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　　摘要：現在最常用的電路形式莫過于數字電路了，電路技術的進步也得益于數字電路的發展。數字電路需要制作精細，如果發生故障將會對整個器械造成影響。本文就根據數字電路的故障特點，講解了數字電子電路的故障檢測方法和技術。

　　關鍵詞：數字電路,常見故障,診斷方法

　　一、數字電路及其故障特點

　　數字信號是指其信息是用若干個明確定義的離散值表示的時間離散信號。數字電路就是用來處理這些離散的信號的電路。數字電路是用一個元器件可以顯示兩種不同的狀態表示信息。每個數字電路的單元都很簡單。在數字電路中的輸出不是高電平就是低電平，當然除了三態門外。所以一般說數字電子電路能夠區別兩種狀態就高電平，低電平。

　　時序邏輯和組合邏輯電路是數字電路中的兩大分類。在輸出和輸入之間沒有反饋連線，只有簡單的電路構成的是組合邏輯電路。對組合邏輯電路來說每個時刻的輸出，只取決于該時刻的輸入信號，和以前的電路輸出沒有任何關系，對此沒有一點記憶能力。反而時序邏輯電路是靠觸發器的存貯功能組成的電路記憶和表達的。存貯電路的輸入端必須收到輸出端的反饋信息，和輸入端共同決定電路的輸出。

　　檢測數字電路的對象是一個很復雜的過程。復雜主要體現在：等待檢測的數字電路的輸入輸出眾多，可達上百個之多，在路的響應是有時序的而不是簡單的組合。很多的電路門和記憶元件是封裝在一個芯片內，它們在物理上的缺陷樣式可能很多，很不可能去測量這些元器件的邏輯電平，和觀察它們的輸入和輸出的。這就要求我們去找尋一種簡單的，而且準確的檢測方法，檢測數字電路或者其芯片的故障。

　　二、產生故障的主要原因

　　2.1設計電路時未考慮集成電路的參數和工作條件。（1）集成的數字電路負載能力有限，比如一個普通的與非門的輸出低電壓最多可以帶10個同類門電路，但是事實上所帶的同類門的個數遠遠超出這個數值。這樣就會造成電路輸出的低電壓急速升高破壞電路的原有功能，致使系統不能正常的工作。同樣輸出高電平時也會面臨這樣的問題。按理這些在電路中是禁止的，此時我們就只能選擇那些負載能力強的集成電路。（2）集成電路的工作速度慢。當一組信號輸入一個集成的電路時，通過電路內部的延時到輸出端只能穩定后才能輸入第二組信號。由于內部延時的原因，導致了電路工作速度較慢。擋在輸入脈沖較高時，則會在輸出端產生不穩定故障。這些故障在查找時是很困難的，隨意的。在邏輯設計時，應該選用那些工作速度高的集成電路。

　　2.2安裝布線不當，接觸不良。如布線和集成電路芯片安置不合理時容易引起干擾。在安裝中斷線、橋接、漏線、插錯電子元器件、閑置輸入端處理不當、使能端信號加錯或未加等都會造成故障。

　　2.3工作環境惡劣。許多數字設備對工作環境都有一定的要求，如溫度過高或過低.濕度過大等因素都難以保證設備正常工作。使用環境的電磁千擾超過設備的允許范圍也會使設備不能正常工作。

　　三、數字電路常見故障分析

　　數字電路常見故障為邏輯故障和非邏輯故障兩類。邏輯故障是指數字電路中某處的邏輯值因故障而變得與規定的邏輯值相反的現象。除邏輯故障以外的數字電路故障統稱為非邏輯故障。在數字電路中常見的邏輯故障有以下幾種。

