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集成芯片的可测性设计技术
来源:本站整理  作者:佚名  2009-04-02 11:20:46




    (1)将时序单元控制为移位寄存器状态,即scan—en=l,并将O,1序列移入移位寄存器, 然后移出,测试所有时序单元的故障;
    (2)将移位寄存器置为特定的初始状态;
    (3)将所有时序单元控制为正常工作状态,即scan一en=0,并将激励码加载到初级输入端;
    (4)观察输出端数据;
    (5)向电路加时钟脉冲信号,将新的结果数据捕获到扫描单元中;
    (6)将电路控制为移位寄存器状态,即scan—en=l,在将移位寄存器置为下一个测试码初态的同时,将其内容移出,转步骤。


2 边界扫描技术
    边界扫描技术是各集成电路制造商支持和遵守的一种可测性设计标准,它在测试时不需要其它的测试设备,不仅可以测试芯片或PCB板的逻辑功能,还可以测试IC之间或PCB板之间的连接是否存在故障。边界扫描的核心技术是扫描设计技术。

边界扫描的基本思想是在靠近待测器件的每一个输入/输出管脚处增加一个边缘扫描单元,并把这些单元连接成扫描链,运用扫描测试原理观察并控制待测器件边界的信号。在图3中,与输入节点X1,X2…、Xm和输出节点Y1,Y2…、Ym连接的SE即为边界扫描单元,它们构成一条扫描链(称为边界扫描寄存器一BSR),其输入为TDI(Test Data Input),输出TD0(Test Data 0ut)。在测试时由BSR串行地存储和读出测试数据。此外,还需要两个测试控制信号:测试方式选择(Test Mode Select—TMS)和测试时钟(Test C1ock—TCK)来控制测试方式的选择。
    边界扫描技术降低了对测试系统的要求,可实现多层次、全面的测试,但实现边界扫描技术需要超出7%的附加芯片面积,同时增加了连线数目,且工作速度有所下降。


3 内建自测试设计
    传统的离线测试对于日趋复杂的系统和集成度日趋提高的设计越来越不适应:一方面离线测试需要一定的专用设备;另一方面测试向量产生的时间比较长。为了减少测试生成的代价和降低测试施加的成本,出现了内建自测试技术(BIST)。BIST技术通过将外部测试功能转移到芯片或安装芯片的封装上,使得人们不需要复杂、昂贵的测试设备;同时由于BIST与待测电路集成在一块芯片上,使测试可按电路的正常工作速度、在多个层次上进行,提高了测试质量和测试速度。
    内建自测试电路设计是建立在伪随机数的产生、特征分析和扫描通路的基础上的。采用伪随机数发生器生成伪随机测试输入序列;应用特征分析器记录被测试电路输出序列(响应)的特征值:利用扫描通路设计,串行输出特征值。当测试所得的特征值与被测电路的正确特征值相同时,被测电路即为无故障,反之,则有故障。被测电路的正确特征值可预先通过完好电路的实测得到,也可以通过电路的功能模拟得到。
    由于伪随机数发生器、特征分析器和扫描通路设计所涉及的硬件比较简单,适当的设计可以共享逻辑电路,使得为测试而附加的电路比较少,容易把测试电路嵌入芯片内部,从而实现内建自测试电路设计。


4 总结
    本文主要介绍了可测性设计的重要性及目前所采用的一些设计方法,包括:扫描设计(scan Design)、边界扫描设计(Boundary Scan Design)和内建自测试设计(BIST)。这些设计方法各有其优缺点,在实际设计时常常根据测试对象的不同,选择不同的可测性设计方法,以利用其优点,弥补其不足。

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