项目实施 逻辑测试笔电路的设计与制作

1．设计任务要求

该逻辑测试笔电路的被测点为高电平时，LED₁（红灯）被点亮；被测点为低电平时，LED₂（绿灯）被点亮；测试探针悬空时，LED₃（黄灯）被点亮。

2．电路设计

（1）电路设计

该逻辑测试笔电路主要由集成运放构成的电压比较器电路与若干门电路组成，设计电路如本项目开篇的“项目引导”表单参考电路所示。

（2）利用Multisim 14仿真软件绘制出逻辑测试笔仿真电路

1）绘制仿真电路时，测试笔探针使用模拟开关S₃代替，然后按图1-48连接仿真电路，完成参数设置，并进行调试。

2）电路性能测试。运行仿真，调节模拟开关S₃，模拟探针检测信号，S₃接V_CC时，LED₁（红灯）应被点亮；S₃接GND时，LED₂（绿灯）应被点亮；S₃悬空时，LED₃（黄灯）应被点亮。则电路实现功能。

（3）电路原理分析

TTL电路输出高电平＞2.4V，输出低电平＜0.4V。在室温下，一般输出高电平是3.5V，输出低电平是0.2V，分别为最小输入高电平和最大输入低电平。

设V_in＞3.5V时为高电平，小于0.2V为低电平，当V_in为第三态时相当于悬空，直流电源输出的电压为5V，此时R₁和R₂分压后所得电压为2.5V左右；R₃和R₄分压后所得电压为3.5V左右；R₅和R₆分压后所得电压为3.7V左右；

当IN输入信号为低电平时，集成运放U1A的引脚3电压U₊=0V、引脚2电压U_-=3.5V，U₊＜U_-，则引脚1输出为低电平，U2A的引脚2输出为高电平；集成运放U1B的引脚5电压U₊=0V、引脚6电压U_-=3.7V，U₊＜U_-，则引脚7输出低电平，U2B引脚4输出高电平，U3A引脚3输出低电平，U2D引脚8输出高电平，LED₁（红灯）熄灭；同时，U3B引脚4输出高电平；U2E引脚10输出低电平，LED₂（绿灯）被点亮；此时，U2C引脚6输出高电平，U3C引脚10输出低电平，U2F引脚12输出高电平，LED₃（黄灯）熄灭。

同理，可得当IN输入信号为高电平时，LED₁（红灯）被点亮，LED₂（绿灯）熄灭，LED₃（黄灯）熄灭；当IN悬空时，LED₁（红灯）熄灭，LED₂（绿灯）熄灭，LED₃（黄灯）被点亮。

3．元器件清单（见表1-31）

4．电路装配与调试

（1）电路装配

接线工艺图绘制完成后，对照电路原理图认真检查无误，再在实验板上进行电路焊装，要求如下：

1）严格按照电路图进行电路安装。

2）所有元器件焊装前必须按要求先成型。

3）元器件布置必须美观、整洁、合理。

4）所有焊点必须光亮、圆润、无毛刺，无虚焊、错焊和漏焊。

5）连接导线应正确、无交叉，走线美观简洁。

（2）电路调试

电路上电调试前要仔细检查，确认无误后接入+5V电源，用电路中的探针（可用杜邦线代替）连接任意数字电路测试点（可直接检测+5V电源），若LED₁（红灯）被点亮，则测试点为高电平“1”；若LED₂（绿灯）被点亮，则测试点为低电平“0”；若LED₃（黄灯）被点亮，则探针悬空；若出现其他情况，则应再次检查电路连接是否正确，完成故障排除后再次进行测试。