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当今信息社会,数字集成电路和计算机技术日益普及和发展,系统(xìtǒng)越来越庞大和复杂,为确保数字电路和系统(xìtǒng)的性能和可靠性,前面讨论的时域、频域及调制域的测量,对于复杂的数字电路和集成电路,前述测量方法无法达到测量目的,所以就要求对数字电路和系统(xìtǒng)中的数据信息进行测量,这种测试技术统称为数据域测试技术。本章主要讲述数据域的基本概念、数据域测试系统(xìtǒng)和测量仪器、重点掌握逻辑分析仪的原理、使用及数据域测试技术的具体应用。9.1.1数据域测试的基本概念1、数据信息—数据流首先要明确所测数字信号的种类:①信息:只有两种逻辑状态的二进制符号(1/0或高低电平)。②数据字:多位二进制信息组合构成的一个数据。③数据流:大量数据字有序的集合。数据信息除了用离散的时间作为自变量外,还可以用事件序列作为自变量。在数据域分析中,通常关注的不是每条信号线上的电压的确切数值,而只需要知道处于低电平还是高电平以及各信号互相配合在整体上表示(biǎoshì)什么意义。通常认为数据域分析是研究数据流、数据格式、设备结构和用状态空间概念表征的数字系统的特征。2、数字系统的特点:①数字信号通常按时序传递。②信号几乎都是多位传输的。③信息的传输方式多种多样。④数字信号的速度变化范围很宽。⑤信号往往是单次的或非周期性的。⑥数字系统故障判别与模拟系统不同。3.数据域测试特点①,数字系统的响应与激励之间不是简单的线性关系。②,随着(suízhe)数字集成电路集成度增长,常常不得不依靠少数外部测试点上所得到的有限测试结果去推断电路内部所发生的复杂过程。③,在微机化数字系统中,除了由于硬件故障引起外部信息错乱外,还可能由于软件问题而导致异常输出。④,在一个数字系统的某一点上所发生的事件,往往经过若干个内部工作循环以后,才会在另一点或输出端有所表现,甚至可能毫无表现。⑤,由于数字信息几乎都是多位传输的,且数据流往往很长,许多信号仅发生一次,而其中(qízhōng)可能只有一位,甚至只在某一瞬时出错,造成故障和出错不易辨认和捕获。数据域测试的任务(rènwu)与故障类型失效:由于焊点开路,接线开路或短路等缺陷导致系统或电路(diànlù)产生错误的运作,称为失效。缺陷和故障两者之间不是一一对应的,有时一个缺陷可等效于多个故障。出错或错误:因故障而导致电路(diànlù)输出不正常,称出错或错误。电路(diànlù)中的故障或错误不一定立即引起错误,如电路(diànlù)中某引线发生固定为1的故障,而该引线的正确逻辑也为1,则电路(diànlù)虽发生故障,却未表现错误。2)对数字电路和或系统的性能测试分两类:一类是参数测试:对表征被测器件性能的静态(直流)、动态(交流)参数的测试;二类(èrlèi)是功能测试:对表征被子测器件性能的逻辑功能的测试。对被测电路或系统的测试频率维持在被测系统或电路的功能性操作频率水平,这种测试称为“真速测试”(AtSpeedTesting)。可由测试器直接驱动的输入称为主输入(PrimaryInput),可以由测试器直接检测的输出称为主输出(PrimaryOutput)。如果在被测对象的主输入处同时施加一组数据侦查或诊断出了故障α,则称这组数据是故障α的测试图形(TestPattern)或测试矢量(TestVector),或简称为一个测试。借助一定算法或工具,获得电路测试矢量的过程叫做(jiàozuò)测试生成。常将一个测试所侦查的故障数与电路总故障数之比定为故障覆盖率。2、故障模型为了便于研究故障,须对故障进行分类,归纳出典型的故障,这个过程叫做故障的模型化。模型化故障是代表一类对电路或系统有类似(lèisì)影响的典型故障。(1)固定型故障固定型故障(StuckFaults)模型主要反映电路或系统中某一信号线的不可控性,即在系统运行过程中总是固定在某一逻辑值上。如果该线(或该点)固定在逻辑高电平上,则称之为固定1故障(stuck-at-1),简记为s-a-1;如果该线固定在逻辑低电平上,则称之为固定0故障(stuck-at-0),简记为s-a-0。(2)延迟故障所谓延迟故障,这就是指因电路延迟超过允许值而引起的故障。时延测试需要验证电路中任何通路的传输延迟,均不能超过系统时钟周期。(3)桥接故障桥接故障可以表达两根或多根信号线之间的短接故障,这是一种MOS工艺中常出现的缺陷。按桥接故障发生的物理位置分为两大类,一类是元件输入(shūrù)端间的桥接故障,另一类是元件输入(shūrù)端和输出端之间的桥接故障,后者常称为反馈式桥接故障。(4)暂态故障暂态故障(temporaryfaults)是相对固定型故障而言。它有两种类型,即瞬态故障(Tra