第3章電子電路故障

1、第第3章章 時(shí)序電路測(cè)試算法時(shí)序電路測(cè)試算法第第3.1節(jié)節(jié) 基本概念基本概念u時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)-時(shí)間迭代與空間迭代時(shí)間迭代與空間迭代u時(shí)序邏輯電路測(cè)試的基本原理時(shí)序邏輯電路測(cè)試的基本原理第第3.2節(jié)節(jié) 迭接電路法迭接電路法u基本概念基本概念-時(shí)間迭代變?yōu)榭臻g迭代時(shí)間迭代變?yōu)榭臻g迭代u同步時(shí)序電路的空間迭代同步時(shí)序電路的空間迭代u異步時(shí)序電路的空間迭代異步時(shí)序電路的空間迭代第第3.3節(jié)節(jié) 狀態(tài)變遷檢查法狀態(tài)變遷檢查法u初始狀態(tài)的設(shè)置初始狀態(tài)的設(shè)置-復(fù)原序列與引導(dǎo)序列復(fù)原序列與引導(dǎo)序列u狀態(tài)的識(shí)別狀態(tài)的識(shí)別-區(qū)分序列區(qū)分序列u故障測(cè)試故障測(cè)試u區(qū)分序列的存在性區(qū)分序列的存在性電

2、子科大電子科大CATCAT室室第第3.1節(jié)節(jié) 基本概念基本概念 時(shí)序電路又稱為時(shí)序系統(tǒng)，時(shí)序機(jī)器，有限狀態(tài)機(jī)，有限自動(dòng)機(jī)等；時(shí)序電路又稱為時(shí)序系統(tǒng)，時(shí)序機(jī)器，有限狀態(tài)機(jī)，有限自動(dòng)機(jī)等；時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)：輸出不僅與當(dāng)前輸入有關(guān)，而且與輸入序列前面的狀態(tài)有關(guān)；時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)：輸出不僅與當(dāng)前輸入有關(guān)，而且與輸入序列前面的狀態(tài)有關(guān)；時(shí)序電路的一般模型：時(shí)序電路的一般模型：組合電路組合電路時(shí)序電路時(shí)序電路存儲(chǔ)器或延遲線存儲(chǔ)器或延遲線組合電路組合電路C內(nèi)部狀態(tài)內(nèi)部狀態(tài)S=S1,S2,SJ輸入輸入輸出輸出X=x1,x2,xnZ=z1,z2,zmY激勵(lì)矢量激勵(lì)矢量-改變內(nèi)部狀態(tài)改變內(nèi)部狀態(tài) Y=Y1,Y

3、2,Ysy狀態(tài)矢量狀態(tài)矢量y=y1,y2,yp時(shí)鐘時(shí)鐘cp復(fù)位信號(hào)復(fù)位信號(hào)R電子科大電子科大CATCAT室室u時(shí)序電路工作特性的描述時(shí)序電路工作特性的描述-狀態(tài)轉(zhuǎn)換狀態(tài)轉(zhuǎn)換狀態(tài)表狀態(tài)表方法方法功能描述功能描述. （邏輯圖是結(jié)構(gòu)描述）（邏輯圖是結(jié)構(gòu)描述）狀態(tài)圖狀態(tài)圖例：有一時(shí)序電路：狀態(tài)例：有一時(shí)序電路：狀態(tài)S（S1，S2，S3），輸入），輸入X（x1,x2,x3），輸出），輸出Z（Z1，Z2）其工作特性可用狀態(tài)表和狀態(tài)圖描述如下：其工作特性可用狀態(tài)表和狀態(tài)圖描述如下：第第3.1節(jié)節(jié) 基本概念基本概念輸入x現(xiàn)態(tài)S下態(tài)/ 輸出x1x2x3S1S2S3S2/Z2S1/Z2S3/Z1S2/Z1S1/Z

