數字電路故障檢測技術研究

摘 要：近年來，在社會、科技的不斷發展下，數字電路在社會各行業、社會各方面都得到了十分廣泛的應用。由于工作環境、制造、設計等原因，數字電路在使用時常會發生這樣或那樣的故障，影響電路正常工作。本文從數字電路概念出發，分析了數字電路故障特點及原因，重點介紹了數字電路故障的常用檢測方法及操作步驟。

關鍵詞：數字電路；故障；檢測技術；特點

中圖分類號：TN79 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2013） 18-0000-01

一、數字電路概述

數字信號，指的是以多個離散值表示的離散信號；數字電路，是指用于處理數字信號的電路。數字電路輸出只有低電平和高電平兩種狀態（三態門除外）。通常來說數字電路可區分出高低電平狀態。以邏輯規則為標準，可將數字電路分為組合邏輯電路和時序邏輯電路兩類。其中組合邏輯電路，是指輸入信號、輸出信號二者無反饋關系的數字電路，在該類電路中，各時刻輸出的信號僅與實時輸入信號有關，與之前的電路輸出無關，其不具有記憶能力。依靠觸發器存儲功能所組成的電路稱之為時序邏輯電路，其具有記憶功能，該類電路的輸出內容，由輸入端信號與輸出端反饋信號共同決定。

二、數字電路故障的特點及原因分析

（一）特點分析

數字電路故障檢測是一項復雜的工作，這是因為待檢測電路同時存在多個輸入輸出，多者可達數百個，電路響應具有時序性，而并非簡單的組合關系；同時，由于很多的記憶元件、電路門都被封裝于同一芯片中，其可能存在較多的物理缺陷，對于這些元件的輸入輸出、邏輯電平是無法測量的。所以，有必要找尋到一些準確而簡單的檢測方法，對元器件芯片、數字電路故障進行檢測。

（二）原因分析

數字電路發生故障的原因主要可分為5大類：

1.在進行電路設計時考慮不周全（如元件參數變化），出現了設計缺陷

隨著使用時間的推移，電子元件會逐漸發生老化，其參數性能也會逐漸下降，同時溫度的改變也可能導致參數變化。例如：1個與非門可帶10個同類門電路輸出低電壓，然而與非門實際可帶的同類門遠大于10個。這就可能導致輸出低電壓迅速上升，從而對電路原功能產生破壞，使系統無法正常工作，在輸出高電壓時，也同樣會出現此種問題。

2.信號線故障

電路板電路在潮濕、大電流等因素的影響下，會導致信號線斷路、短路、燒蝕等現象，發生信號線故障，致使電路無法正常工作。

3.接觸不良、布線不當

在數字電路中，元件接觸不良、布線不當是最為常見的故障類型。焊點氧化、虛焊、插件松動等都可能導致電路板故障。另外，在安裝過程中出現漏線、橋接、中斷線、元器件插錯、閑置輸入端或使能端處理不當等都會引發電路故障。

4.使用期限過長

對于電子元器件，若使用時間過長，超出了使用期限，就會發生老化，各項性能指標都會下降，從而加大設備故障的發生概率。

5.工作環境太差

當設備所處環境不符合設計要求的電磁環境、濕度、溫度、工作時間等規定時，就很難保證設備的可靠運行。很多數字設備都對工作環境方面具有較高要求，濕度過大、溫度過低或過高等都可能造成設備故障。另外，環境中的電磁干擾過大，也可導致設備故障。

三、數字電路故障檢測技術

在數字電路故障檢測中，常用的方法主要有邏輯檢測、常規檢測兩種方法。

（一）邏輯檢測法

常用邏輯檢測法包括群舉測試法、偽群舉測試法兩種。其中群舉測試法，是指將受測電路作為輸入端，接受所有輸入信號，將其作為測試碼，再查看受測電路輸出，判斷其與電路邏輯功能間的關系。應用該方法時，先要確定測試碼集合，其是電路故障檢測的直接依據，把測試碼集合加入受測電路，通過測試電路相應以進行故障判定。偽群舉測試法，是改進后的群舉測試法，其有效克服了原方法中測試效率低下、測試碼眾多的缺陷。偽群舉測試法中，先對電路進行合理分塊，然后運用群舉測試法對各塊電路進行測試，從而使測試效率大為提高。

（二）常規檢測法

常規檢測可總結為“望、聞、問、觸、測”五個字，其中，“望”就是查看設備有無異常情況，例如滲液、破損、腐蝕等。“聞”就是聞元器件是否有異味。“問”，即詢問故障情況，全面了解故障現象、產生原因，以縮短檢測時間；“觸”就是觸摸元件，感受有無異常發熱；“測”就是使用專業設備對電路進行測試，常用的專業測試設備有邏輯分析儀、邏輯筆、示波器等。

另外，順序檢測法也是一種常用的故障檢測技術，該方法是指先在輸入端加信號，跟隨信號流向，從輸出級到輸出級逐級測量、檢查，以判定故障部位，也可從輸出級到輸入級進行測量，在檢測出異常信號后，再由故障級開始逐級檢測，直到檢測到正常信號為止。

四、故障檢測步驟

數字電路故障的檢測一般會經歷隔離、定位、診斷排除3個步驟。首先，在深入、全面考察故障特征的基礎上，盡量縮小故障范圍，進行故障隔離。通常來說，若電路無信號，應使用探頭對電路連接路徑進行檢測，以快速找出消失信號；其次，在隔離故障后，就要觀察故障影響，此時多會運用到電流跟蹤器、邏輯脈沖發生器、邏輯探頭，以進一步鎖定故障源；最后，在找出故障源后，先要對故障電路進行動態測試，控制故障范圍，再進行靜態測試，以找準故障點，最后順利排除故障。

五、結束語

綜上所述，隨著數字電路應用的日益廣泛，其發生故障的頻率也越來越高，因此數字電路診斷、檢測的作用也顯得越發重要。在實際工作中，應當多積累經驗，結合實際情況，合理選擇故障檢測方法，提高故障檢測效率，以確保數字電路運行的可靠性與穩定性。

參考文獻：

[1]蔡萬清.關于數字電路的故障檢測技術研究[J].中國科技縱橫，2010（4）：25.

[2]盧振達，陳建輝.數字電路ATPGS實現的關鍵技術研究[J].儀表技術，2009（10）：21-22，25.

[3]姬昌.數字電路的故障檢測與診斷初探[J].科海故事博覽·科教創新，2009（2）：193-193.

[4]馮飛鶴.數字電路的故障檢測與診斷技術[J].商情，2012（13）：174-174.

[5]沙印.數字電路的故障及其診斷[J].科技資訊，2013（16）：95.