在实验中,当电路不能完成预期逻辑功能时,就称电路有故障。如果掌握了排除故障的方法,那么故障时不难排除的。但在以往的实验中,很多同学一遇到故障,不是过分依赖教师,就是盲目地乱猜乱碰,其结果不仅不能排除故障,反而引起其他问题。
实践证明,在实验前必须认真做好实验准备工作(主要包括实验电路的正确设计,了解所用器件的性能和特点等),实验中,按布线原则进行布线,有助于减少电路故障,特别是在复杂的电路中,希望一次通过实现电路全部功能也是不容易的。因此就有一个检查和排除故障的过程。
在实验过程中,通常遇到这么三类典型故障。一是设计错误,二是布线错误,三是器件与底板故障。其中大量的故障出现在接触不良(导线与底板插孔,器件管脚与底板插孔),其次是布线上的错误(漏线和错线)。
设计错误在这里指的不是逻辑设计错误,而是指所用的器件不合适或电路中各器件之间在配合上的错误。例如,电路动作的边沿选择与电平选择、电路延迟时间的配合,以及某些器件的控制信号变化对时钟脉冲所处状态的要求等,这些因素在设计时应引起足够的重视。
下面仅介绍在正确设计的前提下,对实验故障的检查方法。
(1)全部连线连接好后,仔细检查一遍。检查集成电路正方向是否插对,包括电源线与地线在内的连线是否有漏线与错线,是否有两个以上输出端错误地连在一起等。
(2)使用万用表的“欧姆10”挡,测量实验电路电源端与地线之间的电阻值,排除电源与地线的开路与短路现象。
(3)用万用表测量直流稳压电源输出电压是否为所需值(+5 V),然后接通电源,观察电路及各种器件有无异常发热等现象。(www.xing528.com)
(4)检查各集成电路是否均已加上电源。可靠的检查方法是用万用表测试棒直接测量集成块电源端和地线两脚之间的电压。这种方法可以检查出因底板、集成块引脚等原因造成的故障。
(5)检查是否有不允许悬空的输入端(例如,TTL中规模以上的控制输入端,CMOS电路的各输入端等)未接入电路。
(6)进行静态(或单步工作)的测量。使电路处在某一输入状态下,观察电路的输出是否与设计要求一致。用真值表检查电路是否正常。若发现差错,必须重复测试,仔细观察故障现象,然后把电路固定在某一故障状态,用万用表测试电路中各器件输入、输出端的电压。对于TTL电路,所测应符合如附表1数值范围。
附表1 TTL电路静态工作各引出端电压值
(7)如果无论输入信号怎么变化,输出一直保持高电平不变,则可能集成块没有接地或接地不良。若输出信号保持与输入信号同样规律变化,则可能集成块没有接电源。
(8)对于多个与输入端器件,如果使用时有输入端多余,在检查故障时,可以调换另外的输入端试用。实验中使用器件替换法也是一种有效的检查故障的方法,以排除器件功能不正常引起的电路故障。
(9)电路故障的检查方法可用逐级跟踪的方法进行。静态检查时使电路处在某一故障的工作状态,动态检查则在某一规律信号作用下检查各级工作波形。具体检查次序可以从输入端开始,按信号流程依次逐级向后检查,也可以从故障输出端向输入方向逐级检查,直至找到故障为止。
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