Digital I.C. Tester

Normalmente, o único jeito de testar um Cl "suspeito" num circuito é sua substituição direta por outro igual. Isso quando temos outro para esse firne ainda correndo o risco de perder mais um componente. Todos hão de concordar que esse não é exatamente o método mais "científico" de teste. Por isso mesmo, para acabar com o "chute", nem sempre certeiro nessas ocasiões, é que lhes apresentamos o DIGITAL IC TESTER. E que também servirá para pesquisar características, controlar qualidade, etc. 

• para o teste de qualquer integrado digital de até 16 pinos. 

• aplicável à maior parte das famílias lógicas (ECL, TTL, MOS, etc.). 

• com um astável e um monoestável internos para maior rapidez no teste de portas e circuitos biestáveis. 

• dispensa soldas e lay-outs específicos para diferentes integrados. 

Falar no incessante avanço da Eletrônica é realmente um lugar comum. Mas também é certo; e nem sempre tão fácil de perceber, o quanto, em tão pouco tempo, as novas tecnologias dão cabo de coisas que pareciam definitivas. E esse é um processo assustador, a voracidade da renovação cresce em proporções geométricas. No espaço de algumas décadas vimos a válvula praticamente anulada pelo transistor, este progressivamente abandonado face aos métodos de integração, e assim seguiremos ad infinitum. Hoje estamos na era do circuito integrado digital e quem puxa a fila são os processos de integração em larga escala (LSI e VLSI). Como consequência lógica os aparelhos em desenvolvimento são cada vez mais eficientes, de dimensões menores e custo mais baixo, do que o seriam se implementados com circuitos analógicos e componentes discretos. 

Por outro lado, a evolução carrega consigo também uma maior complexidade, e novos problemas que exigem soluções à altura. Obviamente não podemos usar hoje os métodos de manutenção e projeto de outrora. Por exemplo, se antes um simples multímetro dava conta do trabalho, atualmente são necessários outros equipamentos que vão desde as pontas de prova lógicas até os sofisticados Logic Analizers controlados por microprocessa-dores. 

Agora, apresentamos um kit para pesquisa e teste das características dos circuitos integrados digitais — o DIGITAL IC TESTER. Em vista da grande quantidade e diversidade de integrados digitais existentes, a versatilidade foi detalhe observado na elaboração deste, que tem possibilidade de testar todo e qualquer Cl digital de até 16 pinos. 

Como usar o Digital IC Tester  

Seu manuseio é bastante simples. Para cada pino do soquete, e consequentemente do integrado quando este for conectado, existe uma chave deslizante, um LED e um borne. As chaves aplicam aos pinos nível lógico "1" (5 V), "O" (GND) ou, na posição OFF, os deixam em aberto, sem ligação. São usadas para alimentação do integrado e para fornecer os níveis ló-gicos ao mesmo. Os LEDs indicam o estado lógico de cada pino: "1", aceso "O", apagado. Qualquer sinal que esteja presente nos pinos do integrado se-rá levado aos bornes de teste. Em consequência, caso queiramos interligar o integrado em determinada configuração, levar suas saídas a circuitos externos, ou mesmo ligar circuitos externos a suas entradas, utilizaremos os cabos banana-banana e os bornes de teste. O kit possui ainda um oscilador e um monoestável (oscillator e step) que serão utilizados para fornecer os pulsos de clock os circuitos biestáveis. Caso desejemos observar passo a passo os estados lógicos de um circuito biestável qualquer (flip-flop, contador, registrador, memória, etc.) bastará colocarmos a chave H-H na posição STEP, interligarmos através do cabo banana-banana o borne de saída do oscilador (que se encontra à esquerda da chave) ao borne do(s) pino(s) do integrado que for(em) necessário(s), e pressionarmos a chave de contato momentâneo deno-minada STEP (á direita da chave H-H), que acionará o monoestável oferecendo um pulso. Na posição OSC teremos o fornecimento de pulsos na frequência de 3 Hz, independentemente de apertarmos a chave STEP. Ao aplicarmos o sinal do OSC/STEP aos pinos do integrado será preciso observar que a chave dos mesmos esteja na posição OFF, caso contrário ela forçará as condições O ou 5 volts e não teremos os resultados esperados, correndo ainda o risco de danificar o circuito. O mesmo deverá ser observado quando quisermos ler nos LEDs as saídas do integrado. Resumindo, quando não quisermos impor nem O nem 5 V a determinado pino, a respectiva chave deste deverá ser deixada em OFF. 

