第3章电子电路故障

1、第第3章章 时序电路测试算法时序电路测试算法第第3.1节节 基本概念基本概念u时序逻辑电路的特点时序逻辑电路的特点-时间迭代与空间迭代时间迭代与空间迭代u时序逻辑电路测试的基本原理时序逻辑电路测试的基本原理第第3.2节节 迭接电路法迭接电路法u基本概念基本概念-时间迭代变为空间迭代时间迭代变为空间迭代u同步时序电路的空间迭代同步时序电路的空间迭代u异步时序电路的空间迭代异步时序电路的空间迭代第第3.3节节 状态变迁检查法状态变迁检查法u初始状态的设置初始状态的设置-复原序列与引导序列复原序列与引导序列u状态的识别状态的识别-区分序列区分序列u故障测试故障测试u区分序列的存在性区分序列的存在性电

2、子科大电子科大CATCAT室室第第3.1节节 基本概念基本概念 时序电路又称为时序系统，时序机器，有限状态机，有限自动机等；时序电路又称为时序系统，时序机器，有限状态机，有限自动机等；时序逻辑电路的特点：输出不仅与当前输入有关，而且与输入序列前面的状态有关；时序逻辑电路的特点：输出不仅与当前输入有关，而且与输入序列前面的状态有关；时序电路的一般模型：时序电路的一般模型：组合电路组合电路时序电路时序电路存储器或延迟线存储器或延迟线组合电路组合电路C内部状态内部状态S=S1,S2,SJ输入输入输出输出X=x1,x2,xnZ=z1,z2,zmY激励矢量激励矢量-改变内部状态改变内部状态 Y=Y1,Y

3、2,Ysy状态矢量状态矢量y=y1,y2,yp时钟时钟cp复位信号复位信号R电子科大电子科大CATCAT室室u时序电路工作特性的描述时序电路工作特性的描述-状态转换状态转换状态表状态表方法方法功能描述功能描述. （逻辑图是结构描述）（逻辑图是结构描述）状态图状态图例：有一时序电路：状态例：有一时序电路：状态S（S1，S2，S3），输入），输入X（x1,x2,x3），输出），输出Z（Z1，Z2）其工作特性可用状态表和状态图描述如下：其工作特性可用状态表和状态图描述如下：第第3.1节节 基本概念基本概念输入x现态S下态/ 输出x1x2x3S1S2S3S2/Z2S1/Z2S3/Z1S2/Z1S1/Z

4、1S1/Z1S1/Z2S2/Z2S2/Z1S1S2S3x1/Z2x3/Z1x2/Z1x3/Z1S1/Z1+ x2/Z2测试的基础测试的基础电子科大电子科大CATCAT室室测试的基本步骤：测试的基本步骤：u建立被测电路的初始状态；建立被测电路的初始状态；u当电路稳定时，加入测试矢量；当电路稳定时，加入测试矢量；u观察电路稳定时的输出响应；观察电路稳定时的输出响应；u重复上述步骤，直到故障在输出端出现为止。重复上述步骤，直到故障在输出端出现为止。测试方法：测试方法：u结构性测试结构性测试-迭接电路法；迭接电路法；u功能性测试功能性测试-状态变迁检查法。状态变迁检查法。第第3.1节节 基本概念基本概

5、念电子科大电子科大CATCAT室室第第3.2节节 迭接电路法迭接电路法u基本思想：基本思想：时序电路的时间迭代时序电路的时间迭代组合电路的空间迭代组合电路的空间迭代组合电路测试方法组合电路测试方法u迭接方法：迭接方法：每一个状态等效一个组合电路，迭代次数每一个状态等效一个组合电路，迭代次数 状态数，否则无解；状态数，否则无解；u迭代模型：迭代模型：C(0)C(1)C(m)S0S1输入输入 x(0)y(0)初始状态矢量初始状态矢量输出输出Z(0)y(0)激励矢量激励矢量y(1)状态矢量状态矢量输入输入x(1)输入输入x(m)输出输出Z(1)y(1)激励矢量激励矢量y(2)状态矢量状态矢量y(m)