4、1S1/Z1S1/Z2S2/Z2S2/Z1S1S2S3x1/Z2x3/Z1x2/Z1x3/Z1S1/Z1+ x2/Z2測(cè)試的基礎(chǔ)測(cè)試的基礎(chǔ)電子科大電子科大CATCAT室室測(cè)試的基本步驟：測(cè)試的基本步驟：u建立被測(cè)電路的初始狀態(tài)；建立被測(cè)電路的初始狀態(tài)；u當(dāng)電路穩(wěn)定時(shí)，加入測(cè)試矢量；當(dāng)電路穩(wěn)定時(shí)，加入測(cè)試矢量；u觀察電路穩(wěn)定時(shí)的輸出響應(yīng)；觀察電路穩(wěn)定時(shí)的輸出響應(yīng)；u重復(fù)上述步驟，直到故障在輸出端出現(xiàn)為止。重復(fù)上述步驟，直到故障在輸出端出現(xiàn)為止。測(cè)試方法：測(cè)試方法：u結(jié)構(gòu)性測(cè)試結(jié)構(gòu)性測(cè)試-迭接電路法；迭接電路法；u功能性測(cè)試功能性測(cè)試-狀態(tài)變遷檢查法。狀態(tài)變遷檢查法。第第3.1節(jié)節(jié) 基本概念基本概

5、念電子科大電子科大CATCAT室室第第3.2節(jié)節(jié) 迭接電路法迭接電路法u基本思想：基本思想：時(shí)序電路的時(shí)間迭代時(shí)序電路的時(shí)間迭代組合電路的空間迭代組合電路的空間迭代組合電路測(cè)試方法組合電路測(cè)試方法u迭接方法：迭接方法：每一個(gè)狀態(tài)等效一個(gè)組合電路，迭代次數(shù)每一個(gè)狀態(tài)等效一個(gè)組合電路，迭代次數(shù) 狀態(tài)數(shù)，否則無解；狀態(tài)數(shù)，否則無解；u迭代模型：迭代模型：C(0)C(1)C(m)S0S1輸入輸入 x(0)y(0)初始狀態(tài)矢量初始狀態(tài)矢量輸出輸出Z(0)y(0)激勵(lì)矢量激勵(lì)矢量y(1)狀態(tài)矢量狀態(tài)矢量輸入輸入x(1)輸入輸入x(m)輸出輸出Z(1)y(1)激勵(lì)矢量激勵(lì)矢量y(2)狀態(tài)矢量狀態(tài)矢量y(m)

6、狀態(tài)矢量狀態(tài)矢量輸出輸出Z(m).電子科大電子科大CATCAT室室第第3.2節(jié)節(jié) 迭接電路法迭接電路法同步時(shí)序迭代的通路敏化法同步時(shí)序迭代的通路敏化法u方法方法：一面迭代，一面敏化，直到將故障算子敏化到輸出端為止。：一面迭代，一面敏化，直到將故障算子敏化到輸出端為止。u例例：如圖有兩個(gè)：如圖有兩個(gè)D觸發(fā)器的時(shí)序電路觸發(fā)器的時(shí)序電路輸入輸入：x狀態(tài)狀態(tài)：y1y2 (00,01,10,11)狀態(tài)矢量狀態(tài)矢量：y1,y2激勵(lì)函數(shù)激勵(lì)函數(shù)：輸出矢量輸出矢量：求求：F-s-a-1的測(cè)試的測(cè)試222121yxxyYyxxyY1yxZ X F s-a-1 xx1y1y2y1y1y2y2y2y2xy1yx2y

7、x2xyDDDDCP復(fù)位復(fù)位R1D2D1yxZ Y1Y2電子科大電子科大CATCAT室室第第3.2節(jié)節(jié) 迭接電路法迭接電路法解：解：初始化：初始化：加復(fù)位脈沖加復(fù)位脈沖Ry=y1(0)=0,y2(0)=0迭接敏化過程：迭接敏化過程：C(0)C(1)C(2)C(3)SSSy1(0)=0y2(0)=0DDDDDDDDDX(0)=1Z(0)=1X(2)=1X(1)=1Z(2)=D結(jié)束結(jié)束Z(1)=1Y1(0)y2(1)Y1(2)y1(2)Y1(1)y1(1)Y2(0)Y2(2)Y2(1)y2(2)t0時(shí)段時(shí)段t2時(shí)段時(shí)段t1時(shí)段時(shí)段電子科大電子科大CATCAT室室第第3.2節(jié)節(jié) 迭接電路法迭接電路法

