5.2. Работа дискретного устройства при неисправностях элементной базы типа «обрыв» и «короткое замыкание»

5.2.1. Множество неисправностей логического элемента

Рассмотрим множество следующих неисправностей данного логического элемента:

1. обрыв цепи коллектора транзистора VT – s₁;

7. короткое замыкание (к.з.) цепи эмиттер-коллектор транзистора VT – s₂;

8. короткое замыкание диода VD₃ – s₃;

9. короткое замыкание резистора R₁ – s₄;

10. обрыв вывода диода VD₁ – s₅;

11. обрыв вывода диода VD₃ – s₆;

12. короткое замыкание диода VD₁ – s₇.

5.2.2. Работа неисправного устройства

При неисправности s₁ (обрыв цепи коллектора транзистора VT₁) i_к = 0, поэтому u_вых =  E_пит, следовательно при любых входных сигналах x₁, x₂ выходная функция равна z = 1.

При неисправности s₂ (короткое замыкание цепи эмиттер-коллектор транзистора VT) сопротивление транзистора VT минимально, поэтому i_к > I_кн, следовательно u_вых  0, и при любых входных сигналах x₁, x₂ выходная функция равна z = 0.

При неисправности s₃ (короткое замыкание диода VD₃) образуется цепь подачи положительного напряжения источника питания коллекторной цепи E_пит на базу транзистора VT, в следствии чего он переходит в режим отсечки. При этом напряжение на выходе логического элемента u_вых =  E_пит, z = 1 при любых входных сигналах x₁, x₂.

При неисправности s₄ (короткое замыкание резистора R₁) возрастает величина отрицательного напряжения на базе транзистора VT, в следствии чего он переходит в режим насыщения. При этом напряжение на выходе логического элемента u_вых  0, z = 0 при любых входных сигналах x₁, x₂.

Неисправность s₅ (обрыв вывода диода VD₁) эквивалентна подаче на первый вход логического элемента постоянного сигнала x₁ = const1. Этот эффект объясняется тем, что при подаче на вход логического элемента сигнала x₁ = 1 (u_вх1= U_«1» =  2,6 В) диод VD₁ закрывается, т.е. цепь протекания тока через него «рвется». Поэтому значение выходной функции логического элемента определяется значением сигнала на входе x₂: z = .

Неисправность s₆ (обрыв вывода диода VD₃) никак не изменяет выходную функцию логического элемента. Однако при этой неисправности возможны сбои в работе логического элемента.

При наличии в логическом элементе неисправности s₇ (короткое замыкание диода VD₁) выходная функция данного логического элемента никак не изменяется. Однако нарушается условие независимости его входов. Это приводит к тому, что при связи по входу неисправного логического элемента ЛЭ 1 и исправного логического элемента ЛЭ 2 (рис. 35), выходная функция последнего искажается. Этот эффект подробнее мы рассмотрим ниже.

Обозначим функции, реализуемые данным ЛЭ при перечисленных неисправностях, через z^s0, z^s1, z^s2, z^s3, z^s4, z^s5, z^s6, z^s7 (см. табл. 6), и назовем их функциями неисправностей.

Значения этих функции могут быть определены путем анализа поведения рассматриваемого логического элемента, как это было проведено выше, или на основе физического моделирования объекта и его неисправностей.

5. Таблица функций неисправностей

j	x2	x1	z	zs1	zs2	zs3	zs4	zs5	zs6	zs7
0	0	0	1	1	0	1	0	1	1	1
1	0	1	1	1	0	1	0	1	1	0
2	1	0	1	1	0	1	0	0	1	1
3	1	1	0	1	0	1	0	0	0	0

Из табл. 6 следует, что только неисправности s₁ – s₅ являются правильными. В случае s₆ ЛЭ функционирует как исправный, поэтому неисправность s₆ является несущественной: диод VD₃ (как отмечалось вначале проведенного анализа схемы) в рассматриваемой схеме не выполняет логических функций и необходим для увеличения надежности элемента путем предохранения базы транзистора от положительных импульсов помех.