【文章內(nèi)容簡介】 隨機測試技術(shù) 一種非確定性的故障診斷技術(shù)，它是以隨機的輸入矢量作為激勵，把實測的響應(yīng)輸出信號與由邏輯仿真的方法計算得到的正常電路輸出相比較，以確定被測電路是否有故障。 ◆ 偽隨機測試 借助偽隨機序列進行隨機測試的方法 ◆ 關(guān)鍵問題 電子測量原理 第 55頁 1 隨機測試技術(shù) （ 1）原理概述 ◆ 隨機測試和偽隨機測試的優(yōu)缺點 優(yōu)點 ：測試生成簡單 缺點 ：一般難以保證 100%的故障覆蓋率，測試序列通常較長，測試的時間開銷較大 電子測量原理 第 56頁 1 隨機測試技術(shù) （ 2）偽隨機序列發(fā)生器 ◆ 常見的偽隨機序列 m序列 ◆ 產(chǎn)生 m序列的兩種電路 線性反饋移位寄存器和細 胞自動機 ① 線性反饋移位寄存器 （ LFSR） D1h1h2+ +...hn 2+D2Dn 1Dnhn 1+ x 0 x 1 x 2 x n 2 x n 1 x n輸出位流hi=1， 表示接通反饋線； hi=0， 表示斷開反饋線 電子測量原理 第 57頁 1 隨機測試技術(shù) ① 線性反饋移位寄存器 （ LFSR） 反饋系數(shù) hi在二元域上定義的多項式 h(x)= xn+h1xn－ 1+…+hn1x+1 稱為該線性反饋移位寄存器的 特征多項式 ◆ 既約多項式 ◆ 本原多項式 f(x)為 一既約多項式，且能整除多項 式 21 1nx ? ?而不能整除任何冪次低于 2n－ 1的任何 多項式 ◆ 以 n次本原多項式為特征多項式的 LFSR可產(chǎn)生周期為 2n－ 1的偽隨機序列 m序列 電子測量原理 第 58頁 1 隨機測試技術(shù) ② 細胞自動機 （ Celluar Automata,簡稱 CA） ◆ CA若干細胞組成的陣列 ◆ CA細胞的結(jié)構(gòu) 存儲元件 +組合邏輯塊 Function fMemoryxi(t )xi(t )xi(t + 1) xi + 1 (t )xi 1(t )CA細胞結(jié)構(gòu) 電子測量原理 第 59頁 1 隨機測試技術(shù) ② 細胞自動機 ◆ 馮 諾依曼鄰（ 3鄰） 某細胞的鄰僅為最靠近該細胞的左和右兩細胞 ◆ 零邊界條件 CA陣列中最左邊的細胞的左鄰和最右邊細胞的右鄰狀態(tài)設(shè)置為恒 ‘ 0’ Cell 0 Cell 1 Cell n...‘0 ’‘0 ’零邊界條件一維 CA 電子測量原理 第 60頁 1 隨機測試技術(shù) ② 細胞自動機 ◆ 在 3鄰下，第 i個細胞的次態(tài) xi(t+1)由第 i個細胞的現(xiàn)態(tài) xi(t)和它的左鄰和右鄰的現(xiàn)態(tài) xi1(t)、 xi+1(t)共同決定 11( 1 ) ( ( ) , ( ) , ( ) )i i i if t f x t x t x t???? 3鄰下任一細胞的次態(tài)由含它本身的 3個細胞共同決定，三個細胞的現(xiàn)態(tài)對應(yīng)從（ 000）至（ 111）共 8種取值，細胞 Ci在 8種取值下的次態(tài)由該細胞的組合邏輯塊對應(yīng)的組合函數(shù)決定，將每種組合函數(shù)對應(yīng)一種規(guī)則， 3鄰下每一細胞可有 28=256種規(guī)則 電子測量原理 第 61頁 1 隨機測試技術(shù) ② 細胞自動機 ◆ 規(guī)則的命名（以規(guī)則 90和 150為例） 7 6規(guī)則 9011111001014110 100 0110 1 116128 64 32185 3規(guī)則 150 0 000101001 0001 024112 01 0◆ 規(guī)則 90和規(guī)則 150的狀態(tài)轉(zhuǎn)換 1111( 1 ) ( ) ( )( 1 ) ( ) ( ) ( )i i ii i i ix t x t x tx t x t x t x t????? ? ?? ? ? ?