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第三节 数字电路的安装、调试方法

由于生产实际的复杂性和电子元器件参数的离散性，加上设计者经验不足，一个仅从理论上设计出来的电路往往是不成熟的，可能存在许多问题，而这些问题不通过实验是不容易查出来的，因此，在完成方案设计之后，需要进行电路的装配和调试，若发现实验现象与设计要求不符合的情况，应及时修改。

在装配电路的时候，一定要认真仔细、一丝不苟，注意集成块不要插反或插错，连线不要错接并保证接触良好，电源和地线不要短路，以避免人为故障。

一、数字电路的安装、调试步骤

1．根据总电路框图和电路原理框图，从主电路的单元电路开始，完成一个一个单元电路的安装、调试。然后，安装与调试控制电路的童电路，当各单元分别达到功能与指标要求之后，再将各单元电路联系起来，进行系统的调试。

在单元电路的安装之前，首先检查元器件的好坏，测试元件的指标。特别是集成电路，要自己设计功能检测方法，对其好坏进行检测。单元电路安装好后，认真进行通电前的检查，检查否有漏接、短接、错接的情况。通电后，检查每片集成电路的工作电压是否正常（TTL型集成电路的电源电压为5±0.25V），这是电路有效工作的基本保证，然后，进行功能测试，验证是否能达到设计的功能与指标。

2．统调主电路。将已调试好的若干单元电路连接起来，然后跟踪信号流向，由输入到输出，由简单到复杂，依次测试信号，直至正常工作。在信号测试过程中，因为控制电路尚未安装，有时需要人为的给受控电路加以特定信号，使其正常工作，才能得到所需的信号。

3．安装控制电路。控制电路一般为组合逻辑电路，对它的装调主要是检验各逻辑控制门的功能是否正常，可采用给其输入端接逻辑电平，输出端接LED管的方法进行调试。

总电路统调。在主电路与控制电路均完成的情况下，将控制电路与系统主电路中对应功能单元联接起来，完成总电路的安装，然后进行总电路的功能测试及调试。

二、数字电路中常用的检测方法

数字电路的安装与调试是检验、修正设计方案的实践过程，是应用理论知识来解决实践中各类问题的关键环节，是数电路设计者必须掌握的基本技能，而有效的测试方法则是电路正确运行的基本保证。

数字电路常要检测的容有：集成块好坏的检测和系统功能的检测。 1． 数字集成块的功能测试

在安装电路之前，对所选用的数字集成电路，应进行逻辑功能检测，以避免因器件功能不正常增加调试的困难。

(1) 检测器件功能的方法有如下几种：

① 仪器检测法。可以用一些简单而实用的数字集成电路测试仪进行检测； ② 功能实验检查法。可自行设计实验电路，对集成块进行逻辑功能测试；

③ 替代法。可用被测器件替代正常工作的数字电路中的相同器件，若功能保持不变，则说明被测器件是好的。

(2) 几种基本电路的功能实验检查法 ① 集成逻辑门电路

静态时，在各输入分别接入不同的电平值，即逻辑“1”接高电平（输入端通过1kΩ电阻接电源正极，逻辑“0”接低电平（输入端接地）。用数字万用表测量各输出端的逻辑电平，并分析各逻辑电平值勤是否符合电路的逻辑关系。动态测试是指各输入端分别接入规定的脉冲信号，用示波器观测各输出端的信号，并画出这些信号的时序波形图，分析它们之间是否符合电路的逻辑关系。

② 集成触发器

静态时，主要测试触发器分析的、置位和翻转功能。动态时央时种的作用下测试触发器的计数功能，用示波器观测电路各处波形的变化情况，据此可以测定输出、输入信号之间的分频关系、输出脉冲的上升和下降时间、触发灵敏度和抗干扰能力，以及接入不同负载时峄输出波形参数的影响。测试时，触发脉冲的宽度一般要大于数微秒，且脉冲的上升沿或下降沿要陡。

③ 计数器电路

计数器电路的静态测试主要测试电路的复位、置位功能。动态测试是指在给定时钟脉冲输入情况下一，测试计数器的输出端的状态是否满足计数功能表的要求。测试方法：可用示波器观测各输出端的波形(频率较高时用此方法)，或用发光二极管测试输出端的信号(频率低于50HZ时用此方法)，还可根据万用表测试输出点(频率低于50HZ时用此方法)，通过指针偏摆的频率来测试，并画出输出端的波形与时钟脉冲波形的关系。