O "Digital IC Tester" da forma como o apresentamos não se adequa a testar diretamente integrados TTL tipo open-collector. Como se sabe, esses integrados requerem resistores entre suas saídas e a alimentação. Se colocássemos internamente esses resistores, o circuito não se prestaria a outras aplicações. Uma das saídas seria colocar outra chave H-H para pino que se destinasse a esse tipo de teste. No entanto, fazendo isso aumentaríamos consideravelmente o custo do equipamento, e como os integrados open-collector são muito pouco utilizados, achamos que a melhor solução seria deixar que o próprio usuário, quando necessitasse do testador para tal aplicação, providenciasse a ligação. Para isso ele deverá confeccionar um cabo banana-banana especial que inclua um resistor de 1kΩ em série. Desta forma, para testar um Cl open-collector o usuário deverá proceder do seguinte modo: ligar uma ponta do cabo especial à alimentação do integrado e a outra ao borne de saída que for verificar. Note que só poderemos observar uma saída por vez, justamente aquela a qual o cabo estiver acoplado. 

Enquanto estivermos inserindo o integrado no soquete e ajeitando chaves e bornes na configuração desejada, deveremos manter o aparelho desligado, para evitar o perigo de danos. 

Um último detalhe a ser notado. Para o teste de integrados da família ECL, algumas adaptações serão exigidas. A diferença entre o nível "0" e o nível "1" nesse caso é por volta de 0,8 V, ou seja, é muito pequena para que os LEDs a detectem. Além disso a maior parte deles requer alimentação negativa. Para suprimir esse problema, ao pino do integrado correspondente a — VCC ligaremos a chave em GND e ao pino que corresponde GND ligaremos a chave em 5 V. No lugar dos LEDs ligaremos no respectivo borne um voltímetro ou osciloscópio DC e observaremos os níveis lógicos. Convém alertarmos que o usuário do DIGITAL IC TESTER deve ter um certo conhecimento de lógica digital, ou pelo menos conhecer a tabela verdade do integrado que estiver testando. No final do artigo daremos exemplos de teste de um integrado, para que o leitor entenda melhor o funcionamento do kit. 

Aplicações 

As inúmeras aplicações do Digital IC Tester comprovam a sua versatilidade. No que diz respeito à manutenção, ele poderá informar-nos se um Cl está bom ou não em questão de segundos. Bastará inserir o componente no soquete e observar sua tabela verdade. Poderemos testar dessa maneira, sem a necessidade de soldas e lay-outs, desde simples portas lógicas até memórias, com a única restrição de que o integrado não ultrapasse 16 pinos. O kit será também de grande utilidade no que tange ao controle de qualidade. A partir do momento em que o usuário deixar o aparelho em determinada configuração desejada para teste de um Cl qualquer, ele poderá com eficiência e rapidez (fator relevante no controle de qualidade) testar uma grande quantidade desses Cls. Para isso inclusive o oscilador de 3 Hz será de grande valia, evitando que se perca mais tempo acionando a chave STEP para observar os estados lógicos do Cl. Se quisermos examinar a saída de contadores digitais com maior eficiência, poderemos através dos bornes de teste aplicar as saídas binárias do contador em circuito à parte, que se constituirá de um decodificador e um display, obtendo assim uma melhor visualização da contagem. A grande vantagem neste campo oferecida pelo kit é o fato de utilizarmos um único aparelho, e em casos raros alguns acessórios que au-mentem a performance do mesmo, para realização do controle de qualidade de grande parte dos circuitos digitais existentes. Isso elimina o grande número de "circuitos de teste" que precisam ser projetados e montados, geralmente destinando-se a um só tipo de integrado. 