8、迭代過程描述：迭代過程描述：t0時(shí)段：時(shí)段：y1(0)=0, y2(0)=0-對(duì)對(duì)F s-a-1形成形成 算子；算子；按敏化要求：對(duì)與門有按敏化要求：對(duì)與門有 x(0)=1激勵(lì)函數(shù)為：激勵(lì)函數(shù)為：t1時(shí)段：時(shí)段：y1(1)=0, y2(1)= 按敏化要求：對(duì)與門有按敏化要求：對(duì)與門有 x(1)=1激勵(lì)函數(shù)為：激勵(lì)函數(shù)為：D未敏化到輸出端111)0(001)0(00001)0(1222121yxZDDyxxyYyxxyYD未敏化到輸出端111) 1 (01) 1 (01) 1 (1222121yxZDDDyxxyYDDDyxxyY電子科大電子科大CATCAT室室第第3.2節(jié)節(jié) 迭接電路法迭接電路

9、法t2時(shí)段：時(shí)段：y1(2)= , y2(2)= 按敏化要求：對(duì)與門有按敏化要求：對(duì)與門有 x(2)=1激勵(lì)函數(shù)為：激勵(lì)函數(shù)為：所以，測(cè)試為：所以，測(cè)試為：T=R，X=111；110-無無F-s-a-1故障測(cè)試；故障測(cè)試；T=R，X=111；111-F s-a-1故障測(cè)試；故障測(cè)試；如果，如果，結(jié)束敏化到輸出端,1)2(01)2(01)2(1222121DDyxZDDDyxxyYDDDyxxyYDD不能敏化都未能敏化到輸出端則sk2電子科大電子科大CATCAT室室第第3.3節(jié)節(jié) 狀態(tài)變遷檢查法狀態(tài)變遷檢查法1.基本思想基本思想利用時(shí)序邏輯的狀態(tài)圖或狀態(tài)表，檢查在一定條件下是否進(jìn)入規(guī)定狀態(tài)，并輸

10、出利用時(shí)序邏輯的狀態(tài)圖或狀態(tài)表，檢查在一定條件下是否進(jìn)入規(guī)定狀態(tài)，并輸出正確的信息。從而得出電路的測(cè)試。正確的信息。從而得出電路的測(cè)試。2.基本方法基本方法主要尋求三個(gè)基本序列：主要尋求三個(gè)基本序列：(1)同步序列或引導(dǎo)序列同步序列或引導(dǎo)序列-使處于任意狀態(tài)下的被測(cè)電路復(fù)位（同步或引導(dǎo)）到使處于任意狀態(tài)下的被測(cè)電路復(fù)位（同步或引導(dǎo)）到一個(gè)已知的初始狀態(tài)，以便從該初始狀態(tài)開始對(duì)電路進(jìn)行測(cè)試；一個(gè)已知的初始狀態(tài)，以便從該初始狀態(tài)開始對(duì)電路進(jìn)行測(cè)試；(2)區(qū)分序列區(qū)分序列-根據(jù)被測(cè)電路的輸出來識(shí)別其初始狀態(tài)及中間狀態(tài)；根據(jù)被測(cè)電路的輸出來識(shí)別其初始狀態(tài)及中間狀態(tài)；(3)測(cè)試序列測(cè)試序列-由同步序列和

