張彩鳳，王淑紅

（1.太原理工大學(xué)，山西 太原 0 30024；2.大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 大 同 0 37101）

在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中，出現(xiàn)各種不同的故障是再所難免的，對(duì)于一個(gè)初學(xué)者來(lái)說(shuō)，排除故障是很困難的。因此，通過(guò)實(shí)訓(xùn)逐步學(xué)會(huì)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析、檢查和排除故障的方法就顯得十分重要。根據(jù)幾年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，我覺(jué)得只要掌握了檢查和排除故障的基本方法，查尋實(shí)訓(xùn)中的故障是不難的。

1 故障檢查

下面主要介紹在電路設(shè)計(jì)和安裝接線圖正確的前提下，對(duì)數(shù)字電路實(shí)訓(xùn)中出現(xiàn)的故障進(jìn)行檢查和排除的方法。

1.1 直觀檢查

（1）檢查接線

在數(shù)字電路的實(shí)訓(xùn)中，接錯(cuò)線引起的故障占有很大的比例，有時(shí)還會(huì)損壞器件。為了避免和減少這方面的故障，應(yīng)在實(shí)訓(xùn)前畫(huà)出正確的安裝接線圖，如發(fā)現(xiàn)電路有故障時(shí)，應(yīng)對(duì)照安裝接線圖檢查電路的接線有無(wú)漏線、多線、斷線和錯(cuò)線的情況，特別要注意檢查電源線和地線的接線是否正確。

（2）檢查集成器件的連接

首先檢查集成器件插的方向[1]（通常將集成芯片的缺口放左邊）和外引線與其它電路的連線是否正確，有沒(méi)有不容許懸空的輸入端未接入電路的情況，如TTL電路的控制端、CMOS電路的輸入端等。

式(2)表示線路限額約束。其中，Ri為轉(zhuǎn)移側(cè)的線路容量；ai為轉(zhuǎn)移側(cè)實(shí)際負(fù)載率；Li為失電前饋線的負(fù)荷量。

（3）如在斷開(kāi)電源檢查時(shí)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)接通電源進(jìn)行觀察，看是否有元器件跳火、冒煙，用手摸一下集成器件和其它元器件有無(wú)異常發(fā)熱和散發(fā)異味的現(xiàn)象，電解電容是否發(fā)燙等。如發(fā)現(xiàn)不正?，F(xiàn)象時(shí)，應(yīng)立即切斷電源再進(jìn)行分析檢查，直到找出故障為止。

1.2 測(cè)量電阻[2]

（1）檢查電源

如接通電源后發(fā)現(xiàn)電路電源電壓沒(méi)有時(shí)，則說(shuō)明電路電源端和地線端間短路。這時(shí)應(yīng)斷開(kāi)電源，并用萬(wàn)用表“歐姆×10”檔檢查電路各個(gè)電源端對(duì)地的電阻值，待排除電路電源的短路故障后才能再接通電源。

（2）檢查元器件

采用測(cè)量電阻的方法檢查故障時(shí)應(yīng)斷開(kāi)電源。通過(guò)對(duì)連線、電阻、電解電容、二極管、三極管等測(cè)量后再進(jìn)行故障判斷。對(duì)于懷疑有問(wèn)題的導(dǎo)線、電子元器件，應(yīng)斷開(kāi)一端，再用萬(wàn)用表電阻檔進(jìn)行測(cè)量，以判斷電子元器件是否損壞。在檢查大容量電容器（如電解電容器）時(shí)，應(yīng)先用導(dǎo)線將電解電容的正極和負(fù)極短路，泄放掉電容器中存儲(chǔ)的電荷后，再用萬(wàn)用表檢查電容器有沒(méi)有被擊穿或漏電是否嚴(yán)重，否則，可能會(huì)損壞萬(wàn)用表。在對(duì)二極管、三極管和電解電容器進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，應(yīng)注意萬(wàn)用表測(cè)試表棒的極性，不能接反，電阻檔的選擇也要合適，否則，測(cè)量的結(jié)果可能不正確。

1.3 靜態(tài)測(cè)量

（1）電源電壓測(cè)試

用萬(wàn)用表測(cè)電源輸出電壓是否符合要求，如輸出電壓為5V，同時(shí)檢查集成電路外引線的電源端和地線端的電壓是否符合要求。

（2）電路測(cè)試

使電路處于某一輸入狀態(tài)，根據(jù)真值表的要求，測(cè)量電路的功能是否正確。如發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，必須重復(fù)測(cè)試，然后使電路固定在某一故障狀態(tài)下，再用萬(wàn)用表測(cè)量電路各器件的輸入電壓和輸出電壓之間的邏輯關(guān)系是否符合要求，從而確定故障點(diǎn)。對(duì)于TTL電路，其輸入和輸出電壓的正常范圍見(jiàn)表1。從而可判斷出故障所在位置。

表1 TTL與非門靜態(tài)工作時(shí)各引出端的電壓值

2 故障排除

2.1 器件替代

對(duì)于有多個(gè)與輸入端的集成器件，如在實(shí)際使用時(shí)有多余輸入端時(shí)，則可換用其余輸入端進(jìn)行試驗(yàn)，以判斷原輸入端是否有問(wèn)題。如懷疑集成器件有問(wèn)題時(shí)，則可用同型號(hào)的集成器件替換，并測(cè)試電路的功能是否正確；如替換后工作恢復(fù)正常，則說(shuō)明原器件有問(wèn)題。

