數(shù)字電路的故障及其診斷

1、 數(shù)字電路的故障及其診斷 電子電路在工作過程中， 某些內(nèi)部或外部的原因往往會使電 路出現(xiàn)各種各樣的問題， 導致電路不能正常工作。 所以電子工程 設計人員的一項重要任務就是要時刻對工作電路進行檢修、 檢測 以及故障的診斷和排除。 實際上， 數(shù)字電路的故障檢測與診斷在 電路設計、生產(chǎn)等過程中具有極為重要的現(xiàn)實意義。這是因為， 對于數(shù)字電路進行檢測與診斷， 不僅有助于發(fā)現(xiàn)、 修復數(shù)字電路 上的各種問題與不足， 重新配置數(shù)字電路系統(tǒng)， 而且有助于數(shù)字 電路生產(chǎn)工藝的優(yōu)化與改進、 分析數(shù)字電路故障檢測與診斷的效 果等，進而不斷提高數(shù)字電路的質(zhì)量、效率和可靠性。 1 數(shù)字電路及其故障特點 數(shù)字信號在數(shù)值和

2、時間上都具有離散性質(zhì)。 數(shù)字電路能夠?qū)?現(xiàn)對數(shù)字信號的處理任務。 數(shù)字電路對信息的闡述可以用兩個狀 態(tài)元器件完成， 數(shù)字電路本身的結(jié)構(gòu)非常簡單， 并且元器件存在 較大的分散性參數(shù)。檢測的事物相對復雜，主要體現(xiàn)在，待測電 路存在大量的輸出和輸入變量， 可能大于一百個變量； 對電路響 應來說多數(shù)是時序的， 有的是組合型； 集成電路的元器件和門都 被安裝在芯片里面。從物理角度來看，其存在很多弊端，不可以 對邏輯電平、輸入輸出波形進行直接測量。類似模擬集成電路， 僅僅可以在芯片的外部對其測試，而不能對數(shù)字 IC 內(nèi)部電路進 行測試。 所以，必須及時尋找出一種能夠簡單的完成對芯片內(nèi)部 進行檢測的方法。

3、2 產(chǎn)生故障的主要原因 （1）對集成數(shù)字電路來說，負載能力范圍是一定的。下面 將詳細介紹， 一個常規(guī)與非門的輸出低電壓可以帶同類門的最大 限度是 10 個，但是實際生活中這個輸出電壓所帶的門遠大于理 論值。從而導致電路輸出的低電壓快速上升，破壞了電路，不能 穩(wěn)定運行。輸出高電平亦是如此。這種情況不應該發(fā)生，為了避 免這種情況發(fā)生，只使用高負載的集成電路。 （2）集成電路的運行效率低。只有當?shù)谝唤M信號通過集成 電路，并在電路內(nèi)部的延時作用下穩(wěn)定地輸出到輸出端時， 第二 組信號才可以進入。 造成電路運行效率低的原因在于電路內(nèi)部存 在延時。 如果輸入脈沖很高時也會導致輸出端不穩(wěn)定。 檢測這一 問題的

4、過程相對復雜。 因此， 在設計邏輯電路時要采用運行效率 高的集成電路。 3 數(shù)字電路故障檢測與診斷的策略 （1）故障檢測與診斷的隔離。檢測數(shù)字電路問題，第一步 應當根據(jù)故障基本特點， 最大程度地減少問題出現(xiàn)區(qū)域， 也就是 故障診斷與檢測的隔離。 這一環(huán)節(jié)對數(shù)字電路故障的檢測十分重 要。在檢測過程中， 檢測電路故障的關(guān)鍵之處是邏輯診斷與檢測。 一般而言， 如果電路信號消失了， 那么可以使用檢測探頭完成電 路信號連接的線路實施診斷與檢測工作， 從而快速找到消失的電 路信號，并且檢測探頭上都安裝了邏輯存儲裝置。這樣以來，就 能對數(shù)字電路上具體的脈沖信號活動情況進行診斷與檢測。 如果 出現(xiàn)了電路信號，

