電子教案電子測量技術(shù)第10章

1、第10章 數(shù)據(jù)域測試技術(shù)10.1概述為了解決數(shù)字設(shè)備、計算機及LSI、VLSI電路在研制、生產(chǎn)和檢修中的測試問題，一種新的測試技術(shù)應(yīng)運而生，由于被測系統(tǒng)的信息載體主要是二進制數(shù)據(jù)流，為了區(qū)別時域或頻域的測量，常把這一類測試技術(shù)稱為數(shù)據(jù)域測試技術(shù)。1011數(shù)據(jù)域測試的基本概念1數(shù)據(jù)域測試特點 (1) 被測信號持續(xù)時間短。 (2) 被測信號故障定位難。 (3) 被測信號的非周期性。（4）信息傳遞方式多樣化。（5）外部測試點少。2數(shù)據(jù)域測試主要目標(biāo) 數(shù)據(jù)域測試的目標(biāo)，一是確定系統(tǒng)中是否存在故障，稱為合格/失效測試，或稱故障檢測；二是確定故障的位置，稱為故障定位。 3數(shù)據(jù)域測試的方法對數(shù)字系統(tǒng)進行測試

2、的基本做法是：從輸入端加激勵信號，觀察由此產(chǎn)生的輸出響應(yīng)，并與預(yù)期的正確結(jié)果進行比較，一致則表示系統(tǒng)正常；不一致表示系統(tǒng)有故障。一般有窮舉測試法、功能測試法、結(jié)構(gòu)測試法和隨機測試法。4數(shù)據(jù)域測試的步驟一般分三個階段進行：測試生成、測試評價和測試實施。測試生成階段產(chǎn)生滿足故障覆蓋要求的測試圖形或測試碼；測試評價階段評價產(chǎn)生的測試圖形的有效性；測試實施階段則利用測試儀把測試碼加到實際的被測電路，同時檢測電路響應(yīng)，通過分析和比較給出測試結(jié)果。 LSI測試系統(tǒng)的簡化框圖測試系統(tǒng)總線測試程序輸入計算機測試結(jié)果輸出時鐘發(fā)生器實效存儲器邏輯比較器電平比較器參考電壓被測電路圖形發(fā)生器波形合成器驅(qū)動器5數(shù)據(jù)域測

3、試主要設(shè)備數(shù)據(jù)域測試的主要設(shè)備有：邏輯筆和邏輯夾、邏輯分析儀、特征分析儀、激勵儀器、微機及數(shù)字系統(tǒng)故障診斷儀、在線仿真儀、數(shù)據(jù)圖形產(chǎn)生器、微型計算機開發(fā)系統(tǒng)、印制電路板測試系統(tǒng)等。1012數(shù)字系統(tǒng)的故障和故障模型1失效和故障 當(dāng)系統(tǒng)提供的服務(wù)違背了技術(shù)規(guī)范，或者偏離了其預(yù)定功能時，表示系統(tǒng)已失效。失效的根源是故障，但故障并不等于失效。2發(fā)生故障的原因數(shù)字電路發(fā)生故障的原因有兩類：一類是由設(shè)計原因引起的，它包括設(shè)計規(guī)范有錯誤或含糊不清、設(shè)計人員進行了違背規(guī)范的設(shè)計等，這類故障主要依靠設(shè)計人員通過邏輯正確性驗證來消除。另一類故障是由物理原因引起的，稱為物理故障。例如在制造期間焊點開路、接線開路和短

4、路、管腳短路和斷裂等；在存儲期間由于溫度、濕度和老化等因數(shù)引起的故障。 3故障特征的描述（1）故障性質(zhì)（2）故障的值（3）故障的范圍（4）故障的持續(xù)時間4故障模型（1）建立故障模型的作用（2）對故障模型的要求（3）常見故障模型 固定故障模型 晶體管故障模型 門級故障模型 功能塊級故障模型 存儲故障模型 可編程邏輯陣列故障模型 微處理器故障模型 臨時故障模型10.2 邏輯電路的簡易測試對于一般的邏輯電路，如分立元件、中小規(guī)模集成電路及數(shù)字系統(tǒng)的部件，可以利用示波器、邏輯筆、邏輯比較器和邏輯脈沖發(fā)生器等簡單而廉價的數(shù)據(jù)域測試儀器進行測試。 1021邏輯電平測試設(shè)備1邏輯筆的基本組成被測信號輸入輸入

