數(shù)字電路的故障診斷研究

1、青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）題目：數(shù)字電路的故障診斷研究姓名：張麗麗系另工程系專業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)班 級：09級1班學(xué) 號：20090x17指導(dǎo)教師：初文科2013 年 6 月 18數(shù)字電路是當(dāng)前常用的一種電路形式，數(shù)字電路的誕生和發(fā)展極人地推動了 電路技術(shù)的進(jìn)步，同吋也提高了器械的制造和使用質(zhì)量。數(shù)字電路由于其制作精 細(xì)，一旦發(fā)生故障將會對整個器械的使用帶來消極的影響。論文主要闡述了目前 數(shù)字電路開發(fā)和生產(chǎn)過程中對電路的故障診斷效率低下的問題，開發(fā)了故障診斷 定位軟件，能有效地對數(shù)字電路屮的固定故障和橋接故障進(jìn)行診斷定位，應(yīng)用該 軟件能冇效地縮短查找數(shù)字電路中故障的時間，

2、對提高數(shù)字電路的開發(fā)速度具冇 重大的現(xiàn)實意義。關(guān)鍵詞：數(shù)字電路；固定故障；橋接故障；故障診斷abstractdigital circuit is a usual circuit. not only does the birth and development of it ha ve a strong impetus to the circuit technology but also improve the quality of equipmen ts the manufactures. because of digital circuits finely producing, the who

3、le device ma y cause a negative impact for its fault.this paper expatiate on low efficiency is a maj or obstacle in fault diagnosis of digital circuits in the course of design or fabrication.s o a fault diagnosis and location software is proposed,which can diagnose and locate th e siuck-at faults an

4、d bridging faults in digital circuits effectively.using this software c an shoen the time of finding faults in digital circuits,and improve the efficiency of di gital circuits manufacturing.key word: digital circuits； stuck一at fault； bridging fault； fault diagnosis目錄第一章緒論5第二章數(shù)字電路的故障特點及其分析62.1數(shù)字電路的故障

5、由來62. 1. 1數(shù)字電路的組成62. 1.2數(shù)字電路的故障由來62. 2產(chǎn)生故障的主要原因72. 2. 1產(chǎn)生故障的主要原因72. 3常見邏輯故障72. 3. 1永久故障82. 3. 2暫態(tài)故障82.4數(shù)字電路的故障特點92. 4. 1競爭冒險92. 4.2電平的情況102.5數(shù)字電路的故障分析112. 5. 1競爭與冒險112. 5.2扇出系數(shù)分析152. 5. 3電磁干擾的解決15第三章數(shù)字電路故障診斷的基本方法163. 1常規(guī)檢測法163.2邏輯檢査法17第四章 基本數(shù)字電路的故障解決辦法174.1邏輯測試儀的引入174. 1. 1邏輯分析儀的分類174. 1.2邏輯分析儀的特點 1

6、84.2集成數(shù)字電路的解決辦法 194. 2.1基丁自動測試設(shè)備和測試程序集的電路板自動測試系統(tǒng)194. 2.2基于lasar仿真的數(shù)字電路測試生成194. 2. 3基于仿真和ate的數(shù)字電路板自動測試系統(tǒng)23第五章 數(shù)字電路應(yīng)用中故障總結(jié)235. 1電路建模245. 2故障列表的捉取和壓縮245.3測試向量生成255. 4故障診斷定位 25第六章總結(jié)27參考文獻(xiàn)28第一章緒論在當(dāng)今世界上，很少冇一種技術(shù)能像電子技術(shù)那樣滲透到人類社會生活的一 切領(lǐng)域，并且在許多方面改變著我們的生活。無論是當(dāng)前信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展及 計算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，還是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程和生產(chǎn)設(shè)備的自動監(jiān)測和控制，都 離不開電

7、子技術(shù)。我們?nèi)粘Ｉ铄褂玫母鞣N電器一電視機(jī)、收音機(jī)、攝像機(jī)、 dvd播放機(jī)、移動電話、數(shù)碼照相機(jī)、計算機(jī)、電子表等，也無一不是利用電子 技術(shù)生產(chǎn)岀來的產(chǎn)品。數(shù)字化已成為當(dāng)今電子技術(shù)的發(fā)展潮流,而數(shù)字電路是 數(shù)字電子技術(shù)的核心，是計算機(jī)硬件電路、通信電路、信息與自動化技術(shù)的基礎(chǔ), 也是集成電路設(shè)計的基礎(chǔ).用數(shù)字信號完成對數(shù)字量進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的 電路稱為數(shù)字電路，或數(shù)字系統(tǒng)。由于它具右邏輯運(yùn)算和邏輯處理功能，所以乂 稱數(shù)字邏輯電路。電子技術(shù)日益廣泛的應(yīng)用是和電子器件的不斷發(fā)展緊密相連的。20世紀(jì)初期 首先得到推廣應(yīng)用的電子器件是真空電子管。他是在抽成真空的玻璃或金屬外殼 內(nèi)安置特制的陽極

8、、陰極、柵極和加熱用的燈絲而構(gòu)成的。電子管的發(fā)明引發(fā)了 通信技術(shù)的革命，產(chǎn)生了無線電通信和早期的無線電廣播和電視。這就是電子技 術(shù)的“電子管時代”。數(shù)字電路與數(shù)字電子技術(shù)廣泛的應(yīng)用于電視、雷達(dá)、通信、 電子計算機(jī)、自動控制、航天等科學(xué)技術(shù)各個領(lǐng)域。數(shù)字電路包括數(shù)字脈沖電路 和數(shù)字邏輯電路。前者研究脈沖的產(chǎn)生、變換和測量；后者對數(shù)字信號進(jìn)行算術(shù) 運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。由于電子管在工作的時候必須用燈絲將陰極加熱到數(shù)千度的高 溫以后，陰極才能發(fā)射岀電子流，所以這種電子器件不僅體積大、笨重，而且耗 電量大，壽命短，可靠性差。因此，各國的科學(xué)家致力于尋找性能更為優(yōu)越的電 子器件。高集成度、高性能、低價格的大規(guī)

9、模集成電路批量成產(chǎn)并投放由場，極 大地拓展了電子技術(shù)的應(yīng)用空間。它不僅促成了信息產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展，而且成為改 造所有傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的強(qiáng)有力的手段。然而集成電路的提高不可能是無限的。當(dāng)電子電路在工作屮，由于某些不可測的原因會使電路岀現(xiàn)不同的問題，最 后導(dǎo)致電路工作不能正常，影響了器械工作。鑒于這種情況，這就要求電子設(shè)計 人員對工作電路時刻檢查，及時排除故障。電子電路的故障檢測指的是檢查那些 電路的功能是否能夠止常使用，如果不是檢測那些功能的止常使用，而是檢測電 路發(fā)生了什么情況則是電子電路的故障診斷。數(shù)字電路是冇很多電路或功能模塊 的集合體。第二章數(shù)字電路的故障特點及其分析數(shù)字電路故障診斷的主要任務(wù)是診斷

