文档介绍：大规模数字模拟电路逻辑故障诊断与可靠性设计实验报告
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2011年12月18日
目录
第一部分:数字电路系统故障诊断与可靠性设计 1
1 伪穷举法数字逻辑电路故障诊断 1
实验目的 1
实验原理 1
实验内容 2
实验设备 2
实验步骤 2
实验结果分析 4
2 故障字典法数字逻辑电路故障诊断 5
实验目的 5
实验原理 5
实验内容 5
实验设备 6
实验步骤 6
实验结果分析 7
3 布尔差分法数字逻辑电路的故障诊断 8
实验目的 8
实验原理 8
实验内容 10
实验设备 10
实验步骤 10
实验结果分析 12
第二部分:模拟电路系统故障诊断与可靠性设计实验 13
1 故障字典法测试模拟电路系统故障 13
实验目的 13
实验原理 13
实验设备 14
实验内容 14
实验结果分析 17
思考题 19
第三部分:总结、实验心得 20
第一部分:数字电路系统故障诊断与可靠性设计
1 伪穷举法数字逻辑电路故障诊断
实验目的
理解穷举法和伪穷举法在测试组合逻辑电路故障中各自的优缺点。
掌握用伪穷举法测试查找组合逻辑电路故障的方法。
实验原理
一个具有个原始输入端的组合电路实现逻辑功能,而原设计的逻辑功能为,如果对于任意设计维矢量有
那么认为所设计或使用的电路是正确的,或者说是无故障的。显然,为了全面校核该组合电路,应把所有可能的都作为输入矢量,然后观察其输出(响应)是否与原设计相符,以鉴别其是否有故障,这种做法叫穷举法。穷举法可以检测电路中所有可能的故障,但由于其测试的工作量太大,因此在实际应用上,尤其是对大型电路的测试存在困难,甚至是不现实的。穷举法虽然有测试费时的缺点,但是它具有测试矢量产生简单,故障检测率高等显著的优点,故一直对研究人员有很大的吸引力。
针对上面介绍穷举法具有测试工作量大的缺点,伪穷举法应运而生。伪穷举法的主要思路是把电路分割成若干小块,以便减少测试所用的输入矢量数目。
图1 电路图
如图1所示,该电路有4个原始输入端,因此用穷举法测试应施加个不同的测试矢量。现在把电路B点分开,变成2个子电路,断开点B对于门来说是一个伪输入端,用记之。
为了穷举测试门,必须有4个测试矢量。同时为了能在可及端处观察到B点的变化情况,A的电平需要是0电平,这仅需或者即可实现,因此总的测试矢量数是4个。为了穷举测试除以外的电路,除原始输入端和以外还有伪输入端,相当于有3个输入端,因此共需个测试矢量。因此测试完整个电路共需要个输入矢量,这已经比一般的穷举法测试需要的16个输入矢量少了4个。事实上精心选择只需要8个输入矢量即可穷举测试完全部电路。因为这两个子电路的有些测试矢量是相容的。
实验内容
利用穷举法和伪穷举法分别对下面电路进行故障测试,并定位故障。
实验设备
数字电路系统故障诊断实验装置
计算机及实验控制软件
直流稳压电源
实验步骤
检查无误后通电。
运行数字电路系统故障诊断实验控制软件,进入实验1的界面,如图2所示。
图2 “数字电路系统故障诊断---伪穷举法”操作界面
写出“OUT701”的布尔函数表达式:
OUT701 = IN701·IN702·IN703·IN704
按操作界面的“正常”命令按钮,使电路工作在正常状态,用穷举法测试,写出输入测试向量和输出结果如表1所示。
表1 测试向量及结果
IN701
IN702
IN703
IN704
OUT701
OUT702
OUT703
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
1
0
1
1
0
0
1
0
0
1
0
0
0
1
1
0
1
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0
1
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0
0
1
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1
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1
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0
1
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0
1
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0
1
1
1
0
1
0
1
0
0
0
0
1
1
1
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0
1
0
1
1
1
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0
1
0
1
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1
1
0
0
0
0
1
1
1
0
1
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
1
0
0
如果采用伪穷举法,分别写出“OUT702”、“OUT703”、“OUT704”