廉价而可靠的逻辑笔

　　这款逻辑笔电路虽然复杂，但经过际使用，没有误测误判的情况，不仅能测量三态逻辑，还可以测量只有高档示波器才能测到的高达几百兆的时钏脉冲信号.

　　一、电路工作原理
　　
　　数字电路中，有三种逻辑状态：“1”(高电平)、“0”(低电平)和“悬空”(高阻态)，这就是通常说的三态逻辑。逻辑笔就是通过发光二极管或数码管显示出被测点的逻辑状态，是数字电路制作、维修和测试不可缺少的工具。
　　
　　电路原理如下图所示。图中U1和U2是两个四——二与非门电路，即图1中的U1A～U1D、U2A～U2D。
　　
　　电路主要由电源极性保护、测试探头、逻辑变换、脉冲展宽及逻辑显示五部分组成。图中，保险丝F1和D5是电源极性保护电路，当电源接反时，F1熔断并切断电源以保护电路不被烧坏。P1为测试探头，用于输入测试点的逻辑信号；U1A、U1B、U2A、T1、U1D、U1C等构成逻辑变换电路；U2A、U2B、C1、R6及U1C、U2C、C2、R7构成两个脉冲展宽电路；LED1为低电平显示，LED2是高电平显示。
　　
　　当P1探得低电平时，即P1=0，那么经过以下逻辑变换后，由于U侣的4脚输入为高电平，此时U侣的6脚的输出就取决于U1B的5脚的输入，致使U侣的6脚输出逻辑暂不能确定。同理，U1C的8脚输出逻辑也暂不能确定。

　　由于U2C的两个输入端通过电阻R7接地，所以U2C的输入逻辑为低电平，输出为高电平。即U1B的5脚和U1C的10脚输入端逻辑状态是高电平。同样，U2A-2的脚也为高电平输入。因此，U1B-6=0、U1C-8=0，则继续上述逻辑变换为：U1B-6=0→U2A-1=0→U2A-3=1→LED1发光，指示当前逻辑状态为低电平U1C-8=0→LED2熄灭。同理，当P1探得高电平时，经过相应逻辑变换后，LED2将发光指示，而LED1会熄灭。
　　
　　当P1探测到的是低速变化的高低电平(即低频脉冲信号)时，LED1和LED2将交替发光。但随着电平变化速度的提高，LED1和LED2交替发光速度也将加快，致使人眼根本无法区分，即此时所看到的将是LED1和LED2常亮。所以在电路中加入了脉冲展宽部分，即利用RC电路中电容两端电压不能突变的原理把多个窄脉宽的输入脉冲变成一个宽脉冲输出。加入了脉冲展宽电路后，当测试高频脉冲(如计算机的时钟信号)时，LED1和LED2交替的速度将降低到人眼可以区分的速度，达到了用本逻辑笔测试高频脉冲信号的目的。

　　二、元件选择与制作
　　
　　P1可用万用表棒代替，T1可使用任一种NPN型高频三极管，U1、U2选用74LSOO或其它四——二输入与非门。市售逻辑笔的+5V供电通常用一对鳄鱼夹，由于用鳄鱼夹供电在计算机维修中并不实用，这里我们用一对万用表棒的插头，万用表棒的插头正好可插入计算机开关电源的+5V输出插孔中，经实际使用，效果很好。其它元件无特殊要求。
　　
　　制作电路板可参照上图尺寸裁剪一块敷铜板作为印制线路板，并按下图刻制线路板。刻板时注意不要钻元件安装孔，元件直接安装在刻制好线路的敷铜面。焊接时要注意下图中的方形焊盘为元件1脚。元件焊接完成，核对无误后，即可通电测试。一般情况下，本电路只要元件焊接正确，不需调试即可成功。
　　
　　考虑到难以获得合适的外壳，因此外壳也采用自制——使用双面敷铜板焊接而成。用敷铜板作为外壳材料的优点就是可以屏蔽外部干扰对逻辑笔的影响。
　　
　　按电路调试成功后，按下图尺寸裁剪宽为10mm，长度分别等于线路板各边长的敷铜板共五块，这些敷铜板是外壳的五个侧面。把它们与作为外壳底面的线路板焊接起来构成外壳。焊接的时候要注意外壳不能与线路板上的元件引脚接触，以防短路。
　　
　　最后，裁剪一块比下图尺寸稍小的敷铜板作为逻辑笔的顶面，并在顶面与LED1、LED2对应的位置钻孔，以使指示电平测试结果的两个发光管伸出。制作好的逻辑笔外观如右图所示。
　　
　　该逻辑笔具有性能可靠、成本低廉、可定性测量计算机时钟等高频脉冲信号的优点，是数字电路设计和制作不可缺少的利器。