11、區(qū)分序列，得出被測(cè)電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換及正常輸出和由同步序列和區(qū)分序列，得出被測(cè)電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換及正常輸出和故障響應(yīng)，從而得出測(cè)試；故障響應(yīng)，從而得出測(cè)試；3.測(cè)試測(cè)試（1）時(shí)序狀態(tài)初始化）時(shí)序狀態(tài)初始化狀態(tài)初始化狀態(tài)初始化-測(cè)試尋求的起點(diǎn)測(cè)試尋求的起點(diǎn)電子科大電子科大CATCAT室室第第3.3節(jié)節(jié) 狀態(tài)變遷檢查法狀態(tài)變遷檢查法同步序列：同步序列：只注重狀態(tài)變遷，而不注重輸出響應(yīng)就可只注重狀態(tài)變遷，而不注重輸出響應(yīng)就可將時(shí)序電路引導(dǎo)到已知的復(fù)位狀態(tài)。簡(jiǎn)單，將時(shí)序電路引導(dǎo)到已知的復(fù)位狀態(tài)。簡(jiǎn)單，但某些時(shí)序電路沒有同步序列；但某些時(shí)序電路沒有同步序列；狀態(tài)初始化方法狀態(tài)初始化方法引導(dǎo)序列：引導(dǎo)序列：既注重

12、狀態(tài)變遷，又注重輸出響應(yīng)，即可既注重狀態(tài)變遷，又注重輸出響應(yīng)，即可將時(shí)序電路引導(dǎo)到一個(gè)已知狀態(tài)。時(shí)序電路將時(shí)序電路引導(dǎo)到一個(gè)已知狀態(tài)。時(shí)序電路均有引導(dǎo)序列；均有引導(dǎo)序列； 電子科大電子科大CATCAT室室第第3.3節(jié)節(jié) 狀態(tài)變遷檢查法狀態(tài)變遷檢查法1.同步序列同步序列-同步樹同步樹例例1：有一時(shí)序電路的狀態(tài)變遷表及狀態(tài)圖有一時(shí)序電路的狀態(tài)變遷表及狀態(tài)圖（A,B,C,D）初始不確定性狀態(tài)初始不確定性狀態(tài) (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態(tài)態(tài)最短同步序列：最短同步序列：

13、x=111 A態(tài)態(tài)輸入輸入x狀態(tài)狀態(tài)/輸出輸出q/z狀態(tài)狀態(tài)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電子科大電子科大CATCAT室室第第3.3節(jié)節(jié) 狀態(tài)變遷檢查法狀態(tài)變遷檢查法并不是一切時(shí)序電路都有同步序列并不是一切時(shí)序電路都有同步序列例例2：有一時(shí)序電路的狀態(tài)變遷表及狀態(tài)圖有一時(shí)序電路的狀態(tài)變遷表及狀態(tài)圖（A,B,C,D）初始不確定性狀態(tài)初始不確定性狀態(tài) (A,B,C,D）（A,B,C,D） 切枝切枝 切枝切枝此電路無同步序列！此電路無同步序列！沒有同步序列的時(shí)序電路只能

14、用沒有同步序列的時(shí)序電路只能用引導(dǎo)序列引導(dǎo)到一已知狀態(tài)。引導(dǎo)序列引導(dǎo)到一已知狀態(tài)。輸入輸入x狀態(tài)狀態(tài)/輸出輸出q/z狀態(tài)狀態(tài)qABCDB/110A/0A/1C/0B/0D/1C/1D/0ADBC1/00/11/10/10/11/00/0 x/z0110/00/01/1電子科大電子科大CATCAT室室第第3.3節(jié)節(jié) 狀態(tài)變遷檢查法狀態(tài)變遷檢查法2.引導(dǎo)序列引導(dǎo)序列仍以例仍以例2： （A,B,C,D）初始不確定性狀態(tài)初始不確定性狀態(tài) (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 引導(dǎo)序列：引導(dǎo)序列：x=00初始狀態(tài)初始狀態(tài)輸出響應(yīng)輸出響應(yīng)中間狀態(tài)中間狀態(tài)引導(dǎo)狀態(tài)引導(dǎo)狀態(tài) A 10 B A B 01 A B C 00 C C D 11 D D引導(dǎo)序列：引導(dǎo)序列：x=10初始狀態(tài)初始狀態(tài)輸出響應(yīng)輸出響應(yīng)中間狀態(tài)中間狀態(tài)引導(dǎo)狀態(tài)引導(dǎo)狀態(tài) A 01 D D B 11 A B C 00 B A D 10 C C輸入輸入x狀態(tài)狀態(tài)/輸出輸出q/z狀態(tài)狀態(tài)qABCDB/110A/0A/1C/0B/0D/1C/1D/0ADBC1/00/11/10/10/11/00/0 x/z0110/00/01/10011電子科大電子科大CATCAT室室第第3.3節(jié)節(jié) 狀態(tài)

