集成逻辑门电路常见故障及查找技巧

集成逻辑门电路又分为双极型（TTL型）集成电路和单极型（MOS型）集成电路两种。TTL集成逻辑门电路很多，有与非门（如74LS00、74LS20）、与门（如74LS08）、非门（如74LS04）、或门、或非门（如74LS02）、与或非门（如74LS51）、异或门（如74LS86）、OC门（如74LS03）、三态门（如74LS125）等。而CMOS集成门电路有：CMOS反相器（非门）、集成CMOS与非门、集成CMOS或非门、集成CMOS与门、集成CMOS或门、CMOS传输门和CMOS三态门等。

1.常见故障现象

1）在应用电路中，门电路逻辑功能不正常，有输入信号、无输出信号或输出状态不正确。

2）输出电平不正常。

3）器件损坏。

2.常见故障查找方法与技巧

（1）在应用电路中，门电路逻辑功能不正常的故障查找方法与技巧

由于在数字集成电路的具体应用中，分析、查找电路故障应全盘考虑，首先要先熟悉电路的工作原理和各功能模块的工作原理，熟悉各器件的功能及性能指标。以与非门74LS00为例，集成电路模块如图6-15所示。

TTL与非门的正常功能应是全“1”出“0”，见“0”出“1”，有故障时经常出现无论输入如何，输出都保持“1”状态或保持“0”状态，即所谓的固定电平故障。

图6-15 74LS00集成二输入四与非门

查找该故障的最简单方法是感观和替换法，在替换新器件之前，应仔细检查，确保新换上器件的质量，即查看连接线有无错误：首先检查正、负电源端子引线，可以用万用表测量集成块电源端与接地端之间的直流电压是否正常；所使用的门电路的输入、输出脚与其他电路的连接是否正确，会不会出现输出端接到固定的高电平或低电平。在检查连接线无误情况下，取一块同型号的集成块换一下，观察是否正常，如功能正常则说明原集成块坏。如还不正常则可采用电阻的测量法来判断是否是连接导线内部断路或接触不良、虚接等状态。查找方法是将万用表接到电阻挡，将两表笔分别接待查连接线的两端，导线及连接良好则所测电阻值几乎为零，如读数较大甚至指针不动则说明连接线接触不好甚至导线内部断路，应更换导线重新连接。另外可用万用表的直流电压挡去分别测量门电路的输入端、输出端的电平，判断是否由其他外接电路的影响造成固定电平故障。

门电路通常在数字电路中用作控制门，因此，首先查看控制端的信号是否正常，被控信号是否正常。当电路比较复杂，与门电路单元的连接较多时，在对整个应用电路功能及工作原理比较熟悉的基础上，应用信号寻迹法，按照信号的流程从前级到后级，用示波器或万用表或逻辑笔逐级逐点的检查信号的控制及传输情况，从而缩小故障范围，判断出故障所在部位加以确定，排除故障。

通常情况下，一片集成块上有几个门电路，使用过程中经常发现集成块中个别门电路损坏，在实际电路应用中可以避开故障门选用正常门而不必更换新器件。

（2）输出电平不正常的故障查找方法与技巧

门电路的输出高电平典型值为3.6V，输出低电平值通常为0.3V。对于数字电路，有可能出现电路完全不工作或不稳定现象。出现这类情况时，多半是集成电路的引脚电平不正常，而且问题大多数出现在控制电路部分。查找故障的原因是：电源电压是否超过正常范围；器件的引脚接触是否不良或者连接导线接触不良；提供输入信号的电路带负载能力是否不强；闲置的引脚处理不当造成干扰信号的串入等。检查的方法是用万用表检测控制电路中集成门电路中集成门电路的电源电压是否正常，接地是否良好，再用示波器检测电压成分中的纹波成分，以确定是否要进行电源的检修。电源电压正常后，再测量集成块的各引脚电压值是否正常，当输出脚的低电平电压大于0.8V或高电平电压值低于1.8V时，容易造成集成电路逻辑功能混乱、电路失控。如果测量发现存在上述情况，首先用同型号的好的集成块替换怀疑对象，看是否恢复正常，如正常，说明被换器件已坏；如仍然不正常，应检查电路连接有无虚接、错接、多接或漏接等现象，这时的故障很可能是电路混线或与之相连的其他数字单元电路有故障而造成的。另外还应考虑是否是该器件所带负载过重。判断是否由相连的其他电路引起的故障，可以采用分割测试法，即把外接的端子线分别拆除，检查门电路的逻辑功能正常与否，如果门电路本身的逻辑功能正常，而且经过仔细检查没有发现电路连接错误，则考虑与该集成块相连的其他部分集成电路有故障。

