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引发数字电路故障的原因分析

组合逻辑电路的特点:
    组合逻辑电路其任一时刻的输出取决于该时刻的输入,而与以前各时刻的输入无关。常见的组合逻辑电路有编码器、译码器、半加器、全加器,结构相对简单,维修可按照电路的逻辑功能,通过逻辑脉冲源产生激励信号作为输入,利用多用表或逻辑探针测试电路的输出状态(“高电平”、“低电平”、或“高阻”),以确定具体单元电路的好坏。
常见故障原因有: 
1、输入或输出开路。 当TTL 电路输入悬空相当于输入处于“高电平”状态,对于输入来说可能阻塞前级过来的输入信号,对于输出来说,将使受该输出激励的所有下级电路的输入为高电平,可能导致逻辑功能的改变。
2、输入或输出对地短路。当对地短路时,输入或输出将始终保持“低电平”,同样将导致逻辑功能的改变,发生故障。 
3、输入或输出对电源短路。输入或输出对电源(VCC,+5V)短路将始终保持“高电平”,影响信号的输入或输出,使逻辑功能混乱,发生故障。 
4、集成电路故障 集成电路故障将导致整个与其相关的电路逻辑功能发生改变,影响该电路的正常运行。对怀疑损坏的IC可进行功能测试或替代法来确定。 
    时序逻辑电路的数字电路特点:时序逻辑电路其任一时刻的输出不仅取决于该时刻的输入,而且还与过去各时刻的输入有关。常见的时序逻辑电路有触发器、计数器、寄存器等。由于时序逻辑电路具有存储或记忆的功能,检修起来就比较复杂。
时序逻辑电路的数字电路主要故障分析:
1、时钟时钟是整个系统的同步信号,当时钟出现故障时会带来整体的功能故障。时钟脉冲丢失会导致系统数据总线、地址总线或控制总线没动作。时钟脉冲的速率、振幅、宽度、形状及相位发生变化均可能引发故障。
2、复位 含有微处理器(MPU)的设备,即使是最小系统,一般都具有复位功能。复位脉冲在系统上电时加载到MPU上,或在特定情况下使程序回到最初状态(例如看门狗Watchdog 程序)。当复位脉冲不能发生、信号过窄、信号幅度不对、转换中有干扰或转换太慢时,程序就可能在错误的地址启动,导致程序混乱。
3、总线 总线传递指令系列和控制事件,一般有地址总线、数据总线和控制总线。当总线即使只有一位发生错误时,也会严重影响系统功能,出现错误寻址、错误数据或错误操作等。总线错误可能发生在总线驱动器中,也可能发生在接收数据位的其它元件中。
4、中断 带微处理器(MPU)的系统一般都能够响应中断信号或设备请求,产生控制逻辑,以暂时中断程序执行,转到特殊程序,为中断设备服务,然后自动回到主程序。中断错误主要是中断线路粘附(此时系统操作非常缓慢)或受到干扰(系统错误响应中断请求)。
5、信号衰减和畸变 长的并行总线和控制线可能会发生交互串扰和传输线故障,表现为相邻的信号线出现尖峰脉冲(交互串扰),或驱动线上形成减幅振荡(相当于逻辑电平的多次转换),从而可能加入错误数据或控制信号。发生信号衰减的可能原因比较多,常见的有高湿度环境、长的传输线、高速率转换等。而大的电子干扰源会产生电磁干扰(EMI),导致信号畸变,引起电路的功能紊乱。

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