数字电路的故障诊断Word文档下载推荐.docx
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数字电路故障诊断研究论文
摘要
数字电路是当前常用的一种电路形式，数字电路的诞生和发展极大地推动了电路技术的进步，同时也提高了器械的制造和使用质量。
数字电路由于其制作精细，一旦发生故障将会对整个器械的使用带来消极的影响。
本论文主要阐述了目前数字电路开发和生产过程中对电路的故障诊断效率低下的问题，开发了故障诊断定位软件，能有效地对数字电路中的固定故障和桥接故障进行诊断定位，应用该软件能有效地缩短查找数字电路中故障的时间，对提高数字电路的开发速度具有重大的现实意义。
关键词:
数字电路；
固定故障；
桥接故障；
故障诊断
Abstract
Digitalcircuitisausualcircuit.Notonlydoesthebirthanddevelopmentofithaveastrongimpetustothecircuittechnologybutalsoimprovethequalityofequipmentsthemanufactures.Becauseofdigitalcircuit’sfinelyproducing,thewholedevicemaycauseanegativeimpactforitsfault.ThispaperexpatiateonLowefficiencyisamajorobstacleinfaultdiagnosisofdigitalcircuitsinthecourseofdesignorfabrication．Soafaultdiagnosisandlocationsoftwareisproposed，whichcandiagnoseandlocatethesiuck—atfaultsandbridgingfaultsindigitalcircuitseffectively．Usingthissoftwarecansho~enthetimeoffindingfaultsindigitalcircuits，andimprovetheefficiencyofdigitalcircuitsmanufacturing．
KeyWord:
digitalcircuits；
stuck—atfault；
bridgingfault；
faultdiagnosis
目录
一、绪言……………………………………………………………………………1
（一）数字电路、数字电路的分类和特点…………………………………1
（二）数字电路的应用………………………………………………………2
二、数字电路的故障特点及其分析…………………………………………………2
（一）数字电路的故障由来……………………………………………………2
（二）数字电路的故障特点……………………………………………………3
（三）数字电路的故障分析……………………………………………………………6
三、基本数字电路的故障解决办法…………………………………………………10
（一）逻辑测试仪的引入……………………………………………………10
（二）集成数字电路的解决办法……………………………………………11
四、数字电路应用中故障总结………………………………………………………15
结束语……………………………………………………………………………19
谢辞……………………………………………………………………………19
参考文献………………………………………………………………………………19
一、绪言
（一）数字电路的发展历史
1、数字电路的概念
数字化已成为当今电子技术的发展潮流,而数字电路是数字电子技术的核心，是计算机硬件电路、通信电路、信息与自动化技术的基础,也是集成电路设计的基础.用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路称为数字电路，或数字系统。
由于它具有逻辑运算和逻辑处理功能，所以又称数字逻辑电路。
2、数字电路的分类
按功能来分，数字电路可以分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。
组合逻辑电路简称组合电路，它由最基本的的逻辑门电路组合而成。
特点是：
输出值只与当时的输入值有关，即输出惟一地由当时的输入值决定。
电路没有记忆功能，输出状态随着输入状态的变化而变化，类似于电阻性电路，如加法器、译码器、编码器、数据选择器等都属于此类。
时序逻辑电路简称时序电路，它是由最基本的逻辑门电路加上反馈逻辑回路（输出到输入）或器件组合而成的电路，与组合电路最本质的区别在于时序电路具有记忆功能。
时序电路的特点是：
输出不仅取决于当时的输入值，而且还与电路过去的状态有关。
它类似于含储能元件的电感或电容的电路，如触发器、锁存器、计数器、移位寄存器、储存器等电路都是时序电路的典型器件。
按电路有无集成元器件来分，数字电路可分为分立元件数字电路和集成数字电路。
按集成电路的集成度进行分类，可分为小规模集成数字电路（SSI）、中规模集成数字电路（MSI）、大规模集成数字电路（LSI）和超大规模集成数字电路（VLSI）。
按构成电路的半导体器件来分类，可分为双极型数字电路和单极型数字电路。