10、數(shù)字集成電路的故障、搜尋故障芯片, 并進(jìn)行更換。一般來說，集成芯片內(nèi)部的故障診斷比較困難，這不但要求從事這 方面工作的技術(shù)人員有較好的電子電路理論知識，對故障有較強(qiáng)的分析能力， 而h述要求掌握檢測故障的基木方法，才能迅速找出故障。這就需要技術(shù)人員不 斷學(xué)習(xí)技術(shù)知識，努力提高維修工作動手能力。2.1數(shù)字電路的故障由來2.1.11字電路的組成要知道什么是數(shù)字電路的故障，就要知道門電路，門電路是數(shù)字電路的基本 組成單元，定義：用以實現(xiàn)基本邏輯運(yùn)算和復(fù)合邏輯運(yùn)算的單元電路為門電路， 簡單而言，門電路就是一個開關(guān)電路，常見的門電路有與門、或門、非門、與非 門、或非門、與或非門、異或和同或門等兒種，這些門

11、電路主要都是由半導(dǎo)休二 極管、半導(dǎo)體三極管、cmos等具冇開關(guān)特性的元件及電阻、二極管構(gòu)成，這里 說的開關(guān)特性是在不同條件下，元器件會跳轉(zhuǎn)于不同狀態(tài)，如二極管的正向?qū)?反向截至，三極管、cmos的導(dǎo)通、截止、飽和三狀態(tài)。2.1.2數(shù)字電路的故障由來隨著電了技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字電路已深入生產(chǎn)、生活的各領(lǐng)域。但是，數(shù)字 電路板品種多、數(shù)量大、功能復(fù)雜,這就為維修工作帶來了新的難題。目前，解決 這一問題的有效方法就是利用測試設(shè)備將故障隔離到電路板級，然后再利用自動 測試設(shè)備去維修替換下來的有故障的電路板。因此,研制先進(jìn)的電路板口動測試 設(shè)備已成為建立可維修性的一種重要手段。數(shù)字電路板功能測試的自動

12、測試設(shè)備 是通過被測電路板的插頭座與其連接在一起，而加到被測試板上的。激勵信號 是該板的功能測試向量,將實際響應(yīng)與預(yù)期響應(yīng)比較就可以知道被測板是否有故 障，如圖2-1所示。但對某塊電路板進(jìn)行診斷之前必須預(yù)先輸入該板的有關(guān)信息, 這項工作被稱為建立診斷數(shù)據(jù)庫。測試向量»正常啟障圖2t 電路板故障檢測框圖2. 2產(chǎn)生故障的主要原因數(shù)字電路故障是指一個或多個電子元器件的損壞、接觸不良、導(dǎo)線短路、假 焊、虛焊等原因造成的電路邏輯功能錯誤的現(xiàn)象。對于組合邏輯電路，如不能按 真值表的要求工作，則可以認(rèn)為電路有故障；對于時序邏輯電路，如不能按狀態(tài) 轉(zhuǎn)換圖工作，則可認(rèn)為存在故障。2. 2.1產(chǎn)生故障

13、的主要原因(1) 電子元器件參數(shù)變化。電子元器件在使用過程屮會出現(xiàn)老化、參數(shù)性能 下降，也有隨著溫度的變化出現(xiàn)參數(shù)性能變化的現(xiàn)象。(2) 信號線故障。電路板電路受大電流、潮濕等的影響，信號線容易出現(xiàn)燒 蝕、短路、斷路等現(xiàn)象。(3) 元器件接觸不良。這是常見的一種故障，如插件松動、虛焊、焊點氧化 等情況，都能夠造成電路板故障，布線和集成電路芯片安置不合理時容易引起干 擾。在安裝屮斷線、橋接、漏線、插錯電子元器件、閑置輸入端處理不當(dāng)、使能 端信號加錯或未加等都會造成故障。(4) 工作環(huán)境惡劣。許多數(shù)字設(shè)備對工作環(huán)境都冇一定的要求，如溫度過高 或過低濕度過大等因素都難以保證設(shè)備正常工作。使用環(huán)境的電

14、磁丁擾超過設(shè) 備的允許范圍也會使設(shè)備不能止常工作。(5) 超期使用。超過了使用期，元器件會出現(xiàn)老化的情況，性能指標(biāo)下降， 設(shè)備故障率必然升高。2. 3常見邏輯故障數(shù)字電路常見故障為邏輯故障和非邏輯故障兩類。邏輯故障是指數(shù)字電路中 某處的邏輯值因故障而變得與規(guī)定的邏輯值相反的現(xiàn)象。除邏輯故障以外的數(shù)字 電路故障統(tǒng)稱為非邏輯故障。在數(shù)字電路屮常見的邏輯故障有以下幾種。2. 3. 1永久故障永久故障是指故障一產(chǎn)生，除非人為的修復(fù)，否則故障的影響將永遠(yuǎn)存在。 絕大多數(shù)靜態(tài)故障屬于這一類。（1）固定電平故障。由于故障而使某一處的邏輯電平值保持為固定值時的故 障稱為固定電平故障。當(dāng)只考慮固定電平故障，且同

15、一時間只考慮一個固定電平 故障吋，稱其為單固定電平故障。出現(xiàn)在數(shù)字電路內(nèi)部的部分故障，均可歸結(jié)到 其輸入端與輸出端的固定電平故障上，依次也可推廣到一般數(shù)字電路。如果一個 數(shù)字電路中有兩個或兩個以上的固定電平故障，則稱之為多固定電平故障，其故 障測試技術(shù)至今沒有理想的檢測方法，所以現(xiàn)在仍以單故障為基礎(chǔ)進(jìn)行故障測 試。（2）橋路故障。橋路故障是由兩條或多條信號線，接插件短路以及集成電路 工藝不完善、因裸線過長或松動等原因而連接到一起所造成的故障。主要有兩種 類型：一種為輸入信號線z間橋接造成的故障，界或門電路兩條輸入信號線橋接 會造成失去異或功能另一種為反饋橋接造成的故障，如輸入信號與輸出信號之

16、間的橋接、兩個獨立電路的輸入信號線橋接或兩個獨立電路的輸出信號線橋接等 造成的故障。（3）固定開路故障。固定開路故障發(fā)生在mos電路中的特殊故障。比如comos 電路或非門，當(dāng)無故障吋，電路應(yīng)完成或非門的功能。當(dāng)cmos管v 1的柵極 開路，出現(xiàn)ab二1或0時，輸出呈既不接地也不接電源的開路高阻狀態(tài)。當(dāng)故障使 cmos輸出端成高阻狀態(tài)時稱固定開路故障，例如當(dāng)故障1發(fā)生時，其輸出不久與 當(dāng)前輸入有關(guān)，而且還與電路過去輸入有關(guān)。2.3.2暫態(tài)故障暫態(tài)故障又稱軟故障，此類故障多是出于電子元器件本身或電路某一方面 的容限太小而引起的一種電路不穩(wěn)定現(xiàn)象。如元器件老化、性能減退所形成的不 規(guī)則暫態(tài)故障，大

