电子测量 杜志勇 王鲜芳 第8章

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1、第8章数据域测量技术8.1数据域测试的基本概念8.2数据域测量技术8.3逻辑分析仪8.1数据域测试的基本概念在测量仪表中，数字化的测量方法不仅比传统的模拟的测量方法精度高、测试功能更强，而且还易于实现测试的智能化和自动化。为了解决数字设备在研制和生产、检修中的测试问题，一种新的测试技术便应运而生了.由于这些设备的信息载体主要是二进制数，为了区别时域和频域的测量，常把这一类测试技术称为数据域测试技术。8.1.1数据域测试的特点数据域测试的对象主要是数字系统，包括芯片、印刷电路板（PCB）、设备乃至系统。与传统的测试相比较，数据域测试有许多优点。（

2、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）信息传递方式的多样化。（5）数字电路的可测性设计和内在自测性设计技术。数据域测试技术的最新发展之一是无接触测试，即在测试仪器与被测板之间没有接触，省去了各种测试夹具及连接器。目前已被采用的有自动视觉测试仪（AVT）和热图像处理等技术。8.1.2数字信号的特点（1）数字信号一般为多路。（2）数字信号按时序传递。（3）数字信号的传递方式。（4）数字信号的非周期性。（5）数字信号频率范围宽。8.2数据域测量技术8.2.1简单逻辑电路的简易测试数字电路是以“0”、“1”组

3、成的数字信号为目的的电路，他们由与门、或门、非门和各类触发器组成。因此，确认电路电平的高低是否符合逻辑的规定，逻辑关系是否正确，当输入变化时，电路翻转是否正确，都是研究数字电路的基本任务。对于较简单的数字电路，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量仪器来进行测试。被测电平的高低可以用小灯泡或发光二极管（LED）的亮暗以及小喇叭发声的强弱来检测。1.基本逻辑部件的测试(a)与门(b)或门(c)非门图8.1基本逻辑元件的测试对基本部件的测试可以用8.1的电路来进行，其中（a）、（b）、（c）分别为测试与门、或门和

4、非门的电路。输入信号与发光二极管亮暗的真值表如表8-1所示。如果发光二极管的亮灭与表中不同，则认为电路功能可能有错。器件输入组合K2置1K2置2与门0011011亮亮亮灭灭灭灭亮或门0011011亮灭灭灭灭亮灭亮非门01灭亮表8-1基本逻辑元件测试真值表8.2.2穷举法和随机测试1.穷举测试法在基本逻辑元件测试中，我们看到，数字电路测试的实质。就是对n个输入端加入2n个可能的组合信号，然后观察输出是否正确。如果对所有的输入信号，输出信号的逻辑关系都正确，则这个数字电路是正确的。如果输出的逻辑关系不正确，这个数字电路作为参考电路。两电路加上相同的

5、测试数据流，对它们的输出进行比较。如果两电路输出数据流始终相同，则证明被测电路是正确的，否则被测电路是错误的。根据这个比较结果，给出“合格/失效”的指示。穷举测试法如图8.2所示。穷举测试法的优点是能够100%的测试出故障，但是测试时间随着输入端n的增加呈指数增加。例如，n=4时，2n=16，即输入端数为4时，输入信号有16种可能的组合情况；n=8时，2n=256；n=16时，2n=65536。以此类推，当n很大时，穷举测试所需的时间太长导致无法使用，因此，近年来又提出了伪穷举测试技术。有兴趣的读者可以找一下这方面的资料。穷举测试矢量产生被测电

6、路参考电路比较图8.2穷举测试示意图2.随机测试法将图8.2种的“穷举测试矢量产生”电路换成“随机测试矢量产生”电路，该图即成为随机测试法的原理框图。图中的“测试矢量产生”产生的就是测试的矢量数据流。它能够随机的产生输入2n种组合的数据流，由它产生的随机或伪随机测试矢量序列同时加到被测电路和已知功能完好的参考电路中，对他们的输出响应进行比较，根据比较，给出评定。随机矢量产生器可以由软件也可以由硬件构成。8.3逻辑分析仪逻辑分析仪是属于总线分析仪一类的数据域测试仪器。它主要用于查找总线（或多线）相关故障，是数据域测试中使用最广泛的一种仪器。8.3

7、.1逻辑分析仪的基本组成逻辑分析仪的基本结构组成如图8.3所示。图8.3逻辑分析仪的基本组成由图8.3可见，逻辑分析仪主要由数据捕获和数据显示两部分组成。数据捕获部分用来捕获并存储要观察的数据。其中数据输入部分将各通道的输入变换成相应的数据流：而触发产生部分则根据数据捕获方式，在数据流中搜索特定的数据字。当搜索到特定的数据字时，就产生触发信号以控制数据存储器开始存储有效数据或停止存储数据，以便将数据流进行分块。数据显示部分则将存储器里的有效数据以多种显示方式显示出来，以便对捕获的数据进行分析。整个系统的工作受外时钟或内时钟的控制。8.3.2逻辑

8、分析仪的触发方式正常运行的数字系统中的数据流是很长的，各数据流的逻辑状态也各不相同，而存储数据的存储容量和显示数据的屏幕尺寸是有限的。因此要全部一个不