3、数字电路的特点
（1）同时具有算术运算和逻辑运算功能
数字电路是以二进制逻辑代数为数学基础，使用二进制数字信号，既能进行算术运算又能方便地进行逻辑运算（与、或、非、判断、比较、处理等），因此极其适合于运算、比较、存储、传输、控制、决策等应用。
（2）实现简单，系统可靠
以二进制作为基础的数字逻辑电路，简单可靠，准确性高。
（3）集成度高，功能实现容易
集成度高，体积小，功耗低是数字电路突出的优点之一。
电路的设计、维修、维护灵活方便，随着集成电路技术的高速发展，数字逻辑电路的集成度越来越高，集成电路块的功能随着小规模集成电路（SSI）、中规模集成电路（MSI）、大规模集成电路（LSI）、超大规模集成电路（VLSI）的发展也从元件级、器件级、部件级、板卡级上升到系统级。
电路的设计组成只需采用一些标准的集成电路块单元连接而成。
对于非标准的特殊电路还可以使用可编程序逻辑阵列电路，通过编程的方法实现任意的逻辑功能。
（注：
标题与上段正文之间空一行）
（二）数字电路的应用
1、数字电路在电子技术中的应用和数字电路的划分
数字电路与数字电子技术广泛的应用于电视、雷达、通信、电子计算机、自动控制、航天等科学技术各个领域。
数字电路包括数字脉冲电路和数字逻辑电路。
前者研究脉冲的产生、变换和测量；
后者对数字信号进行算术运算和逻辑运算。
数字电路的划分：
1.按功能分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。
前者在任何时刻的输出，仅取决于电路此刻的输入状态，而与电路过去的状态无关，它们不具有记忆功能。
常用的组合逻辑器件有加法器、译码器、数据选择器等。
后者在任何时候的输出，不仅取决于电路此刻的输入状态，而且与电路过去的状态有关，它们具有记忆功能。
2.按结构分为分立元件电路和集成电路。
前者是将独立的晶体管、电阻等元器件用导线连接起来的电路。
后者将元器件及导线制作在半导体硅片上，封装在一个壳体内，并焊出引线的电路。
集成电路的集成度是不同的。
二、数字电路的故障特点及其分析
（一）数字电路的故障由来
1、数字电路的故障由来
随着电子技术的迅速发展,数字电路已深入生产、生活的各领域。
但是,数字电路板品种多、数量大、功能复杂,这就为维修工作带来了新的难题。
目前,解决这一问题的有效方法就是利用测试设备将故障隔离到电路板级,然后再利用自动测试设备去维修替换下来的有故障的电路板。
因此,研制先进的电路板自动测试设备已成为建立可维修性的一种重要手段。
数字电路板功能测试的自动测试设备是通过被测电路板的插头座与其连接在一起,而加到被测试板上的。
激励信号是该板的功能测试向量,将实际响应与预期响应比较就可以知道被测板是否有故障,如图2.1所示。
但对某块电路板进行诊断之前必须预先输入该板的有关信息,这项工作被称为建立诊断数据库。
图2.1电路板故障检测框图
（二）数字电路的故障特点
1、竞争冒险
当一个门的输入有两个或两个以上的变量发生改变时，由于这些变量是经过不同路径产生的，使得它们状态改变的时刻有先有后，这种时差引起的现象称为竞争（Race）。
竞争的结果若导致冒险或险象（Hazard）发生（例如毛刺），并造成错误的后果，那么就称这种竞争为临界竞争。
若竞争的结果没有导致冒险发生，或虽有冒险发生，但不影响系统的工作，那么就称这种竞争为非临界竞争。
组合逻辑电路的险象仅在信号状态改变的时刻出现毛刺，这种冒险是过渡性的，它不会使稳态值偏离正常值，但在时序电路中，冒险是本质的，可导致电路的输出值永远偏离正常值或者发生振荡。
组合逻辑电路的冒险是过渡性冒险，从冒险的波形上，可分为静态冒险和动态冒险。
输入信号变化前后，输出的稳态值是一样的，但在输入信号变化时，输出信号产生了毛刺，这种冒险是静态冒险。
若输出的稳态值为0，出现了正的尖脉冲毛刺，称为静态0险象。
若输出稳态值为1，出现了负的尖脉冲毛刺，则称为静态1冒险。
输入信号变化前后，输出的稳态值不同，并在边沿处出现了毛刺，称为动态险象（冒险）。
从引起冒险的具体原因上，冒险可以分为函数冒险和逻辑冒险。
函数冒险是逻辑函数本身固有的，当多个输入变量发生变化时，常常会发生逻辑冒险。
避免函数冒险的最简单的方法是同一时刻只允许单个输入变量发生变化，或者采用取样的办法。
单个输入变量改变时，不会发生函数冒险，但电路设计不合适时，仍会出现逻辑冒险。
通过精心设计，修改电路的结构，可以消除逻辑冒险。
竞争：
在组合电路中，信号经由不同的途径达到某一会合点的时间有先有后，这种现象称为竞争。
冒险：
由于竞争而引起电路输出发生瞬间错误现象称为冒险。
表现为输出端出现了原设计中没有的窄脉冲，常称其为毛刺。
例如，图2.2（a）所示电路，其输出函数。
当A=B=1时，应有F=C+=1，即不管C如何取值，F=1不变，而实现上由于门有延迟时间，当C由高变低时，输出波形上出现了一个负向宽度为的窄脉冲，如图2.2（b）所示。
这就是有竞争引起的错误输出。
图2.2具有“冒险”的“与或”电路
（a）逻辑图（b）波形图
竞争与冒险的关系：
有竞争不一定会产生冒险，但有冒险就一定有竞争。
2、电平的情况
（1）数字信号常用随
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