規(guī)則 90 規(guī)則 150 電子測量原理 第 62頁 1 隨機測試技術(shù) ② 細胞自動機 ◆ 規(guī)則 90/150一維線性混合型 CA（ 90/150 1D LHCA） 可產(chǎn)生 m序列 DQDQDQDQDQ0 0 左至右 5個細胞分別使用規(guī)則 150、 150、 150、 150和 90，產(chǎn)生周期為 31的 m序列 電子測量原理 第 63頁 隨機測試和窮舉測試簡介 1 隨機測試技術(shù) ? 2 窮舉測試技術(shù) 電子測量原理 第 64頁 2 窮舉測試技術(shù) ◆ 定義 一個組合電路全部輸入值的集合，構(gòu)成了該電路的一個完備測試集。對 n輸入的被測電路，用 2n個不同的測試矢量去測試該電路的方法叫 窮舉測試方法 ◆ 窮舉測試方法的優(yōu)點 對非冗余組合電路中的故障提供 100%的覆蓋率 測試生成簡單 ◆ 窮舉測試方法的缺點 對多輸入電路，測試時間過長 ◆ 窮舉測試法一般用于主輸入不超過 20的邏輯電路 ① 窮舉測試技術(shù) 電子測量原理 第 65頁 2 窮舉測試技術(shù) ② 偽窮舉測試技術(shù) ◆ 偽窮舉測試的基本原理 設(shè)法將電路分成若干子電路，再對每一個子電路進行窮舉測試，使所需的測試矢量數(shù) N大幅度減少，即 N2n（ n為電路主輸入） ◆ 如何對電路進行分塊以盡可能減少測試矢量數(shù)目是偽窮舉測試的基本問題之一 電子測量原理 第 66頁 2 窮舉測試技術(shù) ◆ 偽窮舉測試的舉例 x1x2x3x4abG1G2G3yx3x4G2bx1x2abG1G3y偽輸入電子測量原理 第 67頁 數(shù)據(jù)域測試系統(tǒng) ? 1 系統(tǒng)組成 2 數(shù)字信號激勵源 電子測量原理 第 68頁 1 系統(tǒng)組成 數(shù)字信號源 被測數(shù)字系統(tǒng)邏輯分析特征分析時序參數(shù)測試◆ 數(shù)據(jù)域測試系統(tǒng)的組成 電子測量原理 第 69頁 1 系統(tǒng)組成 （ 1）數(shù)字信號源 ◆ 作用和功能 為數(shù)字系統(tǒng)的功能測試和參數(shù)測試提供輸入激勵信號 產(chǎn)生圖形寬度可編程的并行和串行數(shù)據(jù)圖形 產(chǎn)生輸出電平和數(shù)據(jù)速率可編程的任意波形 產(chǎn)生可由選通信號和時鐘信號控制的預(yù)先規(guī)定的數(shù)據(jù)流 電子測量原理 第 70頁 1 系統(tǒng)組成 （ 2）特征分析 ◆ 采用特征分析技術(shù)的必要性 對各節(jié)點逐一地測試與分析使測試成本巨增 受封裝的限制，從多節(jié)點觀察測試響應(yīng)受到限制 內(nèi)測試的需要 ◆ 特征分析技術(shù) 從被測電路的測試響應(yīng)中提取出“ 特征”（ Signature） ，通過對無故障特征和實際特征的比較進行故障的偵查和定位 電子測量原理 第 71頁 1 系統(tǒng)組成 （ 2）特征分析 ◆ 由 LFSR構(gòu)成的單輸入特征分析器 D1h1h2+ +...hn 1+D2Dn 1DnQhn+M+ x 0 x 1 x 2 x n 2 x n 1 x n輸入 輸出若 hi=0 表示連線斷開 ， 若 hi=1， 表示連線接通 電子測量原理 第 72頁 1 系統(tǒng)組成 （ 2）特征分析 ◆ 特征分析技術(shù)具有很高的檢錯率 當(dāng)測試序列足夠長時，特征分析的故障偵出率不低于 m211 ?， m為用作特征分析的 LFSR的長度。當(dāng) m=16 時，故障偵出率高達 % ◆ 由 LFSR構(gòu)成的多輸入特征分析器 (MISR) D Qh1h2hn 1...D QhnD Q被測電路主輸出電子測量原理 第 73頁 1 系統(tǒng)組成 （ 2）特征分析 ◆ 基于特征分析的數(shù)字系統(tǒng)故障診斷原理 測試激勵 被測電路輸入特征特征故障字典響應(yīng)比較 被測電路的無故障特征或某種故障下的特征可通過電路的邏輯模擬或故障模擬獲得 。 