O kit, é óbvio, não foi destinado apenas à manutenção. Poderá ser empregado como laboratório para pesquisa ou verificação das características dos Cls digitais. Evitará a necessidade de lay-outs especiais para determinado tipo de integrado por problemas de dúvida em sua tabela verdade ou funcionamento. 

Como você está vendo, apesar do circuito ser até bem simples, ele apresenta uma gama de aplicações que realmente o torna bastante útil e eficiente. 

Funcionamento 

O leitor já deve ter notado que o funcionamento do "IC Tester" não tem qualquer segredo. Na figura 1 tempos a fonte de alimentação, que não só fornece tensão aos circuitos internos, co-mo também o fará para o integrado sob teste. O circuito não sai do convencional, ou seja, a etapa de retificação e filtragem da rede é exercida por D2, D3 e C2, e o circuito de regulação é constituído pelo integrado 7805 (Cl2) mais C1. R7 limita a corrente para D5, que é um LED sinalizador de quando o aparelho está ligado. D4 evita que ao ser desligado o circuito, Cl se descarregue sobre C12, o que poderia danificar este integrado. 

Na figura 2 podemos observar como são os circuitos de teste. Trata-se de 16 circuitos iguais, um para cada pino do soquete. Ao resistor R1 aplicamos sinais que virão da chave, do pino do soquete ou do borne de teste. A chave, na configuração que observamos, aplica 5 V na posição da esquerda, GND (OV) na posição da direita, e deixa o circuito em aberto na posição central (OFF). O transistor 01, junto com R1 e R2, age como uma chave para comandar o LED D1. Caso apliquemos nível alto de tensão a R1, o transistor será levado à saturação, fazendo com que o potencial do coletor mantenha-se a mais ou menos 0,3 V, o que consequentemente fará fluir uma corrente, por D1, acendendo o mesmo. 

Se o nível de tensão em R1 for baixo, o transistor irá ao corte, permitindo que somente uma pequena corrente flua por D1, a qual não será suficiente ao seu acendimento. Q1 funciona como driver para D1, porque determinadas famílias de integrados digitais (principalmente as da tecnologia MOS) não podem fornecer a corrente necessária ao acendimento do LED. Por fim, R3 serve unicamente à limitação da corrente que passa por D1. O circuito step-oscillator está na figura 3. Utilizamos 4 portas NE de um integrado SN7400 para as duas confi- gurações: astável e monoestável. Na posição STEP o funcionamento do circuito pode ser entendido da seguinte forma: suponhamos que inicialmente a saída da porta A em nível "1"; logo, como se pode ver, as duas entradas da porta B estarão em "1" também, o que fará sua saída ir para "O". Desta forma teremos na entrada da porta A nível "O" e nível "1", o que manterá sua saída em "1" e o circuito estável. Quando apertarmos a chave S3, uma das entradas da porta B mudará para "O", levando sua saída a "1". Este "1" será diretamente acoplado á entrada de "A" que conseqüentemente apresentará sua saída em "O". O nível "O" vai se manter na saída enquanto o capacitor C3 estiver carregando. Este capacitor então irá baixando gradativamente o potencial na entrada da porta A até que, após um certo tempo, este nível seja interpretado na porta como "O", levando sua saída novamente a "1" e fazendo, portanto, C3 se descarregar e o circuito voltar a estabilidade. As portas "C" e "O", além de atuarem como buffer, também invertem o pulso do monoestável, tornando-o compatível para a aplicação que desejamos. Podemos verificar que, ao mudarmos a chave S4 para a posição oscillator (OSC.), simplesmente colocamos mais um capacitor entre a saída da porta A e a entrada da porta B. Desse modo, quando a saída da porta A estiver em "1" o circuito não permanecerá estável, pois o capacitor C4 irá carregar-se e o nível na entrada da porta B voltará a "O". Em consequência o circuito oscilará, com os valores de C4, C3, R6 e R4 que escolhemos, em aproximadamente 3 Hz. Se o usuário tiver a intenção de alterar esta frequência, poderá fazê-lo mudando o valor dos componentes mencionados, mas tomando o cuidado de que os valores de R4 e R6 não sejam muito maiores do que 2,2 k ohms, pois caso isso aconteça as portas poderão não interpretar mais o nível lógico "O", fazendo com que o circuito não funcione mais.

