第8章 数据域测量g讲解

第8章 数据域测量
对于复杂的被测电路，以一个正确的电路作为参 考电路，两电路加上同样的测试数据流，对它们的 输出进行比较，如果两电路输出数据流始终相同， 则被测电路是正确的，否则被测电路是错误的，根 据这个比较结果，给出“合格／失效”的指示。穷 举测试法如下图所示。
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2．伪穷举测试法 伪穷举测试的基本思想是，把一个大电路划分成 数个子电路，对每个子电路进行穷举测试，总起来说， 对数个子电路测试的输入组合数，远远低于对一个大 电路进行穷举测试所需的输入组合数，因此，可大大 节省测试时间。
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1． 定时式显示方式 定时显示方式，是以逻辑电平表示的波形图的形 式将存贮器中的内容显示在CRT屏幕上，这种方式显 示的是一连串经过整形后的类似方波的波形，高电平 代表1，低电平代表0，显示逻辑电平与时间的关系。 由于显示的不是被测点信号的实际波形，所以也称为 “伪波形”或“伪时域波形”。这种方式可以将存贮 器的全部内容按通道顺序显示出来，也可以改变通道 顺序显示，以便于进行分析和比较。显示波形的实例 如下图所示。
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3．限定触发 限定触发是对设置的触发字加限定条件的触发方 式。有时设定的触发字在数据流中出现较为频繁，为 了有选择地存贮和显示特定的数据流，逻辑分析仪中 增加一些附加通道作为约束或选择所设置的触发条件。 例如，对前述四通道触发字的选择再加入第五个通道Q， 设定当Q＝0时，触发字有效，Q＝1时，触发字无效， 第5个通道Q只作为触发字的约束条件，并不对它进行 数据采集、存贮、显示，仅仅用它筛选去掉一部分触 发字，这就是限定触发方式。
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然后 然后 然后
2830 1次 28AE 9次 28A5 8次 2841 7次
开始跟踪数据流，即在 2840状态出现1398次
(＝9×11×l3+8×13+7)后跟 踪数据流。
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6．“毛刺”触发 利用滤波器从输入信号中取出一定宽度的脉冲作 为触发信号，可以在存贮器中存贮毛刺出现前后的数 据流，有利于观察和寻找由于外界干扰而引起的数字 电路误动作的现象和原因。
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三、数据域测量技术
1. 故障类型 数字电路的故障类型一般可分为物理故障和逻辑 故障。 内部连线断开或短接，电路元件不良等，都可以 造成物理故障。数字电路内部控制逻辑不正确，称为 逻辑故障。 另外，不随时间改变的故障称为固定性故障或永 久故障，时隐时现的故障称为间发故障或间歇故障。
另一种是数字电路的“动态测试”，在输入端接入各 种 可能的组合数据流，测试输出数据流的情况，以判断输 出逻辑功能是否正确，这种方法主要用于检测复杂数字逻 辑系统的逻辑故障。另外，物理故障也可以引起逻辑功能 的不正确，为此，“动态测试”既可以检测系统的逻辑故 障，亦可以检测系统的物理故障，并且缩小范围，将检测 出的故障定位于一定的范围内，实现故障定位。
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4．可测试性技术 一个大规模集成电路设计得再好，如果在设计时， 没有考虑测试问题，那么这个电路由于无法检查验证 其正确性，故不能投入实际使用。为此，在设计数字 逻辑电路时，一定要同时考虑系统的测试问题，比如： 多留一些与外电路连接的开关或引线脚，有意识地将 数字电路划分成若干个子电路等，使得数字电路的测 试变得可能和容易。
x2 x3
xx12 x3
xx21 x3
第8章 数据域测量 故障模型 （2）桥接故障（Bridge Faults ）
p1
x. 1Biblioteka x1 . .. .
xx.ss+1
F Y
xs . xs+1
.
ps
Y
.
.
.
xn
.