16、變遷檢查法狀態(tài)變遷檢查法3.狀態(tài)識(shí)別狀態(tài)識(shí)別-區(qū)分序列區(qū)分序列區(qū)分序列用于區(qū)分時(shí)序電路的各個(gè)狀態(tài)特征，以識(shí)別電路的區(qū)分序列用于區(qū)分時(shí)序電路的各個(gè)狀態(tài)特征，以識(shí)別電路的故障。故障。區(qū)分序列與引導(dǎo)序列的作法相同，有時(shí)引導(dǎo)序列就是區(qū)分區(qū)分序列與引導(dǎo)序列的作法相同，有時(shí)引導(dǎo)序列就是區(qū)分序列。但引導(dǎo)注重引導(dǎo)的最后狀態(tài)，而區(qū)分序列序列。但引導(dǎo)注重引導(dǎo)的最后狀態(tài)，而區(qū)分序列注重初始狀態(tài)，中間狀態(tài)和終止?fàn)顟B(tài)。注重初始狀態(tài)，中間狀態(tài)和終止?fàn)顟B(tài)。仍以例仍以例1： （A,B,C,D）初始不確定性狀態(tài)初始不確定性狀態(tài) (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 區(qū)分序列區(qū)分序列輸入輸入x狀態(tài)狀態(tài)/輸出輸出q/z狀態(tài)狀態(tài)qABCDB/010B/1C/1A/1D/0C/0A/1A/0ADBC0/00/11/10/11/11/01/00/0 x/z000111電子科大電子科大CATCAT室室第第3.3節(jié)節(jié) 狀態(tài)變遷檢查法狀態(tài)變遷檢查法區(qū)分序列區(qū)分序列 01初始狀態(tài)初始狀態(tài)1X=1X=0中間狀態(tài)中間狀態(tài)終止?fàn)顟B(tài)終止?fàn)顟B(tài)輸出響應(yīng)輸出響應(yīng)ABCB/0DB/1A/1C/1C/0A/0C/111D/0100001區(qū)分序列區(qū)分序列 01 能實(shí)現(xiàn)對(duì)能實(shí)現(xiàn)對(duì)A/B/C/D狀態(tài)進(jìn)行區(qū)分狀態(tài)進(jìn)行區(qū)分 ！電子科大電子科大

18、CATCAT室室第第3.3節(jié)節(jié) 狀態(tài)變遷檢查法狀態(tài)變遷檢查法4.測(cè)試序列測(cè)試序列根據(jù)同步（或引導(dǎo)序列）和區(qū)分序列即可求出測(cè)試序列；根據(jù)同步（或引導(dǎo)序列）和區(qū)分序列即可求出測(cè)試序列；仍以例仍以例1為例：為例：有同步序列：有同步序列：X=000電路復(fù)位到狀態(tài)電路復(fù)位到狀態(tài)B； 區(qū)分序列：區(qū)分序列：X=01能區(qū)分狀態(tài)能區(qū)分狀態(tài)A/B/C/D；測(cè)試過程：測(cè)試過程：先輸入同步序列先輸入同步序列X=000 B態(tài)態(tài) 輸出輸出Z=11（B C）Z=10（C A） Z=01（A C），到此識(shí)別了），到此識(shí)別了A，B，C 三態(tài)，而三態(tài)，而D態(tài)未識(shí)別，由狀態(tài)表可見，態(tài)未識(shí)別，由狀態(tài)表可見，加入轉(zhuǎn)移序列加入轉(zhuǎn)移序列

