"TTL-IS-Prüfer für den "AC1"

D. SCHOLZ

Wer größere Schaltungen mit digitalen Schaltkreisen aufbaut, diese eventuell aus älteren, nicht mehr benötigten Schaltungen auslötet, möchte sie meist vorher auf ihre richtige Funktion prüfen, um defekte IS sofort auszusondern, und nicht später in mühseliger, manchmal stundenlanger Prüfarbeit in der gesamten Schaltung zu suchen. Dies erfordert aber für fast jeden IS-Typ eine entsprechende Prüfschaltung, was letztlich sehr kostenaufwendig ist. Außerdem verlangt der Prüfvorgang Zeit und setzt vom Prüfer die Kenntnis der logischen Funktion der zu prüfenden IS voraus.
Die Unsitte falsch gepolte, falsch beschaltete oder kurzgeschlossene IS durch Prüfen der Erwärmung mit dem Finger zu lokalisieren, führt zwar oft schnell zum Erfolg, hat aber den Nachteil, daß die Aufschriften verwischen.
Nachfolgend werden für den "AC1" eine Zusatzplatine und ein Programm vorgestellt, mit denen es möglich ist, die gebräuchlichsten Logik-IS der TTL- und LS-TTL-Reihe sekundenschnell auf ihre richtige Funktion (statisch) zu prüfen.
Bei der Entwicklung des Programms bin ich davon ausgegangen, daß es nicht mehr als 896 Byte belegt und damit auch in der kleinsten Ausbaustufe des "AC1" (nur 1 KByte Arbeitsspeicher) lauffähig ist.

Schaltungsbeschreibung

Zur Ein- und Ausgabe von Daten zwischen Computern und seiner Umwelt werden normalerweise PIOs verwendet. Die im Handel erhältlichen "UD 855 D S1" sind erst bei einer Taktfrequenz unter 500 kHz einsetzbar und schieden damit für den Einsatz in meiner Schaltung aus.
Eine andere Möglichkeit bietet das direkte Speicheraus- und -einlesen. Bild 1 zeigt den Stromlaufplan eines 2-Byte-Speichers. Dl bis D4 sind die eigentlichen Speicher. Jede IS speichert 4 Bit. Die Eingänge dieser IS liegen direkt am Datenbus. Die Ausgänge liegen mit der Gatterkombination D5 bis D12 über Open-Kollektor-Stufen am Datenbus. Die dazu erforderlichen Pull-up-Widerstände zwischen Datenbus und +5 V sind auf der Grundleiterplatte des "AC1" schon vorhanden.
Eingelesen werden die Daten, wenn an WR0 bzw. WR1 ein H-Impuls anlag. Dabei werden sie mit der L/H-Flanke dieses Impulses übernommen und erscheinen mit der H/L-Flanke an den Ausgängen der D 195 D. Wenn RD0 bzw. RD1 H-aktiv sind, werden die Daten aus dem Speicher ausgelesen.
Bild 2 zeigt den Stromlaufplan zur Erzeugung der Steuersignale. Um den Systemsteckverbinder für die Speichererweiterung freizuhalten, wurde ein zweiter Steckverbinder angebracht. Er benötigt nur 14 Kontakte. Die Belegung dieses Steckverbinders kann jeder nach seinen Vorstellungen gestalten.
An /CS schließt man das noch freie Speicherauswahlsignal (Adresse 1C00H bis 1FFFH) an. /WR und /RD greift man im schon negierten Zustand von der Grundleiterplatte hinter den Negatoren DN21 und DN22 ab. Dann braucht keine Negation dieser Signale auf der Zusatzplatine stattzufinden. Leider liegen die drei bis jetzt genannten Signale nicht am Systemsteckverbinder. Die Abgriffpunkte dieser Signale sind [2] zu entnehmen. A0 und die Betriebsspannung +5 V sind am Steckverbinder verfügbar.
Damit bin ich einen Kompromiß eingegangen, um den Selektionsaufwand so gering wie möglich zu halten. Denn es wird, innerhalb des einen KByte, nur zwischen "gerader" und "ungerader" Speicherzelle unterschieden. Dies ist aber völlig ausreichend. Nun wird auch klar, warum nicht alle acht Datenausgänge des angewählten Byte zurück auf den Bus gelegt werden dürfen. Denn dann wird der Rechner "denken" , er hat einen freien Speicherbereich bis 1FFH zur Verfügung, und setzt einen Stackpointer auf 2000H. Dieser müßte dann nach jedem Einschalten mittels des R-Befehls auf 1C00H zurückgesetzt werden.
Wird mit gesteckter IS-Prüfplatine ein anderes Programm geschrieben, könnte es zu Fehlfunktionen kommen, wenn der Stackpointer auf 2000H steht.
An die Punkte "1" bis "14" wird die zu testende IS parallel auf die internen Datenleitungen der Speicherzelle aufgeschaltet. Der Schaltkreis bildet nun, je nach seiner logischen Funktion, das gespeicherte Datenwort nach. Die so geänderten Daten werden dann vom Rechner entsprechend ausgewertet. Die Widerstände R1 bis R16 begrenzen die dabei auftretenden Kurzschlußströme. R12 und R13 sind für eine Erweiterung gedacht, um eventuell auch 18polige IS zu testen.
Bild 3 zeigt die Beschaltung der beiden IS-Fassungen. Die Anschlüsse der Fassungen sind durch Brücken miteinander zu verbinden. Diese Brücken sind im Bild 5 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht eingezeichnet. Zwei Fassungen sind notwendig, damit die Betriebsspannungen zwischen 14- und 16poligen IS nicht umgeschaltet werden müssen. Die Schaltung hat eine Stromaufnahme von 140 mA.