5、 就會被探測器上的邏輯儲存裝置記錄下來， 并 通過顯示器顯示出來。 這說明數(shù)字電路上的脈沖信號可以檢測與 診斷，縮小電路故障范圍，來找到電路故障位置。另外一種能夠 有效的診斷和檢測數(shù)字故障方法是邏輯分析。 借助邏輯分析儀對 數(shù)字電路中的設備進一步檢測， 仔細分析電路運行時所產(chǎn)生的數(shù) 據(jù)和它的輸入輸出情況。 通常情況下， 需要提供多次邏輯分析過 程，當然也可以快速移到你覺得有故障的位置對其進行分析檢 測。根據(jù)邏輯分析儀顯示的結(jié)果， 可以將數(shù)字電路故障范圍縮小 到電路元件或電路塊上。 （2）故障檢測與診斷的定位。數(shù)字電路故障診斷與檢測時 關(guān)鍵是進行合理的定位。 通常情況下， 當電路故障范圍被縮小到

6、 某一電路元件時， 就能使用邏輯探頭、 脈沖檢測儀等來對數(shù)字電 路故障所產(chǎn)生的影響進行分析， 借助這些儀器來確定故障的具體 位置。通過邏輯探頭對數(shù)字電路上的脈沖信號進行檢測， 分析電 路輸入、 輸出信號情況。 根據(jù)獲取的信息判定數(shù)字電路的運行情 況。以上研究表明：數(shù)字電路在工作時，線路的每一個部分都存 在著低電壓和高電壓， 二者能夠進行轉(zhuǎn)換。 在使用邏輯探頭等儀 器對電路進行檢測時， 如果有信號， 那么這個工作電路是正常的。 一般情況下，數(shù)字電路偶爾會發(fā)生故障，所以，電路信號的時序 不需要經(jīng)常檢測， 因為對電路上有無脈沖的檢測就說明出數(shù)字電 路的工作情況。 （3）電路故障的診斷技術(shù)。實際上，相

7、對于數(shù)字電路故障 的檢測而言，其診斷比較簡單。這是因為除了三態(tài)電路以外，其 輸入、輸出狀態(tài)僅有高、低電平兩種。在對數(shù)字電路故障進行診 斷時，首先我們可以進行動態(tài)測試， 逐步縮小故障的范圍。 然后， 再進行靜態(tài)測試， 進一步查找故障的具體方位。 這就要求我們在 檢測和診斷電路故障時， 要有適當?shù)男盘栐匆约笆静▋x器， 而且 示波儀器的頻帶一般應當大于 10 MHz,同時要仔細觀察數(shù)字電 路輸入、輸出的具體情況。另外，能夠采取順序方式來檢測和診 斷數(shù)字電路, 并對照預期結(jié)果進行比較分析。 在數(shù)字電路動態(tài)檢 測時,要不斷縮小電路故障范圍。當遇到非周期信號時,要通過 邏輯分析儀器等對電路工作狀態(tài)進行檢測

8、分析。 通常來說, 數(shù)字 電路中的各個輸入端口是由若干個邏輯門組成的, 輸出端口也具 有幾個邏輯門。雖然電路故障相同,但可以是多種的原因?qū)е隆?數(shù)字電路的故障檢測中, 如果元件的靜態(tài)電位正常, 動態(tài)波形異 常,則可以認為是元器件出現(xiàn)故障,需要換一個新的元件。但在 實際生活中, 并不一定是這一原因引起的。 所以在遇到這一情況 時,先別急著換成新的元件, 要對提供輸入信號元件以及計數(shù)器 本身的負載能力進一步檢測。 在斷開計數(shù)器輸出負載時, 看它是 否正常運行, 如果正常運行則說明是計數(shù)器壞了, 需要換一個計 數(shù)器。但是如果在其斷開后仍不能穩(wěn)定運行, 就應當對輸入計數(shù) 器的波形和信號進行檢測,檢測其是否出現(xiàn)問題。 4 結(jié)語 的使用