（3）器件损坏的故障查找方法与技巧

集成门电路由于使用不当，会造成集成块的损坏，主要表现为以下几个方面：

由于集成块不正确的频繁插拔造成引脚的断裂或变形，再次使用时没有注意到这一点，因而造成电路故障。可采用直接观察方法、功能分析方法、引脚电压测量法等进行检测。

由于连线时不注意，将门电路的输出端子直接接在电源或地上，通电试验前没有仔细检查，这时容易造成集成器件的损坏，这种由于连接线的错误引起的器件损坏，损坏部分是局部的，可以改用完好的门而不必更换集成块。(www.xing528.com)

由于接线时疏忽，不小心将集成块的工作电源的正、负极性端子接反，通电后必定造成集成门电路的损坏，这时的故障现象表现为：器件发烫甚至冒烟，有时表现为器件表面有裂痕或冒泡烧焦等痕迹。当通过眼睛观察或鼻子嗅闻发现这类异常情况，首先必须想到电源接线的问题，应立即切断电源，然后仔细检查加以排除。

3.TTL逻辑门电路使用注意事项

1）注意电源的电压范围要满足要求，电源的极性不能接反，否则过大的电流会造成器件的损坏。

2）电源接通的情况下，不能插、拔或焊接集成器件。

3）注意输入信号的幅度范围：-0.5～+5.5V。

4）多余的输入端尽量不要悬空，以免受干扰。应按照其逻辑功能将多余输入端接地或通过适当的电阻接到V_CC上。

5）输出端不允许与电源端或地相接，多个输出端不能短接使用（三态门和OC门除外）。

6）OC门线与时，应在其公共输出端上串接适当的电阻连接到V_CC上。

4.COMS逻辑门电路使用注意事项

1）注意CMOS集成门电路的工作电源范围为3～18V，为了能与TTL电路兼容，一般情况下V_CC也取5V。

2）与TTL门电路一样，不允许将电源的极性接反，通电的情况下不允许插、拔或焊接集成器件。输出端不能与地或电源连接，多个输出端也不能短接使用。

3）CMOS集成门电路与TTL集成电路混合使用时，电平配合的问题。由于它们的输入、输出电平带负载能力不同，为保证整个数字系统的安全、可靠，使电路具有比较好的抗干扰能力，在CMOS集成门电路与TTL电路之间通常要加接口电路。

4）CMOS门电路的多余端子在处理时，必须根据具体情况或者接高电平、或者接地，不允许悬空；在工作速度很高的数字电路系统中，CMOS门电路闲置的输入端不允许与使用的输入端并联使用，否则会增大输入电容，降低电路的工作速度或出现混乱，检查电路时要留意。

5）CMOS门电路的带负载能力比TTL门电路带负载能力差，因此在实际使用中要注意。当负载较重而没有采取外接驱动电路时，很容易造成电路异常。

6）在进行电路实验或对CMOS电路系统进行调试、检测时，要先接通直流工作电源，后接入信号源；检测结束先关信号源再关直流电源。

图6-16所示为CMOS门电路驱动TTL门电路，TTL门电路驱动CMOS门电路的常用方法。

图6-16 驱动电路的常用方法