PROVADOR LÓGICO TTL/CMOS – COM PIC 12F675 (REF169)

Uma ponta de prova de níveis TTL/CMOS pode ser um equipamento interessante para testes digitais…

Se realizarmos uma busca rápida pela internet, com certeza encontraremos muitos modelos de ponta de prova para níveis TTL/CMOS. A maioria utiliza portas lógicas, outras usam transistores e as mais sofisticadas usam um par de amplificadores operacionais. A proposta deste protótipo é usar um PIC12f675 para realizar a tarefa pesada. Apesar de ter apenas 8 pinos, dispõem internamente de 4 canais no seu conversor analógico/digital. Isto realmente facilita a leitura das tensões necessárias para este circuito.
Antes de passar ao projeto, devemos lembrar um pouco sobre ‘níveis lógicos’ de portas. No caso das portas da família TTL, é convencionado que níveis abaixo de 0,8 volts é considerado com sendo nível lógico ‘0’. Já o nível ‘1’ será uma tensão acima de 2 volts até 5 volts. Como esta família trabalha somente com 5 volts, isto já limita muito os problemas.
Mas que dizer da família CMOS?
Esta família pode ser alimentada com tensões entre 3 volts ( ou menos) a 18 volts. Então não podemos falar de valores fixos de tensão para ‘1’ ou ‘0’, mas usamos um percentual da tensão de alimentação para fixar estes níveis. Para esta família ficou convencionado que níveis abaixo de 30 % da alimentação será nível ‘0’ e acima de 70% até o Vcc, teremos o nível ‘1’.
Para exemplificar, suponhamos que tenhamos uma tensão de 15 volts alimentando um ci da família CMOS:

Para nível ‘1’ = 70 x 15 / 100 = acima de 10,5 volts
Para nível ‘0’ = 30 x 15 / 100 = abaixo de 4,5 volts

Passemos agora para o esquema proposto com o PIC. Veja abaixo:

Por meio de 2 fios com garras jacarés nas pontas, retiramos a alimentação do próprio equipamento sob teste. Para obtermos os patamares de comparação será necessário medir esta tensão de alimentação e calcular estes valores tanto para TTL como para CMOS. Através do pino 3 , reduzindo a tensão por meio de uma rede divisora de tensão, medimos a tensão usando o canal 3 do conversor A/D. Com este valor obtemos os outros valores de comparação, como pode ser observado na sub-rotina ‘le_vcc()’.
Depois, dependendo da posição da chave TTL/CMOS será comparado os valores apropriados com a leitura que será feita pelo canal 1 do A/D, pelo pino 6. Este lerá a tensão da ponta de prova (probe) comparando com os valores calculados para níveis ‘1’ , ‘0’ ou alta impedância. Foi acrescentado um som diferente para cada nível, o que ajuda determinar o nível também pelo som. Uma pequena capsula piezoelétrica foi usada para obter estes sons.
E como testamos se há pulsos no circuito sob teste? Usamos o timer 0 programado para contar pulsos externos (pino 5). Quando temos sinal variando na entrada de prova, o flag do timer 0 constantemente será setado. Quando isto acontece, a rotina faz acender o led ‘pulso’ e acionar o som apropriado para este nível. Um transistor NPN serve para adaptar os níveis corretos de entrada para a o PIC.
No inicio dos testes, usei um resistor limitador junto com zener de 5 volts para alimentar o PIC. Mas isto gerou muita instabilidade, especialmente quando se acendia os leds, derrubando o valor do vcc. Pensei em um regulador 7805, mas este impunha muita queda de tensão entre o pino de entrada e saída, dificultando usar uma fonte de 5 volts ou menos. Necessitava de uma fonte que permitisse passar tensões abaixo de 5 volts sem queda de tensão e que também limitasse tensão maiores. A solução foi usar uma
alimentação regulada com uso de 3 transistores. Com este arranjo, uma tensão de entrada tão pequena como 3 volts sairá integralmente na saída. Tensões maiores serão reguladas e mantidas a 5 volts na saída. Como o consumo é pequeno não foi necessário uso de dissipador no transistor BC558. Mas um cuidado especial deve ser tomado para não se inverter as garras na hora de ligar ao circuito sob teste, sob risco de danificar o circuito incluindo o PIC. No circuito, temos um resistor de 33k, cujo valor determina o estado de alta impedância, quando a ponta de prova se encontra desligada ou o circuito sob teste esta em alta impedância. Ele produz uma tensão intermediária entre os níveis alto e baixo. Reduzindo o valor tenderá a acender o led ‘1’ e aumentando o valor tenderá a acender o led ‘0’.
Adicionalmente, caso a chave modo TTL/CMOS esteja na posição TTL e a alimentação for maior que 5,5 volts, ocorrerá um aviso, piscando o led ‘1’ e apitando com som mais agudo. Este alerta parará somente com a mudança da chave para posição ‘CMOS’.
Obs. Esta montagem foi realizada apenas em placa de protoboard, sujeita a bug’s ainda não detectados. Estão sendo fornecidos os arquivos que poderão ser alterados pelos hobistas, conforme a necessidade.

Segue pasta com arquivos zipados para esta montagem:

files_PROVADOR_LOGICO__V2

Manuais:

PIC12f675

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Até o próximo artigo!!!