17、部分此類故障都有間隙和隨機(jī)偶發(fā)的特征，如電源干擾、傳輸 延時所引起的競爭和冒險等現(xiàn)象所造成的邏輯故障。多數(shù)軟故障最終會發(fā)展成為固定性故障，暫態(tài)故障由于它的隨機(jī)性和偶發(fā) 性，分析和診斷都比固定型故障怵i難。2.4數(shù)字電路的故障特點2.4. 1競爭冒險當(dāng)一個門的輸入有兩個或兩個以上的變量發(fā)生改變時，由于這些變量是經(jīng)過 不同路徑產(chǎn)生的，使得它們狀態(tài)改變的時刻有先有后，這種時差引起的現(xiàn)象稱為 競爭(race)o競爭的結(jié)果若導(dǎo)致冒險或險象(hazard)發(fā)生，并造成錯誤的后 果，那么就稱這種競爭為臨界競爭。若競爭的結(jié)果沒有導(dǎo)致冒險發(fā)生，或雖有冒 險發(fā)生，但不影響系統(tǒng)的工作，那么就稱這種競爭為非臨界競爭。

18、組合邏輯電路的險象僅在信號狀態(tài)改變的時刻出現(xiàn)毛刺，這種冒險是過渡性 的，它不會使穩(wěn)態(tài)值偏離正常值，但在時序電路中，冒險是木質(zhì)的，可導(dǎo)致電路 的輸出值永遠(yuǎn)偏離正常值或者發(fā)生振蕩。組合邏輯電路的冒險是過渡性冒險，從 冒險的波形上，可分為靜態(tài)冒險和動態(tài)冒險。輸入信號變化前后，輸出的穩(wěn)態(tài)值是一樣的，但在輸入信號變化時，輸出信 號產(chǎn)生了毛刺，這種冒險是靜態(tài)冒險。若輸出的穩(wěn)態(tài)值為0,出現(xiàn)了正的尖脈沖 毛刺，稱為靜態(tài)0險象。若輸出穩(wěn)態(tài)值為1,出現(xiàn)了負(fù)的尖脈沖毛刺，則稱為靜 態(tài)1冒險。輸入信號變化前后，輸岀的穩(wěn)態(tài)值不同，并在邊沿處出現(xiàn)了毛刺，稱為動態(tài) 險象(冒險)。從引起冒險的具體原因上，冒險可以分為函數(shù)冒險

19、和邏輯冒險。函數(shù)冒險是 邏輯函數(shù)本身固有的，當(dāng)多個輸入變量發(fā)生變化時，常常會發(fā)生邏輯冒險。避免 函數(shù)冒險的最簡單的方法是同一時刻只允許單個輸入變量發(fā)生變化，或者采用取 樣的辦法。單個輸入變量改變時，不會發(fā)生函數(shù)冒險，但電路設(shè)計不合適時，仍會出現(xiàn) 邏輯冒險。通過精心設(shè)計，修改屯路的結(jié)構(gòu)，可以消除邏輯冒險。競爭:在組合電路中，信號經(jīng)由不同的途徑達(dá)到某一會合點的時間有先有后, 這種現(xiàn)象稱為競爭。冒險：出于競爭而引起電路輸出發(fā)生瞬間錯誤現(xiàn)象稱為冒險。表現(xiàn)為輸出端 出現(xiàn)了原設(shè)計中沒有的窄脈沖，常稱其為毛刺。例如，圖2-2 (a)所示電路，其輸出函數(shù)o當(dāng)a=b=1時，應(yīng)有f二c+二1,即 不管c如何取值，

20、f二1不變，而實現(xiàn)上曲于門冇延遲時間，當(dāng)c由高變低時，輸 出波形上出現(xiàn)了一個負(fù)向?qū)挾葹榈恼}沖，如圖2-2 (b)所示。這就是有競爭a |i屮e (b)引起的錯誤輸岀。(a) 邏輯圖波形圖圖2-2 具有“冒險”的“與或”電路競爭與冒險的關(guān)系：有競爭不一定會產(chǎn)生冒險，但有冒險就一定有競爭。2.4.2電平的情況(1)數(shù)字信號常用隨時間變化的電壓或電流來表示，對矩形波電壓表示的數(shù) 字信號用電位的高低代表信號：兩個幅值，分別稱為高電平和低電平。高電平的 規(guī)定：脈沖信號的高低電平在不同情況下有不同的規(guī)定?？梢砸?guī)定高電平為3v, 低屯平為0v,也可以規(guī)定高電平為12v,低電平為4v等。因受各種因索的影響,

21、 通常規(guī)定高低電平的變化范圍。如歸高電平的卜限值vii為標(biāo)準(zhǔn)高電平，測在標(biāo) 準(zhǔn)低電平vii以上一個范圍的電位都是高電平；規(guī)定vl為標(biāo)準(zhǔn)低電平，在標(biāo)準(zhǔn)低 屯平vl以下一個范圍的電位，都是低電平，產(chǎn)品不同，其規(guī)定值也不同。在主 板上一般高于2. 5v可以為高電平，低于0. 8v認(rèn)為是低電平。(2)為什么會出現(xiàn)介于0和1之間的值邏輯門是構(gòu)成所冇數(shù)字電路的基本單元電路，目前在數(shù)字集成電路中用得最 多的是cmos電路和ttl電路兩種類型。在數(shù)字集成電路中電路往往會受到干擾, 使原來應(yīng)該出現(xiàn)的驅(qū)動電路結(jié)果出現(xiàn)“0”，而原來應(yīng)該出現(xiàn)“0”的驅(qū)動電 路結(jié)果出現(xiàn)寫“1”的情況，即0. 8v<v<2.

