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1、第四章 故障模型l4.1 缺陷、错误和故障 l4.2 功能测试与结构测试l4.3 故障模型的级别l4.4 故障模型术语表l4.5 单固定故障l4.6 多固定故障4.1 缺陷、错误和故障l缺陷(Defects)：电子系统实现的硬件与期 望的设计之间的非故意差别。l错误(Errors)：由缺陷系统产生的错误输出 信号称为错误。错误是一些缺 陷产生的结果。l故障(Faults)：缺陷在抽象的函数级的表示 称为故障。1. 工艺缺陷2. 材料缺陷3. 寿命缺陷4. 封装缺陷1. 永久故障2. 间歇故障3. 瞬时故障4.1 缺陷、错误和故障4.1 缺陷、错误和故障4.1 缺陷、错误和故障4.1 缺陷、错误
2、和故障4.1 缺陷、错误和故障l 一个节点短路到地。l 信号b固定在逻辑0。l a=1，b=1时，c=0。 注意：输入为其它情况时，没有错误发生。缺陷：故障：错误：4.2 功能测试与结构测试结构测试l通过分析被测电路结构确定测试输入l测试输入可通过某一算法计算得出l测试时间相对功能测试短功能测试l根据被测电路的功能确定测试输入l测试输入通过真值表确定产生l测试输入数目随输入管脚数目呈指数增长l测试时间长4.3 故障模型的级别l寄存器传输级别 固定故障、桥接故障、延迟故障l晶体管级 开路故障、短路故障l其它模型 静态电路缺陷4.3 故障模型的级别l固定故障（Stuck at fault）: 相应
3、的逻辑故障由一个固定的逻辑信号（逻辑0或1）组成,标记为sa0或sa1.l桥接故障(Bridging fault)： 两个信号线之间的短路通常会引起一个新的逻辑功能，这种短路就是桥接故障。4.3 故障模型的级别l延迟故障（Delay fault）: 这些故障导致电路的组合延迟超过了时钟周期。具体的延迟故障有传输故障、门延迟故障、线延迟故障等。4.3 故障模型的级别l开路故障（open fault）： 由于连线断开而引起的故障。连线可能包括信号线、电源线、地线。l短路故障(short fault) ： 由于连接了不应该被连接的点而引起的故障。包括连接到电源、地、其它信号。4.4 故障模型术语表l
4、Assertion FaultslBehavioral FaultslBranches FaultslBridging FaultslBus FaultslCross-point FaultslDefect-Oriented FaultslDelay Faults4.4 故障模型术语表lFunctional FaultslGate-Delay FaultslHyperactive FaultslInitialization FaultslInstruction FaultslIntermittent FaultslLine-Delay FaultslLogical Faults4.4 故障模型
5、术语表lMemory FaultslMultiple FaultslNon-classical FaultslOscillation FaultslParametric FaultslPath-delay FaultslPattern Sensitive FaultslPermanent Faults 4.4 故障模型术语表lPhysical FaultslPin FaultslPLA FaultslPotentially Detectable FaultslQuiescent Current FaultslRace FaultslRedundant FaultslSegment-Delay
6、Faults4.4 故障模型术语表lStructural FaultslStuck-at FaultslStuck-open and Stuck-short FaultslTransistor FaultslTransition FaultslUntestable Faults4.5 单固定故障（SSF）l4.5.1 故障等价l4.5.2 单固定故障的等价l4.5.3 故障压缩l4.5.4 故障支配和检测点定理电路信号节点固定为逻辑值0或1。单固定故障的3个特征：1. 只有一条线是有故障的；2.2. 故障线永远是0或1；3.3. 故障可以是1个门的1个输入或输出；4.5 单固定故障l某一电路信