Programmbeschreibung

Das Programm habe ich in den in [3] beschriebenen Rahmen "gepackt". Es wird mit dem Kennbuchstaben "K" gestartet. Er läßt sich auf der Adresse 4882H ändern. Zur Ausgabe der Überschrift und der Typenbezeichnung der geprüften IS benutzt man den in [3] erwähnten Unterprogrammaufruf.
Wer über eine Speichererweiterung verfügt, kann das Programm auch dort an beliebiger Stelle ablegen. Es ist relocatibel. Nicht zu belegen ist der Adreßbereich 1C00H bis 1FFFH, da hier die Arbeitszellen des Programms liegen. Befindet sich auf diesen Adressen ein Arbeitsspeicher, ist er anders zu selektieren oder vorübergehend abzuschalten (/CS auf +5 V). Besser ist es aber, die Arbeitszellen zu verlegen. Dazu werden im Programm auf 4892H und 4895H die Adressen entsprechend geändert. Dann bleibt die Kompatibilität des Rechners erhalten. Nach dem Start erscheint in der nächsten Zeile die Zeichenkette "IS-TEST". Dahinter, getrennt durch drei Leerzeichen, die Typenbezeichnung der gefundenen IS. Befindet sich keine, eine unbekannte oder eine bekannte, aber defekte IS in einer der beiden Fassungen, erscheint die Zeichenfolge "NEGATIV". Dann meldet sich der Monitor mit dem Promptsymbol. Nun kann das Programm erneut gestartet oder eine andere Routine aufgerufen werden. Im ersten Prüfschritt legt das Programm an alle IS-Pins (Betriebsspannungsanschlüsse ausgenommem) H-Pegel. Nun erscheinen an allen NAND-Gatterausgängen L-Pegel. Das so entstandene Datenwort wird vom Computer ausgewertet. Damit hat der Rechner die IS schon identifiziert. Anschließend überprüft er nur noch die logischen Funktionen. Dazu werden immer die falschen Pegel an die Gatterausgänge gelegt. Ist das zu prüfende Gatter in Ordnung, überschreibt es den falschen Pegel mit seiner "Antwort". Deshalb sind die Widerstände R1 bis R16 notwendig. Aber nur dadurch ist es möglich, auch IS mit Open-Kollektor-Stufen, z.B. D 147 D, zu testen. Noch deutlicher wird es bei den IS-Typen D 100 D und D 103 D, da sie ja die gleichen logischen Funktionen haben. Mit einer PIO könnte hier kein Unterschied festgestellt werden.
Das Programm unterscheidet zwischen den IS D 100, D 103, D 104, D 108, D 110, D 120, D 130, D 147, D 192, D 193 und D 195. Funktionsgleiche IS lassen sich natürlich nicht unterscheiden, (z.B. D 204 und P 104 oder D 140 und D 120). Pinkompatible Low-Power-Schottky-Schaltkreise zu testen, ist uneingeschränkt möglich. Vor dem Testen von CMOS-IS wird gewarnt. Die Kurzschlußströme würden sie zerstören.

Schlußbemerkung

Die Schaltung läuft auch mit Schaltkreisen der P-Serie störungsfrei.
Wird die Leiterplatte nur mit den IS D1 bis D4 und D13, D14 bestückt, ergibt sich ein 16 Bit breites Ausgabeport. Es kann mit dem BASIC-Befehl POKE programmiert und für Steuerungen genutzt werden.
Denkbar wäre eine Erweiterung des Programms auf alle 14- und 16poligen TTL-IS. Eine Grafik mit dem Anschlußbelegungsplan der gefundenen IS könnte die Anschaulichkeit erhöhen.

Literatur

170 KByte	55 KByte	60 KByte
Bild 1	Bild 2	Bild 3
Speicher	Steuersignale	IS-Fassungen

238 KByte	218 KByte	280 KByte
Bild 4	Bild 5	Bild 6
Leiterseite	Bestückungsplan	Hex-Listing