22、 5v之間，而驅(qū)動電路會出現(xiàn)混亂的狀 態(tài)，無法判斷。分析原因有兩個。扇川i系數(shù)不夠：扇出系數(shù)no：扇出系數(shù)n。是指與非門輸出端連接同類門的最多個數(shù)。它反 映了與非門的帶負(fù)載能力。其中l(wèi)obnax為最大允許灌電流，1兒是一個負(fù)載 門灌入本級的電流(l4ma)。no越大，說明門的負(fù)載能力越強(qiáng)。一般產(chǎn)品規(guī) 定要求no28。ttl |'j輸岀為高電位時，可帶動的門的個數(shù)為：輸出為高電位時的輸出電流 i0h與輸入為高電位時的流入電流iih之比,即n0h二| 10h/11h | ； ttl們輸出為 低電位是，可帶動的門的個數(shù)為：輸出為低電位灌入電流iil與輸入為低電位時 的流岀電流i0l之比，即n

23、ol二| 1ol/11l | ttl帶拉電流負(fù)載時的扇出系數(shù)可以進(jìn) 行估算,但由于i0hmax5ma,而iih很小,故此時的扇出較大,一般可以不計 算也可以把cmos電路轉(zhuǎn)換為ttl電路，ttl集成電路使用ttl管，也就是pn 結(jié)。功耗較大，驅(qū)動能力強(qiáng)，一般工作電壓+5vcmos集成電路使用mos管，功耗 小，工作電壓范圍很大，一般速度也低，但是技術(shù)在改進(jìn)，這已經(jīng)不是問題。 就ttl與cmos電平來講，前者屬于雙極型數(shù)字集成電路，其輸入端與輸出端均 為三極管，因此它的閥值電壓是0.2v為輸岀低電平；3. 4v為輸出高電平。而 cmos電平就不同了，他的閾值電壓比ttl電平大很多。而串口的傳輸電

24、壓都是 以coms電壓傳輸?shù)?。ttl電平：輸岀高電平2. 4v,輸岀低電平0. 4vo在室溫下，一般輸出高電 平是3. 5v,輸出低電平是0. 2vo最小輸入高電平和低電平:輸入高電平=2. 0v, 輸入低電平=0. 8v,噪聲容限是0. 4vocmos電平：1邏輯電平電壓接近于電源電壓，0邏輯電平接近于0v。而且具 冇很寬的噪聲容限。電平轉(zhuǎn)換電路：因為ttl和coms的高低電平值不一樣(ttl5v = cmos3. 3v), 所以互相連接時需要電平的轉(zhuǎn)換：就是用兩個電阻對電平分壓。電磁干擾：在高速集成電路及系統(tǒng)設(shè)計中，高頻信號線、集成電路的引腳、各類接插件 等都可能成為具有天線特性的輻射干擾

25、源，能發(fā)射電磁波并影響其他系統(tǒng)或本系 統(tǒng)內(nèi)其他子系統(tǒng)的正常工作。2.5數(shù)字電路的故障分析2.5.1競爭與冒險1)代數(shù)法(1) 靜態(tài)功能冒險的判斷：如果在組合邏輯電路中有個輸入變量，當(dāng)p(1< p< )個變量發(fā)生變化時，在變化前后穩(wěn)定時，fq, a, a, ,外1, &) 一 f(al, a2, ap,，“pl, &)。假設(shè)在卡諾圖屮，由不變的(1t)個輸入變 量組成的成積項所包含的最小項方格中，既有1 乂有0,則p個變量發(fā)生變化時, 就有發(fā)生功能冒險的可能。如果這些最小項方格屮全部為1或者全部為0,則p 個變量發(fā)生變化時，不會發(fā)生功能冒險。也可以從邏輯函數(shù)表達(dá)式屮進(jìn)

26、行判斷。 如果由不變的仃t)個輸入變量組成的成積項不是邏輯函數(shù)表達(dá)式中的成積項 或多余項，則p個變量發(fā)生變化時，就有功能冒險的可能。例如，輸入變量由 0100變化到1101時，穩(wěn)定時f(0, 1, 0, 0 f(l, 1, 0, 1),不發(fā)生變化的 變量組成的成積項，包含最小項，由于其中為0,其余均為1,所以在a, d發(fā)生 變化時，有功能冒險可能。從函數(shù)表達(dá)式可見不是邏輯函數(shù)的成積項，也不是多 余項，所以在a, d發(fā)生變化時，冇功能冒險的可能。(2) 邏輯冒險的判斷：當(dāng)p個輸入變量發(fā)主變化時，如果判斷出不會發(fā)生功 能冒險，但在邏輯函數(shù)表達(dá)式屮沒有包含由(一戶)個不變變量組成的成積項，則 冇邏輯

27、冒險的可能。如屮，輸入變量abed由0111變化到1110時，已判斷出不 會發(fā)生功能冒險，由不變變量組成成積項be在函數(shù)表達(dá)式中不包含，所以有邏 輯冒險的可能。2) 卡諾圖法只要在卡諾圖中存在2個相切但不相交的圈(“0”冒險是1構(gòu)成的圈，“1” 冒險是0構(gòu)成的圈)，就會產(chǎn)生冒險。判斷圖所示卡諾圖的冒險情況如圖2-3所c 000| l| 1031g f» 01 ii 1001釧圖2-3 卡諾圖卡諾圖圖中2個卡諾圖圈相切，將產(chǎn)生冒險，相切處a-0, c-1, 13變量變化時產(chǎn)生冒險；圖屮卡諾圈相交，無冒險。3) 加選通脈沖信號這里分析圖2-4所示的組合電路:圖2-4修改邏輯設(shè)計由該電路邏

28、可直接寫出輸出函數(shù)：f二ab+bc當(dāng)b由1變?yōu)?時，由于信號傳輸路徑不同，f1先由0變?yōu)?, fc后由1 變?yōu)?,使f和出現(xiàn)同時為1的時刻，故輸出產(chǎn)生負(fù)向過渡干擾脈沖。如圖卡諾 圖(a)所示，該選通脈沖通常是p-0,使電路處于封鎖狀態(tài)，只有在接收了 輸入信號并且電路達(dá)到了新的穩(wěn)態(tài)z后，才有脈沖p二1,允許電路輸出。這就避 免了競爭冒險的影響。引人選通脈沖的組合電路，輸出信號只冇在選通脈沖p 一 1其間才有效，波形圖卡諾圖(b)所示。這就是選通法。4) 加修改邏輯設(shè)計適當(dāng)修改邏輯電路，可以消除某些競爭冒險現(xiàn)彖。例如，上而分析的電路屮， 當(dāng)a=c=1時，由于f二b+b岀現(xiàn)了競爭冒險現(xiàn)彖。為此，可把

29、表達(dá)式變換一下，根 據(jù)常用布爾公式可知：f二ab+bc二ab+bc+ac,在增加了 ac項以后，函數(shù)關(guān)系不變, 但當(dāng)a二o1時，輸出f恒為1,不再產(chǎn)生干擾脈沖。所以，把電路按上式修改， 即可消除競爭冒險現(xiàn)彖。修改后的電路如圖2-5所示。(«)(b)圖2-5增加多余項的電路用增加多余項的方法修改邏輯設(shè)計，可以消除一些競爭冒險現(xiàn)彖，但是，這種方法的適用范圍是有限的。不過，只有通過邏輯設(shè)計使得在轉(zhuǎn)換信號吋電路中各個門的輸入端只有一個變量改變狀態(tài)，輸出就不會出現(xiàn)過渡脈沖干擾，從而消除了競爭冒險現(xiàn)象。5）輸出端并聯(lián)電容器（電容濾出法）邏輯電路在較慢速度下工作時，為了消去競爭冒險，可以在輸出端接

