在數(shù)字電路的學(xué)習(xí)與應(yīng)用中,了解與分析電路的邏輯功能是必不可少的工作。電路的輸入信號與輸出信號之間,以及各級之間的邏輯關(guān)系都是通過邏輯分析得到的。邏輯分析儀是分析邏輯的必備儀器,但是價(jià)格比較昂貴。沒有邏輯分析儀的情況下,給通用示波器增加一個(gè)8位數(shù)字信號轉(zhuǎn)換電路,也可以實(shí)現(xiàn)邏輯分析功能。這個(gè)電路由振蕩器、計(jì)數(shù)器、多路選擇器和加法器四部分組成,原理圖如附圖所示。將BNC插座輸出的信號接入示波器的Y輸入端,示波器的顯示屏上會顯示出數(shù)條橫線,每條橫線可以顯示一位二進(jìn)制碼。
自激多諧振蕩器(3/47400)組成脈沖發(fā)生器,由它輸出的脈沖加到同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器(74161)的時(shí)鐘脈沖輸入端作為計(jì)數(shù)脈沖,計(jì)數(shù)器輸出端A、B、C輸出二進(jìn)制碼。為了與8個(gè)數(shù)據(jù)輸入端相配合,計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)范圍為0~7。第8個(gè)計(jì)數(shù)脈沖到來時(shí),D輸出端為“1”,使“與非”門(1/47400)輸出為“0”,從而迫使計(jì)數(shù)器復(fù)位。
由計(jì)數(shù)器的A、B、C端輸出的信號,一方面送入8選1多路選擇器(74151)的地址輸入端A、B、C作為選擇輸入信號的地址編碼,3位二進(jìn)制碼可以編為8個(gè)地址,每個(gè)地址對應(yīng)一個(gè)數(shù)據(jù)輸入端。依據(jù)地址每次從8個(gè)輸入信號中選出一個(gè)輸人信號由Q端輸出,經(jīng)過120kΩ電阻送入加法器。另一方面,計(jì)數(shù)器的A、B、C端輸出的信號經(jīng)過階梯電阻(10kΩ、20kΩ、40kΩ)和前置電阻(100Ω)、調(diào)節(jié)電位器(470Ω)產(chǎn)生出一個(gè)階梯波形。在示波器上選擇好適當(dāng)?shù)臅r(shí)基,階梯波形將被展開成數(shù)條橫線。沒有數(shù)據(jù)輸入時(shí),示波器上只顯示這幾條橫線,有數(shù)據(jù)輸入時(shí),示波器上將顯示出數(shù)據(jù)間的邏輯關(guān)系。
加法器輸出的電壓很小(約8~40mV/級),現(xiàn)在常用的示波器都有足夠的分辨率來顯示加法器輸出的波形。如果振蕩器中的電阻R選用1.2kΩ,電容C選用470pF,則振蕩頻率約為950Hz。更換電容即可以改變振蕩頻率。計(jì)數(shù)器選用同步工作方式,以防止解碼尖峰使階梯波形的階梯模糊不清。用470Ω電位器按大約1:5的比例將階梯壓縮或擴(kuò)張,可以調(diào)節(jié)橫線的間距,以便在示波器上能顯示出每一位二進(jìn)制碼。如果電壓不夠大,可以加大電阻值,但是電位器的額定值與1000前置電阻值之和不應(yīng)該超過2kΩ,否則,階梯波上部會被壓縮。該電路采用5V電源,它需要經(jīng)過一個(gè)10~23μF的電容接入電路。電路的工作電流約為85mA。