设计数字电路的核心问题

      数字电路根据逻辑功能的不同特点，可以分成两大类，一类叫组合逻辑电路（简称组合电路），另一类叫做时序逻辑电路（简称时序电路）。

    组合逻辑电路在逻辑功能上的特点是任意时刻的输出仅仅取决于该时刻的输入，与电路原来的状态无关。

    而时序逻辑电路在逻辑功能上的特点是任意时刻的输出不仅取决于当时的输入信号，而且还取决于电路原来的状态，或者说，还与以前的输入有关。

    时序逻辑电路其任一时刻的输出不仅取决于该时刻的输入，而且还与过去各时刻的输入有关。常见的时序逻辑电路有触发器、计数器、寄存器等。由于时序逻辑电路具有存储或记忆的功能，检修起来就比较复杂。

   带有时序逻辑电路的数字电路主要故障分析：

1. 时钟：时钟是整个系统的同步信号，当时钟出现故障时会带来整体的功能故障。时钟脉冲丢失会导致系统数据总线、地址总 线或控制总线没有动作。时钟脉冲的速率、振幅、宽度、形状及相位发生变化均可能引发故障。
2. 复位：含有微处理器(MPU)的设备，即使是最小系统，一般都具有复位功能。复位脉冲在系统上电时加载到MPU上，或在特定情况下使程序回到最初状态(例如，看门狗Watchdog程序)。当复位脉冲不能发生、信号过窄、信号幅度不对、转换中有干扰或转换太慢时，程序就可能在错误的地址启动，导致程序混乱。
3. 总线：总线传递指令系列和控制事件，一般有地址总线、数据总线和控制总线。当总线即使只有一位发生错误时，也会严重影响系统功能，出现错误寻址、错误数据或错误操作等。总线错误可能发生在总线驱动器中，也可能发生在接收数据位的其它元件中。
4. 中断：带微处理器(MPU)的系统一般都能够响应中断信号或设备请求，产生控制逻辑，以暂时中断程序执行，转到特殊程序，为中断设备服务，然后自动回到主程序。中断错误主要是中断线路粘附(此时系统操作非常缓慢)或受到干扰(系统错误响应中断请求)。
5. 信号衰减和畸变：长的并行总线和控制线可能会发生交互串扰和传输线故障，表现为相邻的信号线出现尖峰脉冲(交互串扰)，或驱动线上形成减幅振荡(相当于逻辑电平的多次转换)，从而可能加入错误数据或控制信号。发生信号衰减的可能原因比较多，常见的有高湿度环境、长的传输线、高速率转换等。而大的电子干扰源会产生电磁干扰(EMI)，导致信号畸变，引起电路的功能紊乱。

     检查电源

时序逻辑电路较常采用±5V、±15V、±12V电源。当电源对地短路或电源稳定性差都可能导致系统故障，表现为系统无反应、系统程序紊乱等。一般来说，电源对地短路是因为电容（去耦电容）短路产生的，找到故障电容最好的办法是采用电流跟踪仪跟踪短路电流，没有电流跟踪仪的就只好将电路分单元查找替换。

    检查时钟

时钟电路一般由石英晶体电路组成(也有采用RC振荡电路的)。根据经验，石英晶体较易损坏。可用示波器测试时钟信号的频率、振幅、相位，或简单地用逻辑探针检测时钟脉冲的有无。对各个单元电路的时钟均应检测，以防断线、松脱、干扰等引起时钟脉冲的不正确。
检查总线

用逻辑探针检查总线上是否有脉冲活动。若总线上没有脉冲活动，可继续检查总线驱动器输入端有无脉冲信号、驱动器是否在允许状态、驱动器是否响应激励等，来确定故障是否是由于总线驱动器引起的，然后轮流检查每一个总线接收者。另外，可以关掉电源，用多用表检查总线各线的对地电阻，如果所有线的阻值一样，那么总线估计正常；如果一条或多条线的阻值与其余的不同，那么该线值得怀疑；如果有两根线的阻值相同，而又高于或低于其它的线，那么这两条线可能相互短路了。