30、一個兒 百微法的電容，將其濾岀掉。如圖2-6所示，由于電路中存在輸岀電阻r。，致 使輸出波形上升沿和下降沿的變化變得比較緩慢，對于很窄的負(fù)跳變脈沖起到平滑的作用，這時在輸出端便不會出現(xiàn)邏輯錯誤。圖2-6 電容濾出法6）卡諾圖法在卡諾圖屮靜態(tài)邏輯冒險表現(xiàn)在卡諾圖2個圈的相切處。如表達(dá)式d+abd+ac 用卡諾圖法判斷冇無靜態(tài)邏輯冒險。首先用卡諾圖（見下圖）表示該邏輯函數(shù)。冇 2處發(fā)生靜態(tài)邏輯冒險冒險：一處是當(dāng)a=b=1, c二0吋，表達(dá)式f二d+d,當(dāng)d由1 到0, d由0到1信號變化的過程屮發(fā)生靜態(tài)邏輯冒險。另一處是當(dāng)b二c二d二1吋, 表達(dá)式f=a+a,當(dāng)a出0到1, a由1到0信號變化的過

31、程中發(fā)生靜態(tài)邏輯冒險。 通過增加冗余項的方法，從根木上消除靜態(tài)邏輯冒險。a0 0圖2-7 增加冗余項消除靜態(tài)邏輯冒險如圖2-7,卡諾圖的相切處用圈鏈起來，表達(dá)式為f二acd+abd+ac+abc+bcd, 這是無靜態(tài)邏輯冒險的最簡式。根據(jù)電路圖，電路的邏輯表達(dá)式為 f二acd+abd+ac：該電路的輸出級接收3路信號，依次分析任意2路信號叮能產(chǎn)生 的冒險。分析結(jié)果，在a=c=1和d=0時邏輯表達(dá)式為：f二b+b此吋信號b由0到 1時，發(fā)生靜態(tài)邏輯冒險。2.5.2扇出系數(shù)分析no為與非門在輸出為低電平uol時，能夠馭動同類門的最大數(shù)目。測試時, no可由下式計算：no=iol/iis式屮iis指

32、-個輸入端接地。其余輸入端懸空， 輸出端空載時從接地輸入端流出的電流。一般iis1.6nia, i0l輸出端為低電平時 能夠灌入的最大電流，一般iis16inao 般n08。cmos電路具有極高的輸入阻抗。要求的驅(qū)動電流iis極小，一般iisvo. lua. 電路的輸出電流i0l也比ttl電路的小得多，在十5v電源電壓下，一般i0lv 500uao但是如果以這個電流來馭動同類門電路。其扇出系數(shù)將非常大。因此在 工作頻率較低吋，可以不需要考慮扇出系數(shù)是否會受限制。但在高頻工作時，由 于后級門的輸入電容成為主要負(fù)載，將使扇出系數(shù)受到限制一般n。=1020。ttl、cmos與集成運(yùn)放之間的接口電路。

33、運(yùn)算放大器的輸出為模擬量，要 實現(xiàn)運(yùn)算放大器對ttl、cmos電路的驅(qū)動，可采用圖2-8電路：(a)運(yùn)算放大器分開供電的接口電路圖2-8(b)單電源供電驅(qū)動電路電路屮(a)為運(yùn)算放大器分開供電的接口電路，二極管起鉗位作用，可以使ttl或cmos電路的輸入電平處在udd和uss(地)z間。r2為限流電阻，可取15k左右。圖(b)為單電源供電方式，利用電阻r2、r3分壓使運(yùn)放的輸出直流電平為udd/2。故可與cmos直接連接。2.5.3電磁干擾的解決將中心放大電路屏蔽，首先要保證卬刷板內(nèi)表面的絕緣，必要時應(yīng)采取板內(nèi) 屏蔽措施，即將高輸入阻抗部分用印刷線在正反面包圍起來，然后將屏蔽層接入 電路屮等電

34、位的低阻抗部分，如電壓跟隨器的同、反相端用印刷線包圍后應(yīng)接至 輸出端。而反和放大器同、反和端隔離則應(yīng)同系統(tǒng)中地和連，因為反和放大中同、 反相端兒乎為零電平。由于該電路具有高增益特性，任何輸入端微小的噪音都可 能造成輸出端很大的干擾，而其同、反相輸入端又極易引入干擾，故在設(shè)計時要 避免其同任何易產(chǎn)生噪音的元器件相連，如可調(diào)電位器的滑動端等。同時，由于 過長的引線容易引入噪音干擾，同、反相端的引線也不宜過長。微小電壓放大除了注意高增益時的注意事項z外，還應(yīng)對高頻輻射加以足夠 的注意。一般應(yīng)將微小放大電路如感應(yīng)同步器的前放、陀螺伺服的前放完全封閉 在一個電磁屏蔽效果好的金屬盒屮，其引入、引出線也要嚴(yán)

35、格屏蔽，在引線界面 處也不應(yīng)外需。采用了嚴(yán)格的屏蔽后，有時可能還難以消除高頻輻射造成的傳導(dǎo)耦合。因此應(yīng) 在運(yùn)放同外界連接點包括+vs、-vs、同、反相端和輸出端都應(yīng)接入一個高頻特性 都十分好的濾波電容，而月其布線不應(yīng)過長。第三章數(shù)字電路故障診斷的基本方法數(shù)字電路的故障常用診斷方法有常規(guī)檢測法和邏輯法兩種。3.1常規(guī)檢測法(1) 直觀檢測法。該法主要是利用“問”、“看”、“聞”、“摸”、“測”等方法 來判別故障的大致部位?！皢枴敝饕菍τ脩暨M(jìn)行詢問，了解有哪些異?，F(xiàn)彖， 這樣可使維修人員少走彎路，減少麻煩?！翱础本褪怯^察設(shè)備有無被腐蝕、破損、 電源熔絲是否燒斷、導(dǎo)線有無短路或短路、電了元器件有無

36、色變或滲液及脫落、 插件冇無松動，同時電路通電后仔細(xì)觀察電子元器件冇無冒煙等，從而進(jìn)行故障 定位?！奥劇碑?dāng)電子元器件通過大電流時，一般會產(chǎn)生異味，因此可利用人的嗅 覺來判斷故障范圍。“摸”就是可用接觸元器件，如杲ic芯片、三極管等的外殼 發(fā)熱過度，也會造成電路產(chǎn)生故障?！皽y”就是用專用的檢測設(shè)備對診斷電路進(jìn) 行測試，確定有無故障及故障定位。常用的檢測設(shè)備有萬用表、示波器、信號發(fā) 生器、邏輯筆、數(shù)字集成電路測試儀、邏輯分析儀等。(2) 順序檢測法。一是由輸入級向輸岀級逐級檢查，采用該方法通常需要在 輸入端加相應(yīng)信號，然后沿著信號的流向逐級向輸岀級進(jìn)行測量，直到發(fā)現(xiàn)故障 為止。二是由輸出級逐級向輸

