¿Medir ondas cuadradas sin osciloscopio?

Tengo un Z80 que se está portando mal y quiero comprobar las señales. Sin embargo, no tengo un osciloscopio, así que estoy buscando otra forma de verificar las ondas cuadradas en los pines.

Básicamente, solo necesito determinar si está emitiendo algún signo de vida, no estoy interesado en los bits en sí . ¿Hay alguna manera?

¿Eres capaz de controlar o cambiar el reloj? Ejecútelo lo suficientemente lento (CC, o un solo paso del reloj) y las ondas se convierten en voltajes, verifique con un medidor.
Incluso un DVM que preste atención a las entradas y salidas de Vcc con modo CA y CC dirá si está vivo. Pero definitivamente soluciones baratas en línea
Si bien es posible que no esté interesado en las señales reales en este momento, es posible que se interese más adelante. Hay analizadores lógicos baratos que se pueden comprar a vendedores chinos por $8 más o menos. Puede ser un poco molesto ponerse a trabajar, ya que generalmente se anuncian como compatibles con el software Saleae Logic, pero en realidad no lo son. Creo que Saleae agregó algo para evitar que los clones funcionen en algún momento. sin embargo, son compatibles con el software de código abierto Sigrok. Y a 24 MHz * 8 canales, son más que adecuados para descubrir qué está pasando con un Z80.
un DMM barato debería indicarle el voltaje promedio; si no es VCC o cero, es una onda cuadrada.
Ponga un LED+resistor entre el pin y tierra. Luego entre el pin y VCC. Si el LED se ilumina tenuemente en ambas ocasiones, sabrá que el pin está oscilando (o tirando débilmente en ambas direcciones, pero eso es menos probable)
Un Arduino, si tiene uno, también se puede programar para registrar señales lo suficientemente lentas y ciertamente puede decirle si una señal está cambiando.
@immibis Esa es una respuesta, no un comentario.
Use la entrada de línea en su computadora como un microscopio ( zeitnitz.eu/scope_en ) Debería funcionar bien para una velocidad de alternancia de unos pocos kHz

Respuestas (8)

Si tiene algunas piezas electrónicas, entonces puede hacer un circuito que produzca un LED que se vuelva más brillante con la frecuencia.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Enlace al esquema.

  • Gráfico superior = corriente a través del LED, más corriente => más brillante
  • Gráfico inferior = lo que está tratando de medir

En la simulación estoy usando un barrido de frecuencia como entrada para ver cómo se comporta el circuito a diferentes frecuencias. Como puede ver, cuanto mayor sea la frecuencia, más brillante se vuelve el LED.

A este realmente no le importará si se trata de ondas cuadradas, ondas triangulares u otras formas de ondas. Siempre que su amplitud esté por encima de 1,4 V y por encima de 1 kHz, debería ver que el LED se enciende.

Si aumenta el tamaño de 1 nF a algo más grande, el LED se iluminará con frecuencias más bajas.

El transistor no es mágico, no hará que el LED se queme. La resistencia de 1 kΩ en serie con el LED limitará la corriente.

Si tiene muy pocas piezas, puede quitar la resistencia de 1 µF, 10 kΩ y el diodo que apunta hacia la derecha. Pero si hace eso, entonces el LED podría estar demasiado oscuro.

Editar

También puede quitar el LED, la resistencia de 1 kΩ, el transistor NPN y conectar la resistencia de 10 kΩ a tierra para que esté en paralelo con el capacitor de 1 µF. Luego puede medir el voltaje a través de la resistencia de 10 kΩ, que podría ser más fácil de leer que el brillo de un LED.

Ese circuito que acabo de describir es casi un detector de envolvente .

Este es el circuito del que estoy hablando.

ingrese la descripción de la imagen aquí

  • Gráfico superior = Voltaje a través de una resistencia de 10 kΩ
  • Gráfico inferior = barrido de frecuencia, en su caso, la señal que desea medir.

Aquí está el circuito que propongo, negro sobre blanco. No se esconde detrás de las palabras.

¿Qué tan rápido se descarga el capacitor de 1 µF (después de que se haya aplicado una señal lo suficientemente alta)?
@PeterMortensen Acerca de 5 × ( 1  µF ) ( 10  kΩ ) = 50  milisegundo . El factor 5 se debe a que 5 constantes de tiempo llevarán la carga en el capacitor a ~1% de su carga original. - Pero el 1 µF solo está ahí para acumular la carga del 1 nF y comportarse como un filtro de paso bajo al mismo tiempo.

Posiblemente use una sonda lógica

Por lo general, hay tres LED de diferentes colores en el cuerpo de la sonda:

Los LED rojo y verde indican estados alto y bajo respectivamente

Un LED ámbar indica un pulso

Hay una tabla con algunas especificaciones típicas en este sitio web .