19、X=1，則，則C D，且，且Z=0， Z=00（D D）。全部狀態(tài)）。全部狀態(tài)A，B，C，D被識(shí)別！被識(shí)別！所以有所以有測(cè)試序列測(cè)試序列：T=000010101101；XXX111001000如輸入如輸入/輸出符合上序列，則無故障；如不同，則有故障。輸出符合上序列，則無故障；如不同，則有故障。X=01X=01X=01X=01BABCB電子科大電子科大CATCAT室室第第3.3節(jié)節(jié) 區(qū)分序列的存在性區(qū)分序列的存在性從上述例子中，可以看出區(qū)分序列是求得測(cè)試的關(guān)鍵。是否一切時(shí)序電路都有區(qū)分序從上述例子中，可以看出區(qū)分序列是求得測(cè)試的關(guān)鍵。是否一切時(shí)序電路都有區(qū)分序列呢？現(xiàn)在討論區(qū)分序列的存在性問題。

20、列呢？現(xiàn)在討論區(qū)分序列的存在性問題。有時(shí)序電路：有時(shí)序電路：ZQQQzzZqqQZQM映射到輸出是輸出函數(shù)將映射到狀態(tài)是下一狀態(tài)的函數(shù)將是輸出的有限集是狀態(tài)的有限集是輸入的有限集其中,.,.,.,212121csQz電子科大電子科大CATCAT室室第第3.3節(jié)節(jié) 區(qū)分序列的存在性區(qū)分序列的存在性ix若對(duì)于一切輸入若對(duì)于一切輸入且有：且有：則，該電路的則，該電路的qi1與與qi2兩個(gè)狀態(tài)是兩個(gè)狀態(tài)是xi可并的，可并的，xi可并的時(shí)序電路沒有區(qū)可并的時(shí)序電路沒有區(qū)分序列。分序列。ZxqxqQxqxqiiiiixii映射到映射到)()()()(2121電子科大電子科大CATCAT室室第第3.3節(jié)節(jié)

21、區(qū)分序列的存在性區(qū)分序列的存在性例：有一時(shí)序電路，其狀態(tài)表為：例：有一時(shí)序電路，其狀態(tài)表為：ABCXq/zq01C/0C/0A/1A/0B/1B/1(A,B,C) 初始不確定性狀態(tài)初始不確定性狀態(tài)C0A1引導(dǎo)引導(dǎo)A0B1引導(dǎo)引導(dǎo)A1C0B1A0C0C0同步同步A0B1000111顯然：顯然：10為同步序列，復(fù)位到為同步序列，復(fù)位到C態(tài)；態(tài)； 0或或1為引導(dǎo)序列：為引導(dǎo)序列：加加0-如輸出為如輸出為1，則引導(dǎo)到，則引導(dǎo)到A態(tài)；態(tài)； 如輸出為如輸出為0，則引導(dǎo)到，則引導(dǎo)到C態(tài)；態(tài)；加加1-如輸出為如輸出為1，則引導(dǎo)到，則引導(dǎo)到B態(tài)；態(tài)； 如輸出為如輸出為0，則引導(dǎo)到，則引導(dǎo)到A態(tài)；態(tài)；由于由于0)

22、 0() 0() 0() 0(BACBA1) 1() 1() 1() 1(CBBCB所以，所以，A，B兩態(tài)在兩態(tài)在x=0可并于可并于C態(tài)；態(tài)；所以，所以，B，C兩態(tài)在兩態(tài)在x=1可并于可并于B態(tài)；態(tài)；因此，該電路無區(qū)分序列因此，該電路無區(qū)分序列電子科大電子科大CATCAT室室第第3.3節(jié)節(jié) 區(qū)分序列的存在性區(qū)分序列的存在性如果用引導(dǎo)序列作區(qū)分序列：如果用引導(dǎo)序列作區(qū)分序列： 如用如用0作引導(dǎo)序列，則有：作引導(dǎo)序列，則有：原態(tài)原態(tài) 終止態(tài)終止態(tài) 輸出輸出 A C0 0 B C0 0 C A1 1 如用如用01作區(qū)分序列，作區(qū)分序列，則有；則有；原態(tài)原態(tài)中間態(tài)中間態(tài)終止態(tài)終止態(tài)輸出輸出 A C0 B1 01 B C0 B1 01 C A1 A0 10進(jìn)一步證明了該電路雖然有同步序列和引導(dǎo)序列，但無區(qū)分序列。進(jìn)一