④ 译码显示电路

首先测试数码管各笔段工作是否正常，如共阴极的发光二极管显示器，可以将阴极接地，再将各笔段通过1kΩ电阻接电源正极，各笔段应亮。再将译码器的数据输入端依次输入000~1001，则显示器对应显示出1~9数字。译码显示电路常见故障是：数码显示器上某字总

是“亮”而不“灭”，可能是译码器的输出幅度不正常或译码器的工作不正常。数码显示器上某字总是不“亮”，可能是数码管或译码器的连接不正确或接触不良。数码管字符显示模糊，而且不随输入信号变化，可能是译码的电源电压不正常或连线不正确或接触不良。

2．系统功能的检测 (1) 观察法、

观察电路导线有无断线或短路、插件有无松动、集成块有无插反、电源电压是否稳定、元件有无异味和发热。

(2) 信号住入代替法

可在某些部分电路中利用信号设备的信号（可是单步脉冲或者是连续脉冲）取代自身信号输入，若电路能正常工作说明电路的信号源的故障，若无常工作，则说明此电路有故障。这样可以缩小故障围。

(3) 信号寻迹法

检测时，可随着信号流经的路线进行跟踪检查，用示波器或发光二极显示各信号的情况。检查的依据：对于组合逻辑电路，以真值表为依据；对于时序逻辑电路，则以状态转换图为依据，对于综合逻辑电路，可通过设计前所分析的各信号的波形图来进行验证，观测信号是否正常，从而分析故障的原因。

三、数字电路常见的故障和故障原因

数字电路通常由多个子系统和模块组成，连线很复杂。因此，在实际运行过程中出现故障也不可避免的。这不但要求检查者有较好的电子电路理论基础，对故障有较强的分析能力，而且还要求掌握检测故障的方法，迅速找出故障，只有经过不断的实践，才能做到这一点。

1．常见的故障 （1）系统故障

数字系统的故障是指一个或多个电子元器件的损坏、接触不良、导线断裂与短路、虚焊等原因造成功能错误的现象。

对于组合逻辑电路，如不能按真值表的要求工作，就可认为电路有故障；对于时序逻辑电路，如不能按状态转换真值表工作时，就可认为电路有故障。 （2）逻辑故障 ① 固定电平故障

指某一点的逻辑电平为一固定电平值的故障。如接地故障，这进故障点的逻辑电平固定在0上。又如电路的某一点和电源短路，这时故障点的电平固定在1上。这一类故障在没有

排除以前，故障点的逻辑电平不会恢复到正常值。

② 桥接故障

桥接故障是由两根或多根信号线相互短路造成的。主要有两种类型：一是输入信号线之间桥接造成的，如异或门两条输入信号线的桥接会造成失支异或功能；二是反馈桥接线造成的故障，如输入线与输出 线间的桥接、两个独立电路的输入线间桥接或两个独立电路的输出线间桥接等。

2．故障的原因

（1）设计时忽视电子元器件的参数和工作条件。如电源电压的过高或过低，轻则造成功能错误，严重的则造成电子元器件的损坏；不同类型集成电路之间的电平配合；电路动作边沿选择错误等都会造成故障。此外，大功率器件、电解电容、集成电路质量一好也都会造成故障，为此，在使用前应对所用元件进行筛选和检察。

（2）安装布线不当。在安装中出现断线、桥接（相近导线连在一起造成的短路）、漏线、插错电子元器件（特别是集成电路的方向错误）、闲置输入端处理不当等都会引起故障。对闲置输入端的处理：CMOS集成电路闲置输入端不允许悬空，必须接地可接电源；闲置输入端要根据门电路的类型确定其接高电平还是接低电平，如，对于与门和与非门，闲置输入端就接高电平，对于或门、或非门和与或非门，闲置输入端应接低电平。

（3）接触不良。如接插件的松动、焊接不良（如虚焊）、接点氧化等。这类故障表现为时有时无，带有一定的偶发性。

（4）工作环境恶劣。有些数字系统有规定的使用条件和环境要求，如温度、湿度、工作时间等。此外使用环境的电磁干扰超过允许围，将数字信号传输线和强干扰源线捆扎线在一起而又没有采取任何防措施，都会造成故障。

（5）超期使用。电子元器件若超过其使用期限，会进入衰老期，技术性能会下降。