探測信號

萬用表是方便的工具，可以很多地溝通信號，包括電壓，電流，電阻和連續性。有一些更先進的萬用表甚至可以測量電感和電容，使它們對模擬電路非常有用。

雖然萬用表也可用于數字環境，但由于多種原因，它們有些不合適。首先，萬用表設計用于測量直流或交流電源，這意味著如果數字信號正在切換，則萬用表將記錄異常電壓。其次，萬用表體積大且體積大，因此在電路上使用三個以上可能是困難的。第三，萬用表有一個必須連接的公共（接地）輸入，使用兩個以上可能會使這成為一項艱巨的任務。

與萬用表不同，邏輯探頭是一個非常簡單的電路，設計用于衡量數字系統。邏輯探頭通常只配備三個輸出LED，指示以下狀態：

1 - （數字高）

0 - （數字低）

Z - （高阻抗）

P - （信號是脈沖/切換）

然而，邏輯探頭無法測量模擬讀數因此，在測量信號時，無法確定信號的電壓電平。盡管有這個缺點，邏輯探頭很容易設計，構造，并與其他探頭一起使用。我們將構建的邏輯探頭由四個獨立的邏輯探頭電路組成一個單獨的電路，提供四個邏輯探頭輸入和四個LED輸出顯示。

邏輯探針原理圖

單個邏輯探測電路

邏輯探測器的工作原理

邏輯探針（如上所示）有三個主要塊：

U1A - 一個簡單的振蕩器

U1B和U1C - 單穩態鎖存器

U1D - 逆變器

如果輸入未連接（即高阻抗），則U1A由于反饋電阻R3而振蕩。由于這種振蕩非常小（幅度為100mV）并且僅振蕩約2.5V，因此LED D2或D3都不會導通。然而，這種小振蕩足以觸發由U1B和U1C組成的單穩態觸發，從而導致U1C的輸出振蕩。這種振蕩也會導致U1D的輸出迅速變化，因此LED D1導通。如果輸入連接到邏輯高電平，則U1A的輸出保持低電平，導通LED D2并關閉LED D3。

由于U1A的輸出沒有變化，單穩態電路輸出保持低電平，導致U1D的輸出為高電平。結果是LED D1無法導通，因此關閉。

如果輸入連接到邏輯低電平，則U1A的輸出保持高電平，從而打開LED D3并關閉LED D2。由于U1A的輸出保持一致，單穩態電路的輸出保持低電平，從而導致U1D的高輸出。結果是LED D1不能導通和關斷。如果輸入連接到振蕩數字信號，則U1A的輸出在VDD和0V之間快速切換。與浮動情況不同，此信號能夠轉動D2和D3，觸發所有三個LED打開。

構建邏輯探測器

不是將所有東西都安裝在單個PCB上，而是使用單獨的板 - 每個板作為單個探針。這種設計不僅可以在多個探針組合在一起時更容易識別，還有助于更好地整體組織。理想情況下，所有部件都可以加載到單個PCB上，因為探頭使用公共電源和接地走線。

邏輯探頭電路有一個接地參考輸出，連接到被測電路的接地端。您可以使用您選擇的連接器將探頭連接到PCB。

對于此項目，邏輯探頭PCB具有4針SIL插頭，允許使用更便宜的邏輯分析儀探頭（這些探頭）探頭類型也有彈簧加載的夾子，使它們連接到測試點）。一些定制探針也使用彈簧針作為探頭制成。這種類型的探頭包含一個內部彈簧，在探測信號時提供非常平穩的動作（即施加壓力導致頭部略微縮回，從而改善接觸）。

電路需要相等的電源由于邏輯探頭依賴于輸入信號等于為4001 IC供電的電源線的電壓電平，因此被測電路使用的電源。例如，如果探頭由5V供電且被探測的邏輯信號為3.3V邏輯，則3.3V無法提供足夠的能量來觸發NOR門。

木制外殼底座包含邏輯探頭的所有部件，而3D打印前蓋則不需要機器切口和其他復雜部件。一旦構建了邏輯探針電路，用它來分析未來項目的數字信號！

包含所有邏輯探頭部件的木制外殼底座

包含所有邏輯探頭部件的木質底座（頂視圖）

木制房屋單元（側視圖）