6、状态矢量状态矢量输出输出Z(m).电子科大电子科大CATCAT室室第第3.2节节 迭接电路法迭接电路法同步时序迭代的通路敏化法同步时序迭代的通路敏化法u方法方法：一面迭代，一面敏化，直到将故障算子敏化到输出端为止。：一面迭代，一面敏化，直到将故障算子敏化到输出端为止。u例例：如图有两个：如图有两个D触发器的时序电路触发器的时序电路输入输入：x状态状态：y1y2 (00,01,10,11)状态矢量状态矢量：y1,y2激励函数激励函数：输出矢量输出矢量：求求：F-s-a-1的测试的测试222121yxxyYyxxyY1yxZ X F s-a-1 xx1y1y2y1y1y2y2y2y2xy1yx2y

7、x2xyDDDDCP复位复位R1D2D1yxZ Y1Y2电子科大电子科大CATCAT室室第第3.2节节 迭接电路法迭接电路法解：解：初始化：初始化：加复位脉冲加复位脉冲Ry=y1(0)=0,y2(0)=0迭接敏化过程：迭接敏化过程：C(0)C(1)C(2)C(3)SSSy1(0)=0y2(0)=0DDDDDDDDDX(0)=1Z(0)=1X(2)=1X(1)=1Z(2)=D结束结束Z(1)=1Y1(0)y2(1)Y1(2)y1(2)Y1(1)y1(1)Y2(0)Y2(2)Y2(1)y2(2)t0时段时段t2时段时段t1时段时段电子科大电子科大CATCAT室室第第3.2节节 迭接电路法迭接电路法

8、迭代过程描述：迭代过程描述：t0时段：时段：y1(0)=0, y2(0)=0-对对F s-a-1形成形成 算子；算子；按敏化要求：对与门有按敏化要求：对与门有 x(0)=1激励函数为：激励函数为：t1时段：时段：y1(1)=0, y2(1)= 按敏化要求：对与门有按敏化要求：对与门有 x(1)=1激励函数为：激励函数为：D未敏化到输出端111)0(001)0(00001)0(1222121yxZDDyxxyYyxxyYD未敏化到输出端111) 1 (01) 1 (01) 1 (1222121yxZDDDyxxyYDDDyxxyY电子科大电子科大CATCAT室室第第3.2节节 迭接电路法迭接电路

9、法t2时段：时段：y1(2)= , y2(2)= 按敏化要求：对与门有按敏化要求：对与门有 x(2)=1激励函数为：激励函数为：所以，测试为：所以，测试为：T=R，X=111；110-无无F-s-a-1故障测试；故障测试；T=R，X=111；111-F s-a-1故障测试；故障测试；如果，如果，结束敏化到输出端,1)2(01)2(01)2(1222121DDyxZDDDyxxyYDDDyxxyYDD不能敏化都未能敏化到输出端则sk2电子科大电子科大CATCAT室室第第3.3节节 状态变迁检查法状态变迁检查法1.基本思想基本思想利用时序逻辑的状态图或状态表，检查在一定条件下是否进入规定状态，并输

10、出利用时序逻辑的状态图或状态表，检查在一定条件下是否进入规定状态，并输出正确的信息。从而得出电路的测试。正确的信息。从而得出电路的测试。2.基本方法基本方法主要寻求三个基本序列：主要寻求三个基本序列：(1)同步序列或引导序列同步序列或引导序列-使处于任意状态下的被测电路复位（同步或引导）到使处于任意状态下的被测电路复位（同步或引导）到一个已知的初始状态，以便从该初始状态开始对电路进行测试；一个已知的初始状态，以便从该初始状态开始对电路进行测试；(2)区分序列区分序列-根据被测电路的输出来识别其初始状态及中间状态；根据被测电路的输出来识别其初始状态及中间状态；(3)测试序列测试序列-由同步序列和

11、区分序列，得出被测电路的状态转换及正常输出和由同步序列和区分序列，得出被测电路的状态转换及正常输出和故障响应，从而得出测试；故障响应，从而得出测试；3.测试测试（1）时序状态初始化）时序状态初始化状态初始化状态初始化-测试寻求的起点测试寻求的起点电子科大电子科大CATCAT室室第第3.3节节 状态变迁检查法状态变迁检查法同步序列：同步序列：只注重状态变迁，而不注重输出响应就可只注重状态变迁，而不注重输出响应就可将时序电路引导到已知的复位状态。简单，将时序电路引导到已知的复位状态。简单，但某些时序电路没有同步序列；但某些时序电路没有同步序列；状态初始化方法状态初始化方法引导序列：引导序列：既注重