37、入級檢查，當(dāng)發(fā)現(xiàn)信號不止常時，這時可以從故障 級開始逐級進(jìn)行檢測，直到檢測出冇正常信號的一級為止。(3) 比較法。這也是查找故障的常用方法，為了盡快找到故障，常將故障電 路主要關(guān)鍵點測試參數(shù)與止常工作的同類型電路對應(yīng)測試點測試值相比較，從而 查出故障。3. 2邏輯檢查法邏輯檢查法是針對數(shù)字電路邏輯故障而形成的檢測方法，主要是利用邏輯 電路輸入變量的所冇可能的取值作為測試碼集合，然后輸入邏輯電路并觀察電路 輸出是否符合邏輯功能，曲用的方法有群舉測試法和偽群舉測試法。(1)群舉測試法。群舉測試法是指在被測試電路的輸入端輸入所有可能存在 的輸入信號，作為測試碼，然后觀察被測電路輸出是否符合電路邏輯功

38、能的故障 檢測方法。群舉測試法的步驟是先找到用于檢測電路中可能存在的故障的測試碼 集合，把他們加入待測電路，同吋檢測出電路的響應(yīng)，即可實現(xiàn)故障檢測。(2)偽群舉測試法。為了克服群舉測試法中測試碼過多、測試吋間長的缺陷, 在實際測試時，往往先把電路進(jìn)行合理分塊，且每一個被劃分的屯路都進(jìn)行群舉 測試法，從而使操作簡單第四章 基本數(shù)字電路的故障解決辦法4.1邏輯測試儀的引入邏輯分析儀(la, logic analyzer)是以單通道或多通道實吋獲取與觸發(fā) 事件相關(guān)的邏輯信號、并顯示觸發(fā)事件前后所獲取的信號、供軟件及硬件分析的 一種儀器。它能夠用表格、波形或圖形等形式顯示具有多個變量的數(shù)字系統(tǒng)的狀 態(tài)

39、，也能用匯編形式顯示數(shù)字系統(tǒng)軟件,從而實現(xiàn)對數(shù)字系統(tǒng)硬件和軟件的測試。 隨著微處理器技術(shù)在邏輯分析儀中的普遍應(yīng)用，使邏輯分析儀能夠更加方便地用 于微處理器系統(tǒng)的調(diào)整與維護(hù)。4.1.1邏輯分析儀的分類邏輯分析儀包括邏輯狀態(tài)分析儀和邏輯定吋分析儀。邏輯狀態(tài)分析儀(lsa, logic state analyzer)以二進(jìn)制、十六進(jìn)制或ascii碼等的狀態(tài)顯示被測邏輯 狀態(tài)，由被測系統(tǒng)提供采集數(shù)據(jù)的時鐘脈沖，側(cè)重于軟件分析。邏輯定吋分析儀 (lta, logic timer analyzer)以時域波形的形式顯示被測信號，由邏輯分析 儀自身提供采集數(shù)據(jù)的時鐘脈沖，主要用于硬件分析。目前，邏輯分析儀一

40、般都具有邏輯狀態(tài)分析儀和邏輯定時分析儀所具備的功 能，已被廣泛應(yīng)用于數(shù)字集成電路、印制板系統(tǒng)、微處理器系統(tǒng)等數(shù)字系統(tǒng)的測 試中。4.1.2 邏輯分析儀的特點與示波器相比較，邏輯分析儀具有以下特點：(1) 檢測方法和范圍邏輯分析儀利用時鐘脈沖進(jìn)行采樣，可以顯示觸發(fā)前后的邏輯狀態(tài)，顯示范 圍等于吋鐘脈沖周期乘以存儲容量。而示波器只能顯示觸發(fā)后掃描吋間設(shè)定范圍 內(nèi)的波形。(2) 輸入通道邏輯分析儀是以單通道或多通道實吋獲取與觸發(fā)事件相關(guān)的邏輯信號，并顯 示觸發(fā)時間前后所獲得的信號，給予信號分析的一種儀器。它可以提供表格、波 形或圖形形式來顯示變量的數(shù)字系統(tǒng)狀態(tài)。對比于示波器，邏輯分析儀利用時鐘 脈沖

41、進(jìn)行采樣，可以顯示觸發(fā)前后的邏輯狀態(tài)，宣誓范圍廣，而示波器只能掃描 觸發(fā)后設(shè)定的時間范圍。在輸入通道上，邏輯分析儀容易實現(xiàn)多通道輸入，例如 8通道、16通道，甚至更多。(3) 觸發(fā)方式邏輯分析儀釆用數(shù)字方式觸發(fā)；能夠根據(jù)多通道邏輯組合進(jìn)行觸發(fā)，故可以 實現(xiàn)與系統(tǒng)動作同步觸發(fā)；可以用隨機(jī)窄脈沖進(jìn)行觸發(fā)；并能夠進(jìn)行多級按順序 觸發(fā)。從而提高測試效率，擴(kuò)展邏輯分析儀的應(yīng)用。(4) 顯示方式邏輯分析儀能夠低速讀出存入存儲器的數(shù)據(jù)，然后采用多種方式顯示，而且 可以采用與被測系統(tǒng)同樣的方法處理、顯示數(shù)據(jù)，更加符合被測系統(tǒng)的實際工作 情況，測量結(jié)果真實可靠。(5) 比較功能邏輯分析儀一般有參考存儲器和跟蹤存

42、儲器兩套存儲器。參考存儲器用于存 放系統(tǒng)止常工作的數(shù)據(jù)。跟蹤存儲器用于存放系統(tǒng)實際工作時跟蹤測試所得的數(shù) 據(jù)。在測試過程中，兩套存儲器的內(nèi)容可以根據(jù)設(shè)置條件進(jìn)行比較，能夠方便地 找出系統(tǒng)故障的原因與位置。4.2集成數(shù)字電路的解決辦法隨著微電子技術(shù)、通信技術(shù)及計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和大規(guī)模集成電路的廣 泛應(yīng)用，電子設(shè)備數(shù)字電路板級故障維修越來越復(fù)雜，測試難度越來越人，測試 費用越來越高。據(jù)專家估計，當(dāng)前設(shè)備的測試成本已占到總成本的1/3,在這 種形勢下，依賴人工分析和常規(guī)測試工具的電路板故障診斷和維修逐漸暴露其弱 點，變得不現(xiàn)實也不經(jīng)濟(jì)，而基于自動測試設(shè)備和測試程序集的電路板自動測試 系統(tǒng)逐漸受到