Relação de material 

RESISTORES 

(16) R1 — 10 k (marrom-preto-laranja) 

(16) R2 — 10 k (marrom-preto-laranja) 

(16) R3 — 330 (laranja-laranja-marrom) 

(1) R4 — 1 k (marrom-preto-vermelho) 

(1) R5 — 2,2 k (vermelho-vermelho-vermelho) 

(1) R6 — 2,2 k (vermelho-vermelho-vermelho) 

(1) R7 — 330 (laranja-laranja-marrom) 

CAPACITORES 

(1) Cl —0,1 p F/250 V (schiko ou cerâmico) 

(1) C2 — 1000 pF/16 V (eletrolitico) 

(1) C3 — 220 pF/9 V (eletrolitico) 

(1) C4 — 220 pF/9 V (eletrolítico) 

DIODOS 

(16) D1 — LL-203R (LED vermelho) 

(1) D2 — 1N4001 a 1N4007 (retificador) 

(1) D3 — 1N4001 a 1N4007 (retificador) 

(1) D4 — 1N4001 a 1N4007 (retificador) 

(1) D5 — LL-203R (LED vermelho) 

TRANSISTORES 

(16) Q1 — BC337, BC547 ou BC548 

CIRCUITOS INTEGRADOS 

(1) C11 — 7805 ou LM320-5 

(1) C12 — 7400 TTL 

(1) C13 — 7400 TTL 

DIVERSOS 

(16) chave comutadora linear 2 pólos X 3 posições 

(1) chave H-1-1 2 pólos X 2 posições com fenda 

(2) chave H-H -2 pólos X 2 posições 

(17) borne vermelho Ref. 158 

(4) pino banana preto Ref. 1261 ou 1561 

(17) suporte para LED SLS-010 

(1) suporte para Cl 16 pinos tipo C 

(1) porta-fusível Ref. 5 tipo rosca 

(1) fusível 1/2 A 

(1) cabo de força 2 X 20 AWG com plugue 

(1) borracha passante para furo 0,7 I11111 

(1) caixa metálica 

(15) porca ferro zincado 1/8" 

(13) parafuso ferro zincado 1/8" X 1/4" 

(2) parafuso ferro zincado 1/8" X 3/4" 

(6) parafuso AA 2,9 mm X 6,5 mm 

(1) placa de circuito impresso NE3111 

(1) transformador EV-610 9 + 9 V; 400 mA 

(4) pé de borracha 

(2) espaçador de fenolite 3,1 X 8 X 10 mm 

3 m solda trinúcleo 

2 m cabo encapado 22 AWG 1 flexível 

1 m cabo para pino banana tipo ouro-pel 

(1) chave de teclas 2 pólos X 2 posições 

(2) espaçador de fenolite 3,1 X 8 X 12 I11111 

(2) parafuso ferro zincado M3 X 16 mm 

(1) soquete para Cl 16 pinos DRD-801 

(1) dissipador para C17805 

Todos os resistores tem valor dado em ohms, tolerância de 5% e dissipação de 1/8 W.