12、状态变迁，又注重输出响应，即可既注重状态变迁，又注重输出响应，即可将时序电路引导到一个已知状态。时序电路将时序电路引导到一个已知状态。时序电路均有引导序列；均有引导序列； 电子科大电子科大CATCAT室室第第3.3节节 状态变迁检查法状态变迁检查法1.同步序列同步序列-同步树同步树例例1：有一时序电路的状态变迁表及状态图有一时序电路的状态变迁表及状态图（A,B,C,D）初始不确定性状态初始不确定性状态 (B,A,C）（A,C,D）（B,A） (C,A,D） (B,A,C) （A,D）（B） （A,C） （B,C） （A）最短同步序列：最短同步序列：x=000 B态态最短同步序列：最短同步序列：

13、x=111 A态态输入输入x状态状态/输出输出q/z状态状态qABCDB/010B/1C/1A/1D/0C/0A/1A/0ADBC0/00/11/10/11/11/01/00/0 x/z切枝切枝切枝切枝0000011111电子科大电子科大CATCAT室室第第3.3节节 状态变迁检查法状态变迁检查法并不是一切时序电路都有同步序列并不是一切时序电路都有同步序列例例2：有一时序电路的状态变迁表及状态图有一时序电路的状态变迁表及状态图（A,B,C,D）初始不确定性状态初始不确定性状态 (A,B,C,D）（A,B,C,D） 切枝切枝 切枝切枝此电路无同步序列！此电路无同步序列！没有同步序列的时序电路只能

14、用没有同步序列的时序电路只能用引导序列引导到一已知状态。引导序列引导到一已知状态。输入输入x状态状态/输出输出q/z状态状态qABCDB/110A/0A/1C/0B/0D/1C/1D/0ADBC1/00/11/10/10/11/00/0 x/z0110/00/01/1电子科大电子科大CATCAT室室第第3.3节节 状态变迁检查法状态变迁检查法2.引导序列引导序列仍以例仍以例2： （A,B,C,D）初始不确定性状态初始不确定性状态 (A,C)0,(B,D)1 （B,D)0,(A,C)1 (B)1,(C)0,(A)0,(D)1 (D,B)0,(A,C)1 (A)0,(D)1,(B)1,(C)0 (

15、A,C)1,(B,D)0 引导序列：引导序列：x=00初始状态初始状态输出响应输出响应中间状态中间状态引导状态引导状态 A 10 B A B 01 A B C 00 C C D 11 D D引导序列：引导序列：x=10初始状态初始状态输出响应输出响应中间状态中间状态引导状态引导状态 A 01 D D B 11 A B C 00 B A D 10 C C输入输入x状态状态/输出输出q/z状态状态qABCDB/110A/0A/1C/0B/0D/1C/1D/0ADBC1/00/11/10/10/11/00/0 x/z0110/00/01/10011电子科大电子科大CATCAT室室第第3.3节节 状态

16、变迁检查法状态变迁检查法3.状态识别状态识别-区分序列区分序列区分序列用于区分时序电路的各个状态特征，以识别电路的区分序列用于区分时序电路的各个状态特征，以识别电路的故障。故障。区分序列与引导序列的作法相同，有时引导序列就是区分区分序列与引导序列的作法相同，有时引导序列就是区分序列。但引导注重引导的最后状态，而区分序列序列。但引导注重引导的最后状态，而区分序列注重初始状态，中间状态和终止状态。注重初始状态，中间状态和终止状态。仍以例仍以例1： （A,B,C,D）初始不确定性状态初始不确定性状态 (AB)1(BC)0（AD)0(AC)1（B)0(B)1(AB)1 (A)0(C)1(C)1(D)0