43、工業(yè)界的青睞。第2.1基于自動測試設(shè)備和測試程序集的電路板自動測試系統(tǒng)采用自動測試技術(shù)和自動測試設(shè)備（ate）實現(xiàn)對設(shè)備的智能化檢測和故障 診斷已經(jīng)在發(fā)達(dá)國家（如美國、德國等）fi漸發(fā)展成熟起來，并成為從整體解決 電了設(shè)備維修保障問題最經(jīng)濟(jì)有效的手段。目前，口動測試系統(tǒng)（ats）由三個 主要部分組成：自動測試設(shè)備（ate）、測試程序集（tps）和測試運(yùn)行壞境（te）, 如圖4-1。其中ate出測試/測量儀器、控制測試/測量設(shè)備和tps運(yùn)行的主控計 算機(jī)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、通信總線，接收器和系統(tǒng)軟件組成。tpstt被測電路板uut診 斷程序、連接ate和uut的測試夾具、引導(dǎo)測試操作和tps執(zhí)行文檔組成

44、；測試 環(huán)境則包括ats結(jié)構(gòu)說明、測試編程語言、開發(fā)工具、uut設(shè)計需求的標(biāo)準(zhǔn)描述 格式和測試方案信息組成。自動測試系統(tǒng)（ats）測試運(yùn)行壞境te測試程胃隼tps ）珂 自動測試設(shè)備ate測試夾具功測試文檔tfsd圖4-1自動測試系統(tǒng)組成圖4. 2.2基于lasar仿真的數(shù)字電路測試生成口動測試設(shè)備（ate）主要用于提供一個實現(xiàn)電了裝備電路板維修測試與故 障診斷的自動化平臺，其作用的發(fā)揮，是通過針對被測對象（uut）編寫專門的 測試程序和測試運(yùn)行環(huán)境來完成的。所以，高效的電路板測試程序集tps開發(fā)是 電路板故障維修的關(guān)鍵。而原始電路板測試程序集開發(fā)完全依賴于開發(fā)人員的 電路分析能力和維修經(jīng)驗，

45、開發(fā)的測試程序集數(shù)據(jù)與程序不能分離，開發(fā)的效率 也不高，所以尋找有效的測試程序集輔助開發(fā)工具是關(guān)鍵。圖4-2lasar仿真軟件圖形用戶界面數(shù)字電路板仿真軟件一lasar （logic automatic stimulus and response 邏輯自動激勵與響應(yīng)）是一 個用于數(shù)字電路測試程序開發(fā)和邏輯分析的仿真軟件 系統(tǒng)，由于它在數(shù)字電路測試程序開發(fā)領(lǐng)域有著突出的作用，人們習(xí)慣上將它稱 為數(shù)字電路故障仿真軟件，其圖形用戶界面如圖4-2,通過lasar仿真軟件系統(tǒng), 電路板測試工程師在初步理解被測試電路原理與設(shè)計的基礎(chǔ)上，就可以根據(jù)功能 測試需要寫出與電路。邏輯功能相對應(yīng)的測試激勵，通過la

46、sar軟件的好板電路仿真，得到電路對 這些測試激勵的實際響應(yīng)，即電路的好板仿真；另外，lasar仿真軟件還提供電 路板的故障仿真功能，測試工程師可以根據(jù)實際維修和診斷需要，人為或口動在 電路模型中插入故障點，再借助lasar故障仿真得到電路板的故障響應(yīng)和故障特 征，最終得到故障覆蓋率和隔離率指標(biāo)，實現(xiàn)對測試激勵做量化評估和電路的故 障仿真。基于lasar數(shù)字仿真的電路板測試生成流穆如圖4-3,整個流程分被測 單元模型化、好板仿真、故障仿真和后處理四個大部分，下面對每一步輸入/輸 出數(shù)據(jù)及內(nèi)部過程作介紹。電it好電綏仿a故!*仿a個工入從“inkm>. if d< s受5廉d仲4的受

47、.第介6味fu電#! 崗.tiegi人第mm *±小於宵口復(fù) 臭賦儀"”盤冷角量 w i »1l宀!沖圖4-3基于lasar字仿真的電路板測試生成流程圖樂處理/fl斜必！pf1（1）電路仿真模型的建立建立仿真模型是仿真工作的第一步，包括器件模型和電路模型的建立o lasar的電路模型就是被測電路屮所用器件之間的連接關(guān)系，其輸入方式有cad系統(tǒng)轉(zhuǎn) 換、原理圖提取、反向原理圖提取和手工輸入四種。lasar器件模型提供電路板 上器件的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)和輸入/輸出時序（延遲時間、建立時間和保持時間等）， 每一器件模型都由.las、tfu. fva和.fam四個文件組成。las

48、ar軟件包含4268 個中小規(guī)模集成電路模型、593個大規(guī)模超大規(guī)模集成電路，429個可編程邏輯 器件和185個asic/fpga設(shè)計用宏單元，器件庫基本涵蓋了八十年代中期的通用 器件和常用器件，如74系列和54系列、80286和z80系列以前的cpu,現(xiàn)有國 產(chǎn)電了裝備電路板器件模型基木上可以在lasar庫中精確找到或找到替換器件 模型。而對于復(fù)雜器件，如cpu、專用asic和vlsi,可以通過lasar支持的兩 類器件模型：硬件模型（如teradyne公司的d300和synopsys公司的 modelsource）和軟件模型（如 synopsys 公司的 smartmodel）,通過 lm

49、access 和swift接口來實現(xiàn)lasar電路的嵌入式仿真。（2）數(shù)字電路的邏輯仿真電路的邏輯分析包扌舌功能分析和時序分析，而lasar將兩者有機(jī)結(jié)合起來考 慮，通過對電路板上毎個器件進(jìn)行最壞定時分析、相關(guān)性分析和信號強(qiáng)度分析， 確定uut電路屮是否存在時序冒險或邏輯沖突錯誤和電路設(shè)計是否符合預(yù)期的 功能和性能的要求、確定仿真建立的模型、給定的激勵信號是否止確，最終經(jīng)過 修改并刪除信號傳輸過程中引入的公共模糊區(qū)而獲得無故障（好板）電路的正確 行為、時序及仿真響應(yīng)。在模擬過程屮，s1mul把被測板的每個結(jié)點對每條向量 響應(yīng)都記錄下來，可以利用peruse以波形的方式來顯示各個結(jié)點對每條向量的

50、 響應(yīng)（即實現(xiàn)軟探筆的功能）。（3）數(shù)字電路的故障仿真故障仿真用于評價測試激勵的故障檢測能力。lasar每次在被測試模型屮插 入故障類型，然后將測試激勵順序施加給被測試板模型，并將其響應(yīng)與好板相應(yīng) 的響應(yīng)周期性地做比較，如果不匹配，lasar認(rèn)為檢測出了這個故障，否則沒有。 并在此基礎(chǔ)上得出故障覆蓋率和故障隔離率指標(biāo)。lasar支持同定為0、固定為 1、固定為z、固定為x,開路為0、開路為1、開路為z、開路為x, mos開路、 m0s短路和短路共11種故障o lasar故障仿真給出的測試激勵對各種節(jié)點級故障 的故障覆蓋率和總的故障指標(biāo)具體如下： 評價毎條測試向量的故障檢測能力（按向量順序給出人