Inicialmente copié la tabla, pero luego noté un aviso de derechos de autor. La tabla da una frecuencia máxima típica de 20Mhz, sin embargo, la primera que encontré en una búsqueda en el sitio web de un proveedor de productos electrónicos indicó que su sonda lógica subió a 50Mhz.

¿Funcionaría eso a 4 MHz (suponiendo Z80A)?
@PeterMortensen He agregado a mi respuesta.

Como menciona HandyHowie , una sonda lógica es una herramienta buena y barata para tener en su arsenal.

Otro truco rápido es hacerte un pequeño filtro de paso alto con un condensador y una resistencia.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Si la señal es de CC, no debería ver ningún voltaje de CA en el medidor.

Tampoco verá ningún voltaje en el medidor si la señal es de CA, a menos que sea un medidor de CA.
@HotLicks ya, debería haber mencionado eso.
Y los valores que se muestran arriba asumen un medidor de alta impedancia. Para mi antigua unidad de 20K ohmios/voltios, el límite de 1nF sería un circuito abierto.

Compruebe también los analizadores lógicos .

Estos dispositivos normalmente pueden analizar 8 canales al mismo tiempo y usar la PC para ver/configurar, la conexión es a través de USB.

Yo tengo uno chino, por unos 5 euros y funciona muy bien. Lo uso con más frecuencia que mi viejo osciloscopio. Pero el analizador lógico solo se puede usar para señales digitales (TTL).

Verifique si su DMM tiene un modo de contador de frecuencia. Si es así, es posible que pueda usar esa función para verificar las señales. Si el contador dice 0, probablemente no tenga ninguna salida. Si el contador es mucho mayor que 0, probablemente esté bien.

http://en-us.fluke.com/training/training-library/test-tools/digital-multimeters/how-to-measure-frequency-with-a-digital-multimeter.html

¿Funcionaría eso para una señal del orden de 4 MHz?
Probablemente no. Nunca lo he intentado con mi DMM, pero es barato, por lo que probablemente no lo haga. -editar- El Fluke 83 y 87 miden hasta 200 KHz, pero no lo consideraría un DMM barato.

Para ondas cuadradas de hasta un par de KHz (por ejemplo, lo que obtendría en las líneas de dirección de mayor importancia de un bus):

Alimente la señal a un LED, tome un pequeño espejo y sacúdalo como un ventilador.

Aliméntalo a un amplificador y un altavoz.

Tome un multivibrador monoestable, agregue un led + resistencia a su salida. Deje que la duración del pulso sea lo suficientemente larga como para ser notada, digamos 500 milisegundos.

También puede usar un CMOS D-flipflop que está conectado para reiniciarse a través de un filtro de paso bajo RC (R = 470kOhm, C = 1uF), pero eso es un mal uso del IC => no use ese método en el diseño.

La entrada del multivibrador monoestable o D-ff es una entrada lógica propia. Además, se pueden detectar pulsos escasos de submicrosegundos. Muchos detectores de pulsos, que se basan en un rectificador + amplificador de transistor para controlar un LED, cargan un capacitor, lo que puede causar una sobrecarga de la señal y los pulsos cortos dispersos pasan desapercibidos.

La sobrecarga en una señal de bus arroja el programa fuera del riel, conectar la sonda es equivalente a la instrucción de computadora GOTO HELL.

No he visto esa sugerencia: Arduino Uno se puede usar como grabador y generador de señal económico (USD $ 20-25). Simplemente conecte su fuente a la entrada analógica, acumule lecturas e imprima el resultado a través del puerto serie. Creo que debería funcionar hasta unos pocos Hz.

Todo lo que necesita es un par de cables y un cable USB-B.

El Uno es un orden de magnitud demasiado lento para eso.
@pipe ¡Qué generoso! Eso suponiendo que se tome la molestia de exprimir todo el rendimiento posible del dispositivo. De lo contrario, es dos órdenes de magnitud demasiado lento. :)
El ADC del AVR alcanza un máximo de aproximadamente 15kS/s, un poco más con una precisión degradada, pero ni cerca de MHz.
El muestreo de entradas digitales puede ser mucho más rápido, sin embargo, a F_CPU=20MHz, difícilmente se acercará a 1MS/s en una transmisión contigua.
@JimmyB Es posible muestrear a 4 MHz con algunos trucos de nivel de ensamblaje en un reloj de 16 MHz. Incluso si hay un alias horrible debido a que la frecuencia de muestreo es mucho más lenta que la señal que se está muestreando, esto debería ser más que suficiente para dar evidencia de "señales de vida".
@pipe gracias, trabajo con señales mucho más lentas, no conozco los detalles
@piojo Gracias, investigué solo para estar seguro. ;)
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