　　3.1永久故障分析。永久故障是指故障一產生，除非人為的修復，否則故障的影響將永遠存在。絕大多數靜態故障屬于這一類。（1）固定電平故障。由于故障而使某一處的邏輯電平值保持為固定值時的故障稱為固定電平故障。當只考慮固定電平故障，且同一時間只考慮一個固定電平故障時，稱其為單固定電平故障。出現在數字電路內部的部分故障，均可歸結到其輸入端與輸出端的固定電平故障上，依次也可推廣到一般數字電路。如果一個數字電路中有兩個或兩個以上的固定電平故障，則稱之為多固定電平故障，其故障測試技術至今沒有理想的檢測方法，所以現在仍以單故障為基礎進行故障測試。（2）橋路故障。橋路故障是由兩條或多條信號線，接插件短路以及集成電路工藝不完善、因裸線過長或松動等原因而連接到一起所造成的故障。主要有兩種類型：一種為輸入信號線之間橋接造成的故障，異或門電路兩條輸入信號線橋接會造成失去異或功能；另一種為反饋橋接造成的故障，如輸入信號與輸出信號之間的橋接、兩個獨立電路的輸入信號線橋接或兩個獨立電路的輸出信號線橋接等造成的故障。（3）固定開路故障。固定開路故障發生在MOS電路中的特殊故障。比如COMOS電路或非門，當無故障時，電路應完成或非門的功能。當NMOS管V1的柵極開路，出現AB=1或0時，輸出呈既不接地也不接電源的開路高阻狀態。當故障使CMOS輸出端成高阻狀態時稱固定開路故障，例如當故障1發生時，其輸出不久與當前輸入有關，而且還與電路過去輸入有關。

　　3.2暫態故障分析。暫態故障又稱軟故障，此類故障多是由于電子元器件本身或電路某一方面的容限太小而引起的一種電路不穩定現象。如元器件老化、性能減退所形成的不規則暫態故障，大部分此類故障都有間隙和隨機偶發的特征，如電源干擾、傳輸延時所引起的競爭和冒險等現象所造成的邏輯故障。多數軟故障最終會發展成為固定性故障，暫態故障由于它的隨機性和偶發性，分析和診斷都比固定型故障困難。

　　四、數字電路故障診斷的基本方法

　　數字電路的故障常用診斷方法有常規檢測法和邏輯法兩種。

　　4.1常規檢測法。（1）直觀檢測法。該法主要是利用“問”、“看”、“聞”、“摸”、“測”等方法來判別故障的大致部位。“問”主要是對用戶進行詢問，了解有哪些異�，F象，這樣可使維修人員少走彎路，減少麻煩。“看”就是觀察設備有無被腐蝕、破損、電源熔絲是否燒斷、導線有無短路或短路、電子元器件有無色變或滲液及脫落、插件有無松動，同時電路通電后仔細觀察電子元器件有無冒煙等，從而進行故障定位。“聞”當電子元器件通過大電流時，一般會產生異味，因此可利用人的嗅覺來判斷故障范圍。“摸”就是可用接觸元器件，如果IC芯片、三極管等的外殼發熱過度，也會造成電路產生故障。“測”就是用專用的檢測設備對診斷電路進行測試，確定有無故障及故障定位。常用的檢測設備有萬用表、示波器、信號發生器、邏輯筆、數字集成電路測試儀、邏輯分析儀等。（2）順序檢測法。一是由輸入級向輸出級逐級檢查，采用該方法通常需要在輸入端加相應信號，然后沿著信號的流向逐級向輸出級進行測量，直到發現故障為止。二是由輸出級逐級向輸入級檢查，當發現信號不正常時，這時可以從故障級開始逐級進行檢測，直到檢測出有正常信號的一級為止。（3）比較法。這也是查找故障的常用方法，為了盡快找到故障，常將故障電路主要關鍵點測試參數與正常工作的同類型電路對應測試點測試值相比較，從而查出故障。

　　4.2邏輯檢查法。邏輯檢查法是針對數字電路邏輯故障而形成的檢測方法，主要是利用邏輯電路輸入變量的所有可能的取值作為測試碼集合，然后輸入邏輯電路并觀察電路輸出是否符合邏輯功能，常用的方法有群舉測試法和偽群舉測試法。（1）群舉測試法。群舉測試法是指在被測試電路的輸入端輸入所有可能存在的輸入信號，作為測試碼，然后觀察被測電路輸出是否符合電路邏輯功能的故障檢測方法。群舉測試法的步驟是先找到用于檢測電路中可能存在的故障的測試碼集合，把他們加入待測電路，同時檢測出電路的響應，即可實現故障檢測。（2）偽群舉測試法。為了克服群舉測試法中測試碼過多、測試時間長的缺陷，在實際測試時，往往先把電路進行合理分塊，且每一個被劃分的電路都進行群舉測試法，從而使操作簡單。

　　五、結束語

　　綜上所述,加強數字電路故障的特點及診斷的研究有助于提升數字電路的應用水平，提升數字電路的應用質量，拓展其應用范圍。另外，數字電路故障的檢測方法很多,在實際的檢測過程中,應根據電路故障的具體情況,選擇合適的檢測方法,從而排除故障,使電路能夠正常的工作。