电子教案电子测量技术第10章

1、第10章 数据域测试技术10.1概述为了解决数字设备、计算机及LSI、VLSI电路在研制、生产和检修中的测试问题，一种新的测试技术应运而生，由于被测系统的信息载体主要是二进制数据流，为了区别时域或频域的测量，常把这一类测试技术称为数据域测试技术。1011数据域测试的基本概念1数据域测试特点 (1) 被测信号持续时间短。 (2) 被测信号故障定位难。 (3) 被测信号的非周期性。（4）信息传递方式多样化。（5）外部测试点少。2数据域测试主要目标 数据域测试的目标，一是确定系统中是否存在故障，称为合格/失效测试，或称故障检测；二是确定故障的位置，称为故障定位。 3数据域测试的方法对数字系统进行测试

2、的基本做法是：从输入端加激励信号，观察由此产生的输出响应，并与预期的正确结果进行比较，一致则表示系统正常；不一致表示系统有故障。一般有穷举测试法、功能测试法、结构测试法和随机测试法。4数据域测试的步骤一般分三个阶段进行：测试生成、测试评价和测试实施。测试生成阶段产生满足故障覆盖要求的测试图形或测试码；测试评价阶段评价产生的测试图形的有效性；测试实施阶段则利用测试仪把测试码加到实际的被测电路，同时检测电路响应，通过分析和比较给出测试结果。 LSI测试系统的简化框图测试系统总线测试程序输入计算机测试结果输出时钟发生器实效存储器逻辑比较器电平比较器参考电压被测电路图形发生器波形合成器驱动器5数据域测

3、试主要设备数据域测试的主要设备有：逻辑笔和逻辑夹、逻辑分析仪、特征分析仪、激励仪器、微机及数字系统故障诊断仪、在线仿真仪、数据图形产生器、微型计算机开发系统、印制电路板测试系统等。1012数字系统的故障和故障模型1失效和故障 当系统提供的服务违背了技术规范，或者偏离了其预定功能时，表示系统已失效。失效的根源是故障，但故障并不等于失效。2发生故障的原因数字电路发生故障的原因有两类：一类是由设计原因引起的，它包括设计规范有错误或含糊不清、设计人员进行了违背规范的设计等，这类故障主要依靠设计人员通过逻辑正确性验证来消除。另一类故障是由物理原因引起的，称为物理故障。例如在制造期间焊点开路、接线开路和短

4、路、管脚短路和断裂等；在存储期间由于温度、湿度和老化等因数引起的故障。 3故障特征的描述（1）故障性质（2）故障的值（3）故障的范围（4）故障的持续时间4故障模型（1）建立故障模型的作用（2）对故障模型的要求（3）常见故障模型 固定故障模型 晶体管故障模型 门级故障模型 功能块级故障模型 存储故障模型 可编程逻辑阵列故障模型 微处理器故障模型 临时故障模型10.2 逻辑电路的简易测试对于一般的逻辑电路，如分立元件、中小规模集成电路及数字系统的部件，可以利用示波器、逻辑笔、逻辑比较器和逻辑脉冲发生器等简单而廉价的数据域测试仪器进行测试。 1021逻辑电平测试设备1逻辑笔的基本组成被测信号输入输入

5、保护电路高电平比较器低电平比较器高电平脉冲扩展低电平脉冲扩展指示驱动电路高电平指示灯+5V低电平指示灯2逻辑笔的应用逻辑笔可用于判断某一端点的逻辑状态。逻辑笔有两只指示灯，红灯指示逻辑“1”（高电平），绿灯指示逻辑“0”（低电平）。逻辑笔具有记忆功能，如测试点为高电平时，红灯亮，此时，即使将逻辑笔离开测试点，该灯仍继续亮，以便记录被测状态。当不需记录此状态时，可扳动逻辑笔的复位开关使其复位。 10.3 逻辑分析仪1031概述随着数字系统复杂程度的增加，尤其是微处理器的高速发展，采用简单的逻辑电平设备测试已经不能满足测试要求了。逻辑分析仪对于数据有很强的选择能力和跟踪能力，能满足数字域测试的各种

6、要求，成为数字系统进行逻辑分析的重要工具。1逻辑分析仪的主要特点（1）以荧光屏显示的方式表示出数字系统的运行情况，便于观察。（2）有足够多的输入通道。可同时检查32、64路甚至更多路信号。（3）具有多种灵活的触发方式，确保对被观察数据流的准确定位。（4）具有记忆功能，可以观测单次及非周期性数据信息，并可诊断随机故障。（5）具有限定功能，可对数据进行挑选，删除无关数据。（6）具有多种显示方式。如可用字符、助记符、汇编语言显示程序；用二进制、八进制、十进制、ASC码等显示数据；用定时图显示信息之间的时序。（7）具有可靠的毛刺检测能力。2逻辑分析仪的分类逻辑分析仪按其工作特点，可分为逻辑状态分析仪和

7、逻辑定时分析仪两大类。这两类分析仪的基本结构是相同的，二者的主要区别在于显示方式和定时方式不同。逻辑状态分析仪主要用于系统的软件测试。 逻辑定时分析仪主要用于数字系统的硬件测试。 3逻辑分析仪与传统示波器的比较示波器和逻辑分析仪都是常用的时域测试工具，但它们的测试对象、测试方法、显示方式、触发方式等都是不同的。如表10.2所示。 1032逻辑分析仪的基本组成被测数据输入变换电路数据存储触发产生数据显示电路时钟选择外时钟内时钟CRT数据捕获部分数据显示部分1033逻辑分析仪的触发方式1组合触发2手动触发3延迟触发4序列触发5限定触发6计数触发7毛刺触发1034逻辑分析仪的显示方式1状态表显示2反

8、汇编显示3定时图显示4图解显示5影射图显示6分解模块显示1035逻辑分析仪的基本应用1数字系统软件测试用逻辑分析仪测试数字系统软件，主要是在跟踪数据流时，如何有选择地捕获有效数据，即如何设置正确的触发字和触发方式，建立合适的数据显示窗口。2微处理器测试在微机系统中，微处理器的数据总线、地址总线和控制总线之间的时序关系对系统的可靠性是十分重要的。由于逻辑分析仪具有多个输入通道，因此可同时将三组总线的信息进行采集、显示，从而得出其定时关系。3测试数字集成电路将数字集成电路接入逻辑分析仪中，通过选择适当的显示方式，得到具有一定规律得图形。如果显示不正常，可以通过显示过程中不正确的图形，找出逻辑错误的位置。4数字系统故障诊断要查找并确定数字系统产生错误的原因，可选择能生成多路测试数据的仪器，把该测试数据加到被测电路中并由逻辑分析仪测量其响应。逻辑故障使用工具范围从专用协议分析仪到通用的图形发生器和可进行复杂设计的分析仪。1036模块化的逻辑分析仪现代逻辑分析仪的测量部分采用灵活的模块结构，插槽可插入各种模块插件以完成要求的测试任务