xn
（3）延迟故障（Delay Faults ）
◆延迟故障:电路延迟超过允许值而引起的故障
◆时延测试验证电路中任何通路的传输延迟不超
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数字电路的可测性有多种定义，其中之一是：若 对一数字电路产生和施加一组输入信号，并在预定的 测试时间和测试费用范围内达到预定的故障检测和故 障定位的要求，则说 明该电路是可测的。
数字电路的可测性包括两种特性：可控性和可观 察性。可控性是指通过外部输入端信号设置电路内部 的逻辑结点为逻辑“1 ”和逻辑“0”的控制能力。可观 察性是指通过输出端信号观察电路内部逻辑结点的响 应的能力。
除了上述介绍的6种触发方式外，有的逻辑分析仪还有 一些其它触发方式，如：
①当事件l或事件2出现n次后产生触发； ②事件1出现n次后出现事件2产生触发信号； ③事件l出现n次后出现非事件2产生触发信号。
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三、逻辑分析仪的显示方式
1． 定时式显示方式 2．状态表显示方式 3．图解显示方式 4．映像显示方式
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一、逻辑分析仪的组成
图8—9 逻辑分析仪的基本组成框图
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二、逻辑分析仪的触发方式 逻辑分析仪可以同时采集多路信号，便于对被测系 统正常运行的数据流的逻辑状态和各信号间的相互关系 进行观测和分析。 为了能在较小的存贮容量范围内，采集和存贮所 需观测点前后变化的波形，逻辑分析仪设有多种触发方 式。在进行数字信号观测时，必须正确选择触发方式。
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2．故障测试和故障定位 当一个数字逻辑电路实现的逻辑功能和无故障电 路所实现的逻辑功能不同时，表示这个电路就是有故 障的电路，依据这个道理，就可实现对逻辑电路的故 障测试和检测。假如知道了电路中各种可能的故障和 其输出模式之间的关系，就有可能识别出故障，并把 它们划分到尽可能小的元件集中，实现对逻辑电路的 故障定位测试。 故障测试大体可分为两种，一种是部件测试，即 对单元电路进行测试；另一种是整机测试，即对整个 逻辑系统的测试。
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1．组合触发 逻辑分析仪具有“字识别”触发功能，操作者可 以通过仪器面板上的“触发字选择”开关，预置特定 的触发字，被测系统的数据字与此预置的触发字相比 较，当二者符合 时产生一次触发。
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图8—10 四通道组合触发例
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2．延迟触发 在故障诊断中，常常希望既能看到触发点前的情 况，又能看到触发点后的情况，这时则可设置一个延 迟门，当捕获到触发字后，延迟一段时间后再停止数 据的采集，则存贮器 中存贮的数据就包括了触发点前 后的数据。
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1. 基本逻辑部件的测试
图8—2 基本逻辑元件的测试
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基本逻辑元件测试真值表
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2．逻辑笔的应用
记忆功能
选通脉冲
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图8—5 选通脉冲的作用
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图8—6 逻辑笔内部电路框图
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3．逻辑夹的应用 逻辑笔在同一时刻只能显示一个被 测点的状态， 而逻辑夹可以同时显示多个端点的逻辑状态。
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延迟触发常用于分析循环、嵌套循环一类程序(配 合序列触发方式)，也常用于观察跳动性的偶然故障， 因为它能够观察到跳动前后的有关信息。
延迟触发的一个极端情况是：当延迟门关闭数据 采集时，存贮器中数据的第一个字刚好是原设定的触 发字，则存贮器中存贮的数据全部是捕获触发字后的 数据，这种触发称为始端触发。一般可控制延迟数刚 好等于存贮容量的一半，可使触发字位于中间，这种 特殊情况称为中心触发。
过系统时钟周期
第8章 数据域测量 故障模型 （4）暂态故障（Temporary Faults ）
类型：瞬态故障和间歇性故障 瞬态故障 ：电源干扰和α粒子辐射等原因造成 间歇性故障：元件参数变化、接插件不可靠等造成
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测试的基本方法分为两种：
一种是“静态测试”，它是指不加输入信号或加固定 电位时的测试，以判断电路各点电位是否正确，这种方法 主要用于检测物理故障，根据有问题的 电位点，可将故障 定位于某个器件。
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图8—1 输入输出数据流
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二、数字信号的特点 1．数字信号一般为多路 2．数字信号按时序传递 3．数字信号的传递方式多种多样 4．数字信号的非周期性 5. 数字信号频率范围宽
6．数字信号为脉冲信号
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8.2 数据域测量技术
一、简单逻辑电路的简易测试 数字逻辑电路是以处理“0”、“1”组成的数字信 号为目的的电路，它们由与门、或门、非门和各类触 发器组成，因此，确认电路电平的高低是否符合逻辑 值的规定，逻辑关系是否正确，当输入变化时，电路 翻转是否正确，都是研究数字电路的基本任务。通常 正逻辑规定，“1”相当于高电平，“0”相当于低电平， 负逻辑时则相反。
图8—7 逻辑夹的1路电路结构
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二、穷举测试和随机测试 1．穷举测试法 由基本逻辑元件测试中，我们看到，数字电路测 试的实质，就是对几个输入端加入2n个可能的组合信 号，然后观察输出是否正确。如果对所有的输入信号， 输出信号的逻辑关系都正确，则这个数字电路就是正 确的；如果输出的逻辑关系不正确，这个数字电路就 是错误的。这种测试方法就是穷举测试法。
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图8—11 序列触发实例
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5．计数触发 较复杂的软件系统中常常有嵌套循环的情况存在， 在逻辑分析仪的触发逻辑中设立一个“遍数计数器”， 那么就能针对某次需观察的循环进行跟踪，而对其它 各次循环不进行跟 踪。例如在图8—12的嵌套循环中， 若要求检查第9次I循环和第8次J循环后的第7次K循环 时，在状态2841后的情况，则分析仪应先获得如下序 列时：
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3．随机测试法 ． 将 “穷举测试矢量产生”电路换成“随机测试矢 量产生”电路，该图即为随机测试法的原理框图。图 中“测试矢量产生”即“测试数据流产生”的意思， 该电路随机地产生输入可能的2n种组合数据的数据流， 由它产生的随机或伪随机测试矢量序列(数据流序列)同 时加到被测电路和已知功能完好的参考电路中，对它 们的输出响应进行比 较，根据比较结果，给出“合格 ／失效”的指示。