51、46. 1 + 0. 0% *56.9+0. 0%zts zts zts zts619.3+0. 0%ztx ztx ztx ztx ztx ztx ztx ztx ztx ztx ztx ztx ztx ztx ztxzix721. 1+0. 0%825.6 + 0. 0% * 報告對各種故障（如固定0和固定1）的覆蓋率及總的故障覆蓋率：（如表4-1）表4-1各種故障的覆蓋率及總的故障覆蓋率fault detection summaryfaultcategoryfaultsanalyzedfaults notdetectedpossibledetectiondefinitedetection

52、totalcoveragestuck-at-03262 0.6%0 0.0%324 99.4%99.38%stuck-at-13414 1.2%0 0.0%337 98.8%98.82%total6676 0.9%0 0.0%661 99.1%99.10% 報告激勵可能探測的故障：* <d23>19/1<d23>51<d23>15/1<d7>2<d7>3 報告激勵不能探測的故障：<d36>1/1<d28>1/1<d28>3/1（4）國際標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字測試可交換格式dtif （ieee1445）數(shù)據(jù)las

53、ar后處理lsrtap生成的tap文件數(shù)據(jù)包括電路板功能測試、故障字典檢測和探筆引導(dǎo)診斷三種可獨立或混合的測試數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)格式已被ieee制定 為國際標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字測試交換格式""（dt1f一digital test interchange format）, 數(shù)據(jù)獨立于數(shù)字自動測試程序生成器（datpgdigital automatic test program generators）和測試系統(tǒng)，為基于數(shù)字仿真的tps的開發(fā)和交付提供了一種標(biāo)準(zhǔn) 的信息內(nèi)容和數(shù)據(jù)格式，保證了 lasar開發(fā)的測試程序能100%滿足于后續(xù)不同 自動測試設(shè)備的使用。4. 2.3基于仿真和ate的數(shù)字電

54、路板自動測試系統(tǒng)圖4-4是基于vxi總線為主體的spectrum-9023型（vxi. gpib和mx總線 混合）口動測試設(shè)備的電路板口動測試系統(tǒng)和測試診斷平臺，spectrum-9023型 ate圖4-4基于specdtrum-9023型自動測試設(shè)備的電路板自動測試系統(tǒng)完全支持lasar生成的后處理文件。其過程是：首先應(yīng)用lasar數(shù)字仿真軟件按 照上述提到的測試數(shù)據(jù)開發(fā)程序，實現(xiàn)電路板的測試數(shù)據(jù)生成，再通過ate（數(shù) 字通道采用teradyne m920、模擬采用agilent儀器儀表）攜帶的lsrimport工 貝把lasar生成的標(biāo)準(zhǔn)dtif文件一tap文件轉(zhuǎn)換成ate測試本身支持的d

55、tb（數(shù) 字測試二進(jìn)制）文件進(jìn)行測試和診斷，測試程序運(yùn)行壞境采用基于web頁的 teststudio軟件，整個測試過程不需要其它的人工干預(yù)，真正實現(xiàn)程序和測試 的分離，有效地提高了電路板測試的口動化程度和診斷效率。第五章數(shù)字電路應(yīng)用中故障總結(jié)數(shù)字電路故障診斷系統(tǒng)研制的最終目的是要開發(fā)出針對數(shù)字電路故障診斷的軟件包，使得在數(shù)字電路發(fā)生故障的時候，只需要利用該軟件對故障電路和電路的網(wǎng)表文件進(jìn)行分析就能確定故障點的范圍，然后再使用物理手段如電子束探 測等方法最終確定故障點及故障類型，從而大大的縮短查找故障所發(fā)費的時間。 現(xiàn)在我們使用的數(shù)字電路，根據(jù)以往的經(jīng)驗，我們己經(jīng)在設(shè)計的時候就開始考慮 數(shù)字電路

56、故障的解決方法，通過對電路的改進(jìn)，使之具右可測試性，從而簡化對 系統(tǒng)的檢測操作，基于以上目的，設(shè)計開發(fā)的“數(shù)字電路故障診斷系統(tǒng)”由電路 建模、故障列表的提取和壓縮、測試向量牛成和故障診斷定位4部分組成。5.1電路建模模型是物理實體與數(shù)學(xué)抽象之間的橋梁，好的模型是設(shè)計和分析的前提和基 礎(chǔ)。耍對電路進(jìn)行故障診斷，首先當(dāng)然耍建立好電路模型。好的電路模型能提高 軟件模擬的速度，縮短故障診斷的吋間。文獻(xiàn)11提出了一種基于修改vhdl硬 件描述語言的電路建模方法。木方法用vhdl語言對門和導(dǎo)線進(jìn)行了重新建模，并通過vhdl來進(jìn)行故障模 擬。大多數(shù)數(shù)字電路都被看做是被導(dǎo)線連接起來的門的集合。電路的主要功能是

57、 基于門的功能，通常在vhdl中為電路建模的方法是建立一個通過導(dǎo)線把所冇的 門連接在一起的模型。這些導(dǎo)線除了把值從一個地方傳到另一個地方外沒有其他 的功能。這是一個普遍接受的用來描述電路結(jié)構(gòu)的方法，但是在此建模方法屮， 把導(dǎo)線作為元件而把門作為決斷函數(shù)。換句話說，就是把電路考慮成被門互相連 接的導(dǎo)線的集合而不是把它考慮成一系列的用導(dǎo)線連接的門。圖5-1演示(a)普通邏輯電路門級描述(b)木故障模擬算法的門級描述圖5-1建立電路模型診斷電路故障5. 2故障列表的提取和壓縮在此方法屮，導(dǎo)線被假設(shè)成為具有特殊功能的適合于故障模擬仿真的部件。這些導(dǎo)線被一系列的代表各種邏輯門的決斷信號所連接，這種建模方法的一個重 要優(yōu)點是它允許門帶有任意個輸入。在傳統(tǒng)的建模風(fēng)格屮，擁有不同輸入數(shù)的具 冇相同邏輯功能的門必須被建成不同的模型，對門模型使用決斷函數(shù)允許多個信 號連接到同一個函數(shù)上，這種方法的第2個優(yōu)點是易于插入故障。在這里假設(shè)門 是故障的，只有互相聯(lián)系的導(dǎo)線能被故障所影響，所以，對導(dǎo)線建模相對于對門 建模來說能使故障的插更加方便以。當(dāng)導(dǎo)線上沒冇故障的時候，它簡單的把值 從一