您提出的所有问题的主要原因都可以用一个简单的陈述来概括：

• ESD保护二极管。

几乎任何芯片上的每个数字输入都有它们。这是正在测试的那些二极管上的电压降。

二极管在暴露于过电压时往往会发生短路故障（例如使用金属杆更换苹果中的电池并将引脚短路，将 12v 向下发送到 SMBus 数据线......），因此测量两端的正向电压寻找短路的 ESD 二极管是可靠的诊断方法。

大多数万用表上的二极管测试模式会注入一个微小的恒定电流（我刚刚测试了我的一个，它是 1.7mA）并测量电压降。电压通常也非常有限（我的电压为 2.87V）。您会发现使红色 LED 发出微弱的光就足够了，但绿色有时不会，而蓝色或白色几乎永远不会。如此低的电压和电流几乎可以保证不会引起任何问题，而且 ESD 二极管无论如何都会将其中的大部分分流出去。

当然，这里的关键是它是恒定电流。理想的恒流源将具有无限的开路电压，但当然，情况并非如此。它是有限的，但只要它高于二极管的正向电压，这个限制几乎是无关紧要的。二极管两端的电压将是二极管的正向电压（您可以将恒定电流 20mA 24V 电源连接到 LED，它会正常亮起）。在您引用的示例中，大约是 500mV。因此，在 3.3V 芯片上放置（使用上面最坏情况的数字）-7.3V 是不相关的。问题是通过 IO 引脚中的保护二极管传递 1mA 电流，而 1mA 在我遇到的所有 ESD 二极管的容差范围内。

当然，如果二极管没电了，那么 1mA 会直接通过短路，从而产生几乎为零的电压。

我们使用红色探头接地，因为相反的黑色探头接地，会产生大量难以相互比较的数字。对于负电压轨，我们确实翻转并使用黑色探头接地，因为在这些线路上，传统的红色探头接地会令人困惑——一些万用表会报告 OL 和其他 1.5v，两者都是“正常”读数。

考虑到所有不超过最大组件规格，很少会低于 DMM 二极管测试的这些恒定电流水平，因此总的来说它是安全的。

大多数设备已经具有 ESD 保护设计以处理 5 到 10mA 的连续电流。（但不是全部，例如微波部件、场效应晶体管、）

便宜的 LED 通常没有 ESD 保护，但额定安全至 -5V，并且通常可以处理 -10，除了一些激光器......

最好的调试器硬件工具曾经是 XY 矢量跟踪器工具，它可以关闭相对于 V+,0V 的任何引脚的电源，例如二极管曲线跟踪器，当 ESD 受伤时，它通常会变成电容环路而不是细线。这是 Huntron 跟踪器，它使用大系列 R 来跟踪任何端口的 VI 电压，以跟踪半导体的短路、开路和二极管曲线，以进行比较分析，并且在电路上没有一个已知的好样本。

这是二极管测试的昂贵但更有用的版本。

http://www.huntron.com/products/trackers.htm

我认为更容易理解他们为什么使用带有 ESD 二极管的示例电路来做到这一点 - 看看这个：

鉴于底部 ESD 二极管最可能的故障模式是它在短路模式下发生故障的情况，使用万用表进行二极管模式测试，红色引线接地，黑色引线接输入，您要么看到.. .

• 0.6-0.7V；这意味着二极管很好
• 0V；这意味着二极管在过去的某个时候已经死亡，当时它分流了一些反极性电压。

希望这可以帮助！