摘 要 数字电路大量应用于各种电子设备中，因此对电路的测试和诊断已经成为生产设计的重要过程。根据对故障进行分类，也就形成了数字电路中的各项测试技术。本文主要分析了数字电路的故障特点，并结合故障检测技术来实现故障的发现与排除。

　　关键词 数字电路；故障；测试；诊断

　　中图分类号TN79 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）115-0094-02

　　测试是电子电路的一个重要过程，测试的目的是检测出电路中各种各样的出现的情况，因此在整个数字电路中占据着相当大的比重。数字电路检测的主要方向是在电路的输入端加上二进制矢量，最终比较电路的输出与预计值。如果相差较小并在允许的范围内，便认为数字电路工作正常，然而如果二者相差甚远，便认为数字电路中出现了故障，需要诊断出故障出现的位置，这样有利于修复数字电路中的问题。

　　1 数字电路故障的主要特点

　　数字电路不同于模拟电路，在实践分析及输入、输出信号处理中主要是探讨其逻辑关系，模拟电路的分析方法不能直接套用。例如，小信号模型分析法可以在数字电路中得以应用但是模拟电路就有限制。数字电路中的元件多考虑开关的闭合状态，分析过程也是引用逻辑判断，通过对波形图、逻辑功能表进行对照来完成电路功能表示。连续的模拟信号在离散之后就是数字信号，因此数字电路的分析可以理解为是对离散信号的处理。门电路是数字电路的基本组成单元。门电路即用以实现基本逻辑运算或者其他复合逻辑运算的小单元电路。简单而言，门电路自身就是一个电路，主要实现开关功能。实际设计中较为多用的门电路有与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或和同或门等几种，这些门电路主要都是由半导体二极管、半导体三极管、CMOS等具有开关特性的元件及电阻、二极管构成，这里说的开关特性是在不同条件下，元器件会跳转于不同状态，如二极管的正向导通反向截至，三极管、CMOS的导通、截止、饱和三状态。通过加入的方波之间进行的逻辑计算，从而得出数字电路的结果。一般结果是通过示波器显示出。了解了数字电路的基础原理，那么电路的故障分析也就可以了解。用示波器观察输入图像和输出图像以及他们的相位关系。运用动态测试的方法缩小故障的查找范围，然而故障的种类繁多并且引起的现象也是各式各样的。一般辅助仪器是示波器和逻辑分析仪。

　　2 数字电路故障检测技术

　　数字电路的应用需要经过整体功能的测试，而依据设计进行安装之后才可以进行测试。事实上，数字电路的测试不仅要在设计完成后开展，在设计构思之初就要得到关键考虑。数字电路故障检测的目标是发现设计安装好的数字电路中隐藏或表现出的故障和问题。测试中的静态测试，即功能测试主要完成的是对电路逻辑功能的测试。测试中的动态测试主要实现器件电气特性或时间特性的测试。故障定位主要是在进行电路故障检测的同时将发生故障的位置进行确定。在对电路诊断故障的时候，根据故障的特征以此判断故障发生的范围，这一步是相当重要的。检测这一步主要用的仪器是逻辑探头，将逻辑探头连接到信号电路上进行检测。有部分的探头上存在逻辑存储开关，便能够将系统脉冲信号的各项输出进行记录。通过观察对应的显示屏，即可找出电路中不正常的板块。还有一个关键的方法是通路敏化，根据逻辑差异，判断故障点。竞争与冒险的解决方法有增加选通信号、增加冗余电路、输出端并联电容器等。

　　3 数字电路故障的诊断

　　有时我们经过对硬件设计和软件设计，对电子电路进行检测时，不仅可以检测到故障，还能够定位到元件级。对数字电路建立故障模型，分为桥接故障、延迟故障、固定故障等，将故障归为其中一类，这也是缩短故障检测的一种方法。运用故障仿真分析检测电路，使得检测人员了解全面的电路特性。为了减少测试过程中的工作量，将电路故障压缩到一个相对小值所有的故障分成若干个子集。从等价的子集中选择一个故障的过程成为故障压缩。数字电路的输入和输出有低电平跟高电平两种状态。利用各种显示仪器一般先进行动态测试，缩小查找故障的范围，然后做静态测试，这样就可以具体到哪个元器件上。在数字电路中，不管电路复杂还是简单，都可以找到它的逻辑函数，或者求出它的逻辑关系式，通过逻辑函数我们可以改变电路结构而不改变电路功能，可以说电路可以改变，逻辑函数也是可以改变的，但是电路的最终实现功能是不会变的。故对于数字电路，只要我们知道输入信号的信号值的集合，通过逻辑函数得到所对应的输出值，在通过对电路的仿真，就可以知道电路是否存在故障了。

　　如果上述的一个或者几个逻辑门电路坏掉了，便可以运用上面所说的办法进行检测，因此便会集中在一小部分，然后再检测这一小部分，最终找到出故障的逻辑门电路。有时是多个逻辑电路发生故障，显示出正确的结果，这是便要检验节点之间的输入与输出之间的关系。

　　4 分析结果

　　本文讲述了对数字电路故障的诊断，从简单的逻辑门电路检测，到组合电路。检测过程中不但借用示波器、逻辑分析仪这些仪器，还形成了对故障的分类、整理、解决的方法。如今数字电路广泛应用于各类机电产品中，因此加强对数字电路故障检测的能力有利于提升数字电路的应用范围，为以后机电产品中大规模使用数字电路奠定了基础。

　　参考文献

　　[1]刘珊珊，康锡娥.数字电路测试程序设计[J].电子与分装，2013（6）：29-30.

　　[2]雷振熊.关于数字电路的故障测试方法研究[J].科技致富向导，2013（14）：26-27.

　　[3]刘东慧.数字电路的故障测试方法[J].科技致富向导，2013（14）：31-32.

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