通過事前的模擬建立好特征 故障字典 ， 便可用于故障診斷 。 電子測量原理 第 74頁 1 系統(tǒng)組成 （ 3）邏輯分析 ◆ 邏輯分析用于測試和分析多個信號之間的邏輯關(guān)系 及時間關(guān)系 ◆ 邏輯分析儀的特點 通道數(shù)多 存儲容量大 可以多通道信號邏輯組合觸發(fā) 數(shù)據(jù)處理顯示功能強 電子測量原理 第 75頁 數(shù)據(jù)域測試系統(tǒng) 1 系統(tǒng)組成 ? 2 數(shù)字信號源 電子測量原理 第 76頁 2 數(shù)字信號源 （ 1） 數(shù)字信號源的結(jié)構(gòu) 存儲器多路器格式化器多路器格式化器輸出放大器通道0通道K存儲器nn11mm分離電路分配器序列寄存器分頻器外部時鐘起/ 停內(nèi)部時鐘和起/ 停產(chǎn)生地址計數(shù)器............輸出放大器......電子測量原理 第 77頁 2 數(shù)字信號源 （ 2） 數(shù)據(jù)的產(chǎn)生 ◆ 序列存儲器在初始化期間寫入了每個通道的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存儲器的地址由地址計數(shù)器提供。在測試過程中，在每一個作用時鐘沿上，計數(shù)器將地址加 1 ◆ 多路器可將多個并行輸入位轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)流。對于低速的數(shù)字信號源，多路器可以不要，從數(shù)據(jù)的每個數(shù)輸出可直接產(chǎn)生一個串行數(shù)據(jù)流 ◆ 格式化器將數(shù)據(jù)流與時鐘同步 ◆ 格式化器的輸出直接驅(qū)動輸出放大器，放大器的輸出電平可編程 電子測量原理 第 78頁 邏輯分析儀 主要內(nèi)容 : ? 邏輯分析儀的特點與分類 ? 邏輯分析儀的基本組成原理 ? 邏輯分析儀的觸發(fā)方式 ? 邏輯分析儀的顯示方式 ? 邏輯分析儀的主要技術(shù)指標(biāo)與發(fā)展趨勢 ? 邏輯分析儀的應(yīng)用 電子測量原理 第 79頁 邏輯分析儀的特點與分類 1. 邏輯分析儀的特點 : ? 輸入通道多 ? 數(shù)據(jù)捕獲能力強 ,具有多種靈活的觸發(fā)方式 ? 具有較大的存儲深度 ,可以觀察單次或非周期信號 ? 顯示方式豐富 ? 能夠檢測毛刺 電子測量原理 第 80頁 2. 邏輯分析儀的分類 : ? 按工作特點分類 : (1) 邏輯狀態(tài)分析儀 (2) 邏輯定時分析儀 ? 按結(jié)構(gòu)特點分類 : (1) 臺式邏輯分析儀 (2) 便攜式邏輯分析儀 (3) 外接式邏輯分析儀 (4) 卡式邏輯分析儀 電子測量原理 第 81頁 臺式邏輯分析儀 TLA 612 電子測量原理 第 82頁 便攜式邏輯分析儀 電子測量原理 第 83頁 卡式邏輯分析儀 電子測量原理 第 84頁 外接式邏輯分析儀 Agilent E9340A 電子測量原理 第 85頁 邏輯分析儀的組成原理 ? 邏輯分析儀的組成結(jié)構(gòu)如圖 111所示 ， 它主要包括數(shù)據(jù)捕獲和數(shù)據(jù)顯示兩大部分 。 信號 輸入 信號 外時鐘 采樣 數(shù)據(jù) 存儲 時鐘 選擇 內(nèi)時鐘 觸發(fā) 產(chǎn)生 顯示 控制 CRT 數(shù)據(jù)捕獲 數(shù)據(jù)顯示 邏輯分析儀原理結(jié)構(gòu) 門限電平設(shè)定 電子測量原理 第 86頁 邏輯分析儀的觸發(fā)方式 ? 數(shù)據(jù)流：邏輯分析儀對被測信號連續(xù)采樣獲得的一系列數(shù)據(jù)。 通道 1 通道 8 100….1 100….1 000….1 000….0 采樣時鐘 000….0 000….