5、保護電路高電平比較器低電平比較器高電平脈沖擴展低電平脈沖擴展指示驅(qū)動電路高電平指示燈+5V低電平指示燈2邏輯筆的應(yīng)用邏輯筆可用于判斷某一端點的邏輯狀態(tài)。邏輯筆有兩只指示燈，紅燈指示邏輯“1”（高電平），綠燈指示邏輯“0”（低電平）。邏輯筆具有記憶功能，如測試點為高電平時，紅燈亮，此時，即使將邏輯筆離開測試點，該燈仍繼續(xù)亮，以便記錄被測狀態(tài)。當(dāng)不需記錄此狀態(tài)時，可扳動邏輯筆的復(fù)位開關(guān)使其復(fù)位。 10.3 邏輯分析儀1031概述隨著數(shù)字系統(tǒng)復(fù)雜程度的增加，尤其是微處理器的高速發(fā)展，采用簡單的邏輯電平設(shè)備測試已經(jīng)不能滿足測試要求了。邏輯分析儀對于數(shù)據(jù)有很強的選擇能力和跟蹤能力，能滿足數(shù)字域測試的各種

6、要求，成為數(shù)字系統(tǒng)進行邏輯分析的重要工具。1邏輯分析儀的主要特點（1）以熒光屏顯示的方式表示出數(shù)字系統(tǒng)的運行情況，便于觀察。（2）有足夠多的輸入通道。可同時檢查32、64路甚至更多路信號。（3）具有多種靈活的觸發(fā)方式，確保對被觀察數(shù)據(jù)流的準(zhǔn)確定位。（4）具有記憶功能，可以觀測單次及非周期性數(shù)據(jù)信息，并可診斷隨機故障。（5）具有限定功能，可對數(shù)據(jù)進行挑選，刪除無關(guān)數(shù)據(jù)。（6）具有多種顯示方式。如可用字符、助記符、匯編語言顯示程序；用二進制、八進制、十進制、ASC碼等顯示數(shù)據(jù)；用定時圖顯示信息之間的時序。（7）具有可靠的毛刺檢測能力。2邏輯分析儀的分類邏輯分析儀按其工作特點，可分為邏輯狀態(tài)分析儀和

7、邏輯定時分析儀兩大類。這兩類分析儀的基本結(jié)構(gòu)是相同的，二者的主要區(qū)別在于顯示方式和定時方式不同。邏輯狀態(tài)分析儀主要用于系統(tǒng)的軟件測試。 邏輯定時分析儀主要用于數(shù)字系統(tǒng)的硬件測試。 3邏輯分析儀與傳統(tǒng)示波器的比較示波器和邏輯分析儀都是常用的時域測試工具，但它們的測試對象、測試方法、顯示方式、觸發(fā)方式等都是不同的。如表10.2所示。 1032邏輯分析儀的基本組成被測數(shù)據(jù)輸入變換電路數(shù)據(jù)存儲觸發(fā)產(chǎn)生數(shù)據(jù)顯示電路時鐘選擇外時鐘內(nèi)時鐘CRT數(shù)據(jù)捕獲部分?jǐn)?shù)據(jù)顯示部分1033邏輯分析儀的觸發(fā)方式1組合觸發(fā)2手動觸發(fā)3延遲觸發(fā)4序列觸發(fā)5限定觸發(fā)6計數(shù)觸發(fā)7毛刺觸發(fā)1034邏輯分析儀的顯示方式1狀態(tài)表顯示2反

8、匯編顯示3定時圖顯示4圖解顯示5影射圖顯示6分解模塊顯示1035邏輯分析儀的基本應(yīng)用1數(shù)字系統(tǒng)軟件測試用邏輯分析儀測試數(shù)字系統(tǒng)軟件，主要是在跟蹤數(shù)據(jù)流時，如何有選擇地捕獲有效數(shù)據(jù)，即如何設(shè)置正確的觸發(fā)字和觸發(fā)方式，建立合適的數(shù)據(jù)顯示窗口。2微處理器測試在微機系統(tǒng)中，微處理器的數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線之間的時序關(guān)系對系統(tǒng)的可靠性是十分重要的。由于邏輯分析儀具有多個輸入通道，因此可同時將三組總線的信息進行采集、顯示，從而得出其定時關(guān)系。3測試數(shù)字集成電路將數(shù)字集成電路接入邏輯分析儀中，通過選擇適當(dāng)?shù)娘@示方式，得到具有一定規(guī)律得圖形。如果顯示不正常，可以通過顯示過程中不正確的圖形，找出邏輯錯誤的位置。4數(shù)字系統(tǒng)故障診斷要查找并確定數(shù)字系統(tǒng)產(chǎn)生錯誤的原因，可選擇能生成多路測試數(shù)據(jù)的儀器，把該測試數(shù)據(jù)加到被測電路中并由邏輯分析儀測量其響應(yīng)。邏輯故障使用工具范圍從專用協(xié)議分析儀到通用的圖形發(fā)生器和可進行復(fù)雜設(shè)計的分析儀。1036模塊化的邏輯分析儀現(xiàn)代邏輯分析儀的測量部分采用靈活的模塊結(jié)構(gòu)，插槽可插入各種模塊插件以完成要求的測試任務(wù)