Monitoreo de señales en un bus con LEDs

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Estoy buscando una manera de monitorear visualmente las señales lógicas en un bus con el uso de LED de diferentes colores. Las condiciones son:

  1. Quiero poder distinguir visualmente los siguientes estados:
    a) Logical 1 (alto, + 5V) = se ilumina el LED rojo ;
    b) 0 lógico (bajo, 0V) = el LED verde se enciende;
    c) Desconectado (flotante, alta impedancia) = ambos LED brillan o ninguno .
  2. El circuito del monitor no puede perturbar el bus de ninguna manera, es decir, no introduce un voltaje alto o bajo que podría interpretarse como 0 o 1 por el circuito que se lee desde el bus.

Mi intento anterior fue con dos LED en serie (rojo y verde) entre + 5V y tierra, con dos resistencias en serie con cada diodo, y la entrada de sondeo es el punto de conexión entre estos dos LEDs. Y funcionó kinda : cuando la salida del circuito lógico cortocircuitaba el punto medio a tierra, había una corriente de + 5V a través del diodo superior y del circuito a tierra, haciendo que el LED superior se iluminara , y el inferior estaba apagado porque tenía 0V en ambos terminales. Cuando el punto medio se afirmaba alto, el diodo superior estaba apagado (+ 5V en ambos terminales) y la corriente del circuito pasó a través del diodo inferior y su resistencia a tierra. Cuando la salida del circuito cambió a alta impedancia (es decir, leyendo desde el bus), ambos LED se encendieron, porque había una ligera corriente de + 5V a tierra a través de ambos diodos y sus resistencias.

Pero el problema con este enfoque fue que cuando el circuito estaba leyendo desde el bus, el monitor LED estaba influenciando las señales en el bus, haciendo que el circuito lea 1s de todas las líneas. Supongo que es porque el voltaje en el punto medio entre los LED se interpretó como lógico 1 ya que no era 0V: P (Pero supongo que 0V tampoco sería bueno, porque entonces podría interpretarse como 0, anulando los datos reales en el bus.)

¿Conoces alguna solución a estos problemas? ¿Hay alguna forma de monitorear las señales lógicas (y alta impedancia) en el bus sin alterar las señales en él?

INB4: La rapidez con la que cambian esas señales no debería ser su preocupación. Cambian lo suficientemente lento para que yo los observe, porque los uso en cámara lenta. Es un proyecto de prueba, no un bus súper rápido real.

Editar: No estoy buscando un circuito de sonda lógica, eso solo probaría una línea. Prefiero monitorearlos todos a la vez, así que cuantos menos elementos se requieran, mejor.

Edit 2: Para todos los inteligentes inteligentes que hay por ahí: por no molestar no me refiero a romper el principio de incertidumbre de Heisenberg, solo leer lo que hay en el autobús sin escribir ninguna señal en él al mismo tiempo, lo que perturbaría cualquier señal que ya esté allí. (Sin mencionar que no estamos hablando de mediciones a nivel cuántico aquí, por lo que la incertidumbre de Heisenberg ni siquiera se aplica de todas formas; P)

    
pregunta SciTwi

3 respuestas

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Depende de la ligereza que necesite para cargar la línea para pensar que no la está molestando.

Algo así como un comparador doble LM393 se adaptaría a mis requisitos si estuviera haciendo una sonda lógica. Una corriente de entrada de 25nA debe ser lo suficientemente baja para cualquiera. La salida es suficiente para conducir un LED, y funcionarán a 5 voltios con bastante alegría. Barato, y no demasiado sediento para el suministro actual. ¿Qué es no amar?

Establezca los umbrales con resistencias, y use un comparador para encender el LED rojo, y el otro para encender el verde. Con un poco más de complejidad, podría usar un interruptor para cambiar los niveles de umbral, de modo que puede elegir umbrales de 0.8v / 2v para TTL, o niveles de 30% / 70% para CMOS.

    
respondido por el Neil_UK
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Aquí está mi solución de sonda lógica "pasiva" para señales < 10MHz cuando se ejecuta a toda velocidad. A velocidades más altas, el diseño y la carga de su autobús deben ser considerados.

Ignore las puertas de 5V solo para fines de demostración en mi Simulación de Falstad.

Cuando se utiliza el CMOS de tres estados, la capacitancia del bus puede limitar el tiempo de aumento y, por lo general, las compuertas de 74HCLVC son 4.5pF cada MAX @ 3.3V. Rojo / amarillo es 1.8 ~ 2V a corrientes bajas como < 3mA, por lo que para 5V logic 1k funciona bien con Los LED HighBright (HB) de 3 mm o 5 mm 3 mm tienen una capacitancia inferior a la de 5 mm. Rojo / amarillo tiene una capacitancia mayor con 50 pF a 0 V y tal vez 25 pF a -5 V, que es el reverso máximo de ABS. El rojo azul tiene una capacitancia más baja de 3 ~ 10 pF cada uno como un CMOS puerta.

Por lo tanto, el efecto es con Rojo-Amarillo en mi diseño. Carga equivalente de 500 ohmios @ 2.5V 50pF en estado tr y dibuja 3.3mA que es bastante brillante para los LED de > 1000 mcd @ 20mA, por lo que el brillo se reduce por la relación de corriente. La velocidad de conmutación completa 01010 conduciría a la mitad del brillo, que debería ser más brillante que el triple estado para Rojo Amarillo o utilizar Azul Verde para Desactivado en estado triple.

Si usa Azul / Verde en 3.3Vcc, espere Vf < = 3V para los LED y, por lo tanto, 0.3V / 3mA = 100 Ohms, su bus flotará en Vcc / 2 y parece que está terminado con 100 Ohms en serie con 10 pF para cada LED que se enciende, mientras que el otro se parece a 100 Ohmios que se apagan. Esto no afectará la IO para las escrituras de lectura dependiendo del diseño y la integridad de la señal de su bus.     

respondido por el Tony EE rocketscientist
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Este es un circuito comparador, la impedancia de entrada será muy alta según el amplificador operacional o el comparador que seleccione (seleccioné un TL081 pero esta es una mala elección). Puede buscar un amplificador operacional con una alta impedancia de entrada o baja IIB (corriente de polarización) en el sitio web de un fabricante o distribuidor para obtener información sobre las opamps.

Algo como esto podría funcionar, usted tendrá que recibir retroalimentación si desea que la condición esté completamente apagada. No sé cuál es su señal de entrada (es por esto que es bueno divulgar completamente su diseño). Use un pullup grande a 2.5V por lo que si la entrada no está conectada, no fluye corriente a través de los LED.

Esto es solo una idea, no sé si funcionará para tu aplicación.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

    
respondido por el laptop2d

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