《数字电子技术与实践（第五版）》教学课件.ppt

5.6故障诊断5.6.1计数器的故障诊断技术当所有电路都无法正常工作时，一般应该首先检查IC的电源和地的连接，检查是否存在接触短路或者开路的迹象。计数器的故障诊断可能很简单，也可能非常麻烦，这取决于计数器的类型和发生故障的类型。

对于有故障的、具有简单计数序列的计数器(例如不受外部逻辑控制的二进制计数器)而言，唯一(除了检查电源、地和不良接触之外)需要检查的就是输入或输出端是否存在开路或者短路的情况。

在级联的计数器中，如果有一个计数器失效，就会影响它后面所有的计数器。例如，如果某个计数使能端发生开路，它实际上相当于高电平(对于TTL逻辑而言)，那么计数器就始终处于使能状态了。如果这种情况出现在级联的某个计数器上，就使该计数器的运行速率达到全速时钟的速率，并使所有后续计数器的运行速率超过它们的正常速率。下图给出了这种情况的例子，其中1000分频的级联计数器阵列的第二个计数器的使能输入端EP(ET)存在开路，成为高电平，并持续使能第二个计数器，其故障如图(b)所示。5.6.2级联的计数器

影响级联阵列中后续计数器的故障实例由单个触发器和门电路构成的计数器，有时比IC计数器更难进行故障诊断。这种计数器往往比IC计数器具有更多的带外部连接的输入和输出端。而每一个输入或输出端上的开路或短路故障，都会影响计数器的序列。例5-3问题陈述：假设你观察到的图5.57中的计数器的输出波形如下所示。请判断该计数器是否存在问题。5.6.3由单个触发器构成的计数器计数器的输出波形及电路解：Q2的波形是错误的。正确的波形如图中虚线所示。你会发现Q2的波形与Q1的波形非常类似，因此引起FF1翻转的条件似乎也在控制着FF2。这表明Q0可能由于某种原因穿通了与门。发生这种情况的唯一条件就是与门从Q1的输入总是为高电平。但是，你又发现Q1的波形是正确的。因此，与门输入端必定出现了开路(相当于高电平)。在进行接触点或线路的开路检查之后，你可以将该与门换掉，然后重新测试该电路。想一想：如果FF1的Q1输出出现开路，计数器的Q2输出会怎样？项目六脉冲波形的产生与整形在时序逻辑电路中，为了控制各触发器同步调一致的工作，通常需要一个稳定、精确、规则的矩形时钟脉冲信号。为了获得这样的脉冲信号，既可以通过多谐振荡器直接产生，也可以通过脉冲整形电路如单稳态触发器、施密特触发器等，对已有的波形进行整形而产生。单元导读：多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器的工作原理；各种典型脉冲波形产生与整形电路的应用；555定时器的应用电路。学习重点：典型脉冲波形产生与整形电路的分析；脉冲整形电路输入、输出电压波形之间关系；555定时器的实际应用。多谐振荡器是一种自激振荡电路，没有稳定状态，只有两个暂稳状态，也不需要外加触发脉冲。其状态转换完全由电路自行完成，当电路接好之后，只要接通电源，在其输出端便可获得矩形脉冲。6.1多谐振荡器电路如下图所示。将奇数个非门首尾相接，构成环形。显然，如此连接，电路不可能存在稳定状态。设3个非门的特性相同，平均传输时间为tpd。分析电路的振荡过程，得到电路的振荡周期为T=6tpd。主要特点：结构简单，振荡周期短，振荡频率高且不可调。6.1.1由门电路构成的多谐振荡器一、简单的环形多谐振荡器RC环形多谐振荡器电路如图所示。它是在两个反相器之间引入RC电路作为延时环节，达到既可以延时，又可通过调节R或C的值来调节频率的作用。RS为限流电阻。二、RC环形多谐振荡器石英晶体振荡器有较高的频率稳定度。电路如图所示。电阻R1、R2的作用是保证两个反相器在静态时都能工作在线性放大区。对TTL反相器，常取R1＝R2＝R＝0.7kΩ~2kΩ，而对于CMOS门，则常取R1＝R2＝R＝10kΩ~100kΩ。C1＝C2＝C是耦合电容，它们的容抗在振荡电路正常工作时可以忽略不计。石英晶体构成选频环节。这种电路的振荡频率等于石英晶体的谐振频率f0。6.1.2石英晶体多谐振荡器555定时器是一种将模拟功能与逻辑功能巧妙地结合在一起的中规模集成电路，电路功能灵活，应用极其广泛，只要外接少量元件，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器或施密特触发器等脉冲波形的产生与变换电路，利用它可构成定时、检测、控制、报警等方面的基本单元电路。555定时器在计算机电路、自动控制、家用电器、电子玩具等领域都得到了广泛的应用。6.1.3集成多谐振荡器及其应用图(a)是国产单时基双极型5G555定时器的内部逻辑，其引脚排列如图(b)所示。它由电压比较器A1和A2