懷疑某個(gè)三極管、電阻、電容等元器件有問(wèn)題時(shí)，也可使用同型號(hào)的元器件進(jìn)行替換，以判斷元器件是否完好。如進(jìn)行元器件替換后，故障消失，恢復(fù)正常工作，則說(shuō)明被替換的元器件有問(wèn)題；如故障仍然存在，則說(shuō)明被替換的元器件沒(méi)有問(wèn)題。

應(yīng)當(dāng)指出，在進(jìn)行集成電路和元器件替換的過(guò)程中，應(yīng)切斷電源，嚴(yán)禁帶電操作，只有在替換結(jié)束后才能通電檢測(cè)。

2.2 逐級(jí)跟蹤檢查

在輸入端輸入周期性的信號(hào)，然后利用示波器按信號(hào)流向從輸入到輸出逐級(jí)檢查各級(jí)輸入和輸出波形是否正常，直到找出故障位置為止。如發(fā)現(xiàn)某一級(jí)的輸出波形不正確或沒(méi)有輸出時(shí)，則故障就發(fā)生在該級(jí)或下級(jí)電路，這時(shí)，可將級(jí)間連線或耦合電路斷開(kāi)，進(jìn)行單獨(dú)測(cè)試。如斷開(kāi)后，該級(jí)電路工作正常，這說(shuō)明故障出在下級(jí)輸入電路；如斷開(kāi)后，下級(jí)電路工作正常，則說(shuō)明故障出在該級(jí)的輸出電路。

2.3 斷開(kāi)反饋線檢查

對(duì)于有反饋線的閉合電路，在必要時(shí)，可斷開(kāi)反饋線檢查各級(jí)工作是否正常，再判斷故障點(diǎn)或進(jìn)行狀態(tài)預(yù)置后再檢查故障。

2.4 改變輸入狀態(tài)，觀察輸出狀態(tài)

（1）無(wú)論輸入信號(hào)如何變化，輸出一直保持高電平不變時(shí)，這可能是被測(cè)集成電路的地線接觸不良或未接地線。

（2）如輸出信號(hào)的變化規(guī)律和輸入的相同，則可能是集成電路未加上電源電壓或電源線接觸不良所致。

（3）對(duì)于JK觸發(fā)器，如不管J、K端的輸入信號(hào)如何變化，在時(shí)鐘脈沖作用下，電路始終處于計(jì)數(shù)狀態(tài)。這可能是J、K端漏接線，接觸不良或是斷線[3]。

2.5 對(duì)于工作頻率高的電路應(yīng)采取的措施

（1）減小電源內(nèi)阻，加粗電源輸出線和地線，盡可能地將電源線和地線夾在相鄰輸入和輸出信號(hào)線之間，這樣可起到屏蔽作用。

（2）盡量縮短連線長(zhǎng)度。

（3）輸出線不要和輸入線靠得太近，輸出線和輸入線也不要和時(shí)鐘脈沖線靠得太近。

（4）驅(qū)動(dòng)多路同步電路的時(shí)鐘脈沖線，其各路信號(hào)延遲的時(shí)間盡量接近。

2.6 采用去耦電路[4]

為了防止TTL電路工作時(shí)產(chǎn)生的電源尖峰脈沖電流通過(guò)電源耦合影響電路的正常工作，應(yīng)采用去耦電路。通常每隔6-8個(gè)門，設(shè)置一個(gè)高頻和低頻去耦電路，小電容一般為0.01～0.1μF,大電容一般為10～22μF。對(duì)于功率門電路，則應(yīng)單獨(dú)設(shè)置電源去耦電路。

2.7 注意防止CMOS電路的鎖定效應(yīng)

所謂鎖定效應(yīng)[5]是指當(dāng)CMOS電路工作在較高電源電壓VDD，或輸入、輸出信號(hào)由于電路上的原因而大于VDD或小于VSS時(shí)，這時(shí)可能出現(xiàn)鎖定效應(yīng)，這是CMOS電路特有的一種失效模式。為了防止這種情況出現(xiàn)，應(yīng)采取如下措施。

（1）注意加強(qiáng)電源的去耦，加粗電源線和地線。

（2）在不影響電路正常工作時(shí)，降低電源電壓VDD。

（3）在不影響電路工作速度的情況下，使電源提供的電流小于鎖定電流（一般鎖定電流在40 mA左右）。

（4）對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行鉗位。

3 結(jié)束語(yǔ)

以上介紹的是檢查和排除故障的一些基本方法，要真正做到能自如排除故障，還需要認(rèn)真對(duì)待實(shí)踐，重視實(shí)訓(xùn)，認(rèn)真做好預(yù)習(xí)工作，掌握好理論知識(shí)。對(duì)于實(shí)訓(xùn)中出現(xiàn)的故障，要冷靜對(duì)待，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和已有的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)故障現(xiàn)象進(jìn)行分析判斷，找出故障。在完成實(shí)訓(xùn)后，也可以做一些模擬故障試驗(yàn)，這樣才能進(jìn)一步積累經(jīng)驗(yàn)，不斷豐富自己的實(shí)踐知識(shí)，使自己有較強(qiáng)的解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

[1]楊志忠.數(shù)字電子技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2008.

[2]賀令輝.電工儀表與測(cè)量[M].北京：中國(guó)電力出版社，2006.

[3]王劍平，李殊驍.電工測(cè)量[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2004.

[4]胡宴如.模擬電子技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2008.

[5]沈雅琴.預(yù)防CMOS電路鎖定效應(yīng)的措施[J].上海航天，1996，（2）：24-28.