Provador Lógico Tri State (INS267)

Para o projetista que trabalha com circuitos lógicos digitais com saídas Tri-state, ou ainda para o técnico de manutenção de computadores ou equipamentos industriais, é fundamental dispor de uma ponta de prova lógica que atenda a esta modalidade de circuito. O projeto que descrevemos neste artigo usa apenas um integrado sendo eficiente e simples de montar.

Nos modernos circuitos digitais não temos somente dois níveis lógicos de saída (Alto e Baixo ou HI e LO), mas também um terceiro estado (Tri-state), que corresponde a um circuito aberto, quando, não se manifesta tensão alguma na saída.

Este tipo de componente é muito usado nas saídas de circuitos lógicos que operam multiplexados. Nestes casos mesmo com suas saídas interconectadas, um não interfere no outro.

Para análise de tais circuitos, precisamos então de um equipamento que não só detecte quando uma saída está no nível baixo (tensão entre GV e 0.8 V. ou no nível alto (tensão entre 4 V e 5 V) mas também tensões intermediárias, que corresponderiam ao terceiro estado (circuito aberto).

O projeto que descrevemos neste artigo tem justamente esta finalidade, tendo uma faixa de detecção conforme a mostrada na figura 1.

Figura 1 – Faixas de tensões lógicas

Temos então 3 LEDs indicadores, que podem ser de cores diferentes, operando da seguinte forma:

LED¡ - HI - vermelho

LED2 - LO - verde

LED3 - Tri-state - amarelo

O circuito é alimentado com 5 V que podem ser obtidos do próprio equipamento em teste, dado seu baixo consumo.

Características:

- Tensão de alimentação: 5 V

- Tensões de detecção: 0 V a 0,8 V – Lo, 0,8 V a 4,0 V - Tri-state, 4,0 Va 5,0 V- Hi

- Consumo típico: 5 mA

COMO FUNCIONA

Usamos como base para este projeto, um quádruplo comparador de tensão LM139, LM239 ou LM339 (os tipos são equivalentes, diferindo apenas quanto à faixa de temperaturas de operação).

Dois dos comparadores disponíveis neste circuito integrado são ligados como um comparador de janela.

A curva de resposta em função da tensão de entrada deste comparador é mostrada na figura 2.

Figura 2 – O comparador de janela

As tensões de limiar, que vão determinar quando um ou outro LED (alto ou baixo) acende, são determinadas pelos resistores R4, R5 e R6.

Estes resistores foram dimensionados de modo a determinar uma faixa de operação de aproximadamente 0,8 V (entre 0 V e 0,8 V) para o nível baixo, e uma faixa de 1 V (entre 4 V e 5 V) para o nível alto.

Isso significa que quando a tensão de entrada estiver fora destas faixas, as saídas dos dois comparadores vão ao nível alto, e nenhum dos LED acende.

Quando a tensão de entrada entra numa ou na outra faixa, os LEDs acendem, pois as saídas dos comparadores vão ao nível baixo.

Com uma saída dos comparadores no nível baixo, o que corresponde a um ou outro LED aceso, a entrada inversora do terceiro inversor estará no nível baixo e, portanto, com tensão maior que a da entrada não inversora, alimentada pelo divisor formado por R9 e R10.

Nestas condições, a saída deste comparador estará alta e o LED3, indicador de terceiro estado, estará apagado.

No entanto, se as saídas dos dois comparadores de entrada estiverem no nível alto, o que ocorre quando a faixa de tensões de entrada estiver entre 0,8 V e 4 V (Tri-state), o resistor R10 se encarrega de polarizar positivamente a entrada inversora do terceiro comparador, de modo que sua saída vai ao nível baixo acendendo o LED amarelo,

Veja então que este terceiro comparador está ligado a uma porta NOR formada pelos diodos.

A alimentação de 5 V do circuito pode ser obtida do próprio equipamento que está sendo analisado, ou se o leitor preferir pode fazer uma fonte, mas neste caso, lembramos que o negativo desta fonte deve ser interligado ao negativo do equipamento em prova.

MONTAGEM

Começamos por mostrar aos leitores, na figura 3, o diagrama completo do provador Tri-state.

Figura 3 – Diagrama completo do provador

A montagem numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 4.

Figura 4 – Placa de circuito impresso para a montagem

O integrado LM139/239/339 deve ser instalado num soquete DIL de 14 pinos.

C2 é um eletrolítico cujo valor pode ficar entre 47 µF e 470 µF, com tensão de trabalho igual ou maior que 6 V.

Os LEDs podem ser das cores indicadas, ou todos vermelhos, como a indicação por escrito. Os diodos admitem equivalentes com 1N914 e até mesmo 1N4002.

Uma caixa plástica pode alojar o conjunto, e a ponta de prova é comum. Duas garras, uma vermelha e uma preta, servem para conectar o provador à fonte de alimentação do aparelho em prova.

PROVA E USO

Ligando a alimentação do circuito com a ponta de prova livre ou gada a uma fonte de tensão entre 0,6 e 4 V. deve acender o LED C.com indicação de circuito aberto ou Tri-state.

Com tenses abaixo de 0,8 V deve acender' o LED verde, e com tensões acima de 4 V deve acender o LED vermelho.

O leitor pode verificar com um multímetro e uma fonte de tensão variável, como mostra a figura 5, os pontos exatos de acionamentos dos LEDs.

Figura 5 – Arranjo para teste com o multímetro

Se por motivo de tolerância dos componentes houver uma variação grande das tensões de acionamento em relação ao desejado, os resistores R4 e R6 podem ser alterados.

Para usar é só alimentar o circuito e encostar a ponta de prova nos pontos em que se deseja saber os níveis lógicos.