7、号节点固定为逻辑值0或1。l有固定1 故障（s-a-1，sa1）和固定0故障（s-a-0，sa0）两种。l单固定故障的3个特征： 1. 只有一条线是有故障的； 2. 故障线永远是0或1； 3. 故障可以是1个门的1个输入或输出；4.5 单固定故障4.5 单固定故障4.5 单固定故障EX：4.5 单固定故障4.5.1 故障等价 考虑一个带有n个输入变量的单输出组合电路。将输出函数记为f0(V)，V是一个n位布尔矢量。考虑两个故障：故障1和故障2，故障1的输出为f1(V)，故障2的输出为f2(V)，若表明两个故障函数一致，故障1和故障2等价。4.5.1 故障等价l一个布尔电路的两个故障，如果它们变
8、换电路使两个故障电路有相同的输出函数，那么这两个故障就称为等价的。l等价故障也成为不可分辨的故障，它们有完全一样的测试集。l不可分辨条件的数学表达式: 4.5.1 故障等价f0(a,b,c)=d+c=ab+c;Fault 1:A s-a-0 : f1(a,b,c)=c;Fault 2:B s-a-0: f2(a,b,c)=c;故，Fault 1 和 fault 2 等价；4.5.2 单固定故障的等价l一个n线的电路有2n个单固定故障，因此，就有2（n2-n）个故障对。l故障对可通过不可分辨条件进行压缩。l在单个布尔门的故障中确定的等价性，可应用于任意大的电路。4.5.2 单固定故障的等价4.5
9、.2 单固定故障的等价4.5.3 故障压缩l电路中所有故障的集合可以划分成若干个等价的子集，每个等价集中的故障相互等价。l等价集将故障分成不相交的子集，因为如果一个故障出现在两个等价集中，那么这两个集合可以合并为一个等价集。l从每一个等价集中选择一个故障的过程称为故障压缩。4.5.3 故障压缩l选择的故障形成的集合称为等价压缩集。l产生等价压缩集的过程称为等价故障压缩。4.5.3 故障压缩对下图所示电路进行故障压缩4.5.3 故障压缩4.5.3 故障压缩对下图所示电路进行故障压缩4.5.3 故障压缩4.5.3 故障压缩 EX：利用故障等价压缩故障，并确定单固定故障下的测试输入矢量集合。4.5.
10、4 故障支配和检测点定理l故障等价要求对n输入门考虑n+2个固定故障。l如果故障F1的测试集能检测另一个故障F2，就称F2是F1的支配故障。这两个故障也称为对于F1的测试集“条件等价”。当两个故障F1和F2互相支配时，则它们等价。4.5.4 故障支配和检测点定理l一个可供选择的故障压缩形式是支配故障压缩，可以从等价压缩集中进一步消除支配故障。l支配故障压缩规律： 1. 一个n输入布尔门需要n+1个单固定故障来模拟； 2. NOT门的输出故障、非反向缓存器以及连线都可以移走，只要输入端得两个故障都保留。对扇出没有压缩的可能。4.5.4 故障支配和检测点定理l支配故障压缩规律： 3. 对门的故障进
11、行压缩，门的输出故障可以消除，每个输入保留一个类型的故障（AND和NAND是s-a-1；OR和NOR是s-a-0），并在任意一个输入保留另一个类型的故障（AND和NAND是s-a-0；OR和NOR是s-a-1）。4.5.4 故障支配和检测点定理l没有扇出电路的故障检测：一个没有扇出的电路，如果一个测试集能够检测所有初始输入的所有单固定故障，那么它一定能够检测这个电路的所有单固定故障。l检测点：一个仅包含布尔门的组合电路的初始输入和扇出分支称为检测点。l检测点为支配故障压缩提供了一个初始集。4.5.4 故障支配和检测点定理l检测点理论：一个测试集如果能检测一个组合电路的检测点的所有单固定故障，那么它就可以检测这个电路的所有固定故障。l故障支配和检测点方法应用时有一定限制。因此，在实际中等价故障压缩更普遍，经常被推荐使用。4.5.4 故障支配和检测点定理4.5.4 故障支配和检测点定理4.6 多固定故障（MSF）l多固定故障模型是单固定故障模型的直接扩展，指几条线可能同时发生固定型故障。01/011/010/1c sa00114.6 多固定故障0/10/110/11/01/0c sa1a sa1010ExExExExEx1. 求a，b，c为单固定故障时的测试集合；2. 求a，b，c中有双固定故障时的测试集合；3. 求a，b，c为三固定故障时的测试集合；
