резисторов R11 и R13, а входное сопротивление каналов - номиналами резисторов R1 - R3.
Хотя максимальная частота переключения каналов составляет 200 кГц, а частота исследуемого сигнала не превышает 10 кГц, вместе с контролируемым сигналом на экране осциллографа могут быть видны и моменты переключения каналов в вида светлого фона. Чтобы этот фон был слабее, нужно максимально уменьшить длину соединительного провода между коммутатором и осциллографом, а также уменьшить яркость изображения. Помогает и уменьшение частоты генератора увеличением вдвое-втрое емкости конденсатора С1.
В коммутаторе можно использовать транзисторы КТ315А - КТ315Е, КТ301Д - КТ301Ж, КТ312А, КТ312Б, а также транзисторы старых выпусков МП37 и МП38. Диоды - Д9Б -Д9Ж, Д2Б -Д2Е. Конденсатор С1 - КТ, КД или БМ; С2 - К50-3 или К50-12 емкостью 10...50мкФ на номинальное напряжение 5... 15 В. Резисторы - МЛТ-0.125.
Большинство деталей монтируют на печатной плате (рис. 2, 3), которую затем укрепляют внутри подходящего корпуса. На лицевой стенке корпуса устанавливают входные разъемы XS1 - XS3 и выходные гнезда XS4 - XS5. Через отверстие в задней стенке корпуса выводят двухпроводный шнур питания, который подключают во время работы коммутатора к выпрямителю или батарее напряжением 5 В.
Налаживания правильно смонтированный коммутатор не требует. При желании повысить чувствительность коммутатора к уровню логической 1, подаваемого на вход, достаточно уменьшить сопротивление резисторов 3. Правда, при этом упадет входное сопротивление коммутатора.
