逻辑信号测试仪的设计与实现

　　摘要：采用中小规模集成电路，设计并实现了一种逻辑信号测试仪。该测试仪不仅能区分逻辑电平的三种状态：高电平、低电平、高阻，而且还能区分脉冲信号及其频率的数量级。测试仪的电源电压范围宽(3~18V)，适用于各种类型的数字电路逻辑信号的测试，具有实现容易、操作简单、功能可靠、价格低廉、实用性强等优点。

　　引言

　　在数字电路的调试和检修时，常常要对电路中某点的逻辑信号进行测试，采用万用表或示波器等仪器仪表很不方便，而采用逻辑信号测试仪通过几个发光二极管就可以指示被测信号的逻辑状态及脉冲信号的频率范围，使用简单方便，给数字电路实验和电路设计开发带来便利。本文采用中小规模集成电路设计并实现了一种逻辑信号测试仪，不仅能区分逻辑电平的状态和脉冲信号频率的数量级，而且适用于各种类型的数字电路逻辑信号的测试。如果将电路安装成逻辑测试笔，使用就更为方便。

　　设计与实现

　　功能设计

　　逻辑信号测试仪主要包括逻辑信号状态的区分和脉冲信号频率的区分两部分功能。其中逻辑信号状态的区分主要通过双电压比较器电路实现，而脉冲信号频率的区分可利用数字频率计的原理实现。由于逻辑信号测试仪的电源来自被测电路，为满足各种类型的数字电路逻辑信号的测试，故所用芯片必须是能单电源供电且电源范围较宽的模拟电路芯片和CMOS类的数字集成电路芯片。

　　逻辑信号状态的区分

　　为实现逻辑信号状态的区分，可用运算放大器(如LM358)或电压比较器(如LM393)实现一个双限电压比较器进行区分，其关键在于参考电压的设定，电路如图1所示。本设计为了适用于各种类型的数字电路逻辑信号的测试，仅对逻辑电平作了简单区分，设定为：被测信号如果小于0.2VCC则为低电平(LED2亮);如果大于0.4VCC则为高电平(LED1亮);如果介于两者之间则为高阻态(两个发光二极管都不亮);如果时大时小交替的则为脉冲信号(两个发光二极管常亮或交替亮)。其中Vi为被测信号输入端，R1、R2和D1、D2起到了输入端静电防护功能，R3、R4保证了在输入端悬空时显示为高阻态。如需严格适应TTL和CMOS等各种类型集成电路的逻辑电平的测试，应根据各种类型数字电路的逻辑电平特点，严格设定各自的参考电压，并将其参考电压设定支路区分开来，用开关电路进行切换。