数据信号的测量技术.ppt

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1、第9章数据信号的测量技术内容提要介绍数据域测试的特点和数字系统的故障描述；说明数据域测试的基本方法；对常用的数据域测试仪器逻辑笔、逻辑分析仪的电路构成和工作原理进行分析，并介绍数据域测试仪器的使用和测试方法。重点与难点重点：逻辑笔、逻辑分析仪的工作原理，使用数据域测试仪器进行测试的方法。难点：逻辑分析仪的触发和显示方式。9.1概述数据域测试技术中被测系统的信息载体主要是二进制数据流。数据域测试技术主要解决数字设备、计算机及LSI(大规模集成电路)、VLSI(超大规模集成电路)电路在研制、生产和检修中的测试问题。9.1.1数据域测试

2、的基本概念1．数据域测试特点被测信号持续时间短。被测信号故障定位难。被测信号的非周期性。信息传递方式多样化。外部测试点少。2．数据域测试主要目标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；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的基本方法是：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：测试生成测试评价测试实施LSI测试系统的简化框图计算

3、机时钟发生器图形发生器被测电路实效存储器逻辑比较器驱动器波形合成器电平比较器测试系统总线测试程序输入测试结果输出参考电压5．数据域测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。逻辑笔逻辑分析仪模块化逻辑分析仪9.1.2数字系统故障和故障模型1．失效和故障的定义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．发生故障的原因一类是由设计

4、原因引起，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．故障特征的描述故障性质故障的值故障的范围故障的持续时间4.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9.2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

5、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。常见的简易逻辑电平测试设备有逻辑笔和逻辑夹，逻辑笔用于测试单路信号，逻辑夹用于测试多路信号。9.2.1逻辑电平测试设备1．逻辑笔的基本组成图低电平指示灯高电平指示灯+5V输入保护电路高电平比较器低电平比较器低电平脉冲扩展高电平脉冲扩展指示驱动电路被测信号输入2．逻辑笔的应用(1)逻辑笔可用于判断某一端点的逻辑状态。（2）逻辑笔的选通脉冲只有选通脉冲到来后，逻辑笔才工作，此时红灯有指示。图9.3选通脉冲的作用9.3逻辑分析仪9.

6、3.1概述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要求，是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、ASCⅡ码等

7、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，可分为两大类。逻辑状态分析仪主要用于检测数字系统的工作程序。并用字符“0”和“1”、助记符或映射图等来显示被测信号的逻辑状态，其状态数据的采集与被测系统同步工作，逻辑状态分析仪主要用于系统的软件测试。逻辑定时分析仪用定时图方式显示状态信息，可显示各通道的逻辑波形，特别是各通道之间波形的时序关系。逻辑定时分析仪与被测系统异步工作，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9.3.2逻辑分析仪的基本组成逻辑分

8、析仪的基本结构方框如下图所示输入变换电路数据存储时钟选择触发产生被测数据数据显示电路数据显示部分CRT数据捕获部分外时钟内时钟2．逻辑分析仪的数据捕获数据捕获部分的作用是在测试的数据流中开个窗口，把有分析意义的数据存入逻辑分析仪的存储器中。捕获部分