17、 (BC)0(B)0(A)1 (A)0(A)1(AD)1 区分序列区分序列输入输入x状态状态/输出输出q/z状态状态qABCDB/010B/1C/1A/1D/0C/0A/1A/0ADBC0/00/11/10/11/11/01/00/0 x/z000111电子科大电子科大CATCAT室室第第3.3节节 状态变迁检查法状态变迁检查法区分序列区分序列 01初始状态初始状态1X=1X=0中间状态中间状态终止状态终止状态输出响应输出响应ABCB/0DB/1A/1C/1C/0A/0C/111D/0100001区分序列区分序列 01 能实现对能实现对A/B/C/D状态进行区分状态进行区分 ！电子科大电子科大

18、CATCAT室室第第3.3节节 状态变迁检查法状态变迁检查法4.测试序列测试序列根据同步（或引导序列）和区分序列即可求出测试序列；根据同步（或引导序列）和区分序列即可求出测试序列；仍以例仍以例1为例：为例：有同步序列：有同步序列：X=000电路复位到状态电路复位到状态B； 区分序列：区分序列：X=01能区分状态能区分状态A/B/C/D；测试过程：测试过程：先输入同步序列先输入同步序列X=000 B态态 输出输出Z=11（B C）Z=10（C A） Z=01（A C），到此识别了），到此识别了A，B，C 三态，而三态，而D态未识别，由状态表可见，态未识别，由状态表可见，加入转移序列加入转移序列

19、X=1，则，则C D，且，且Z=0， Z=00（D D）。全部状态）。全部状态A，B，C，D被识别！被识别！所以有所以有测试序列测试序列：T=000010101101；XXX111001000如输入如输入/输出符合上序列，则无故障；如不同，则有故障。输出符合上序列，则无故障；如不同，则有故障。X=01X=01X=01X=01BABCB电子科大电子科大CATCAT室室第第3.3节节 区分序列的存在性区分序列的存在性从上述例子中，可以看出区分序列是求得测试的关键。是否一切时序电路都有区分序从上述例子中，可以看出区分序列是求得测试的关键。是否一切时序电路都有区分序列呢？现在讨论区分序列的存在性问题。

20、列呢？现在讨论区分序列的存在性问题。有时序电路：有时序电路：ZQQQzzZqqQZQM映射到输出是输出函数将映射到状态是下一状态的函数将是输出的有限集是状态的有限集是输入的有限集其中,.,.,.,212121csQz电子科大电子科大CATCAT室室第第3.3节节 区分序列的存在性区分序列的存在性ix若对于一切输入若对于一切输入且有：且有：则，该电路的则，该电路的qi1与与qi2两个状态是两个状态是xi可并的，可并的，xi可并的时序电路没有区可并的时序电路没有区分序列。分序列。ZxqxqQxqxqiiiiixii映射到映射到)()()()(2121电子科大电子科大CATCAT室室第第3.3节节

21、区分序列的存在性区分序列的存在性例：有一时序电路，其状态表为：例：有一时序电路，其状态表为：ABCXq/zq01C/0C/0A/1A/0B/1B/1(A,B,C) 初始不确定性状态初始不确定性状态C0A1引导引导A0B1引导引导A1C0B1A0C0C0同步同步A0B1000111显然：显然：10为同步序列，复位到为同步序列，复位到C态；态； 0或或1为引导序列：为引导序列：加加0-如输出为如输出为1，则引导到，则引导到A态；态； 如输出为如输出为0，则引导到，则引导到C态；态；加加1-如输出为如输出为1，则引导到，则引导到B态；态； 如输出为如输出为0，则引导到，则引导到A态；态；由于由于0)

22、 0() 0() 0() 0(BACBA1) 1() 1() 1() 1(CBBCB所以，所以，A，B两态在两态在x=0可并于可并于C态；态；所以，所以，B，C两态在两态在x=1可并于可并于B态；态；因此，该电路无区分序列因此，该电路无区分序列电子科大电子科大CATCAT室室第第3.3节节 区分序列的存在性区分序列的存在性如果用引导序列作区分序列：如果用引导序列作区分序列： 如用如用0作引导序列，则有：作引导序列，则有：原态原态 终止态终止态 输出输出 A C0 0 B C0 0 C A1 1 如用如用01作区分序列，作区分序列，则有；则有；原态原态中间态中间态终止态终止态输出输出 A C0 B1 01 B C0 B1 01 C A1 A0 10进一步证明了该电路虽然有同步序列和引导序列，但无区分序列。进一