第七章 可测试性设计
随着计算机技术的飞速发展和大规模集成电路的广泛应 用，智能仪器在改善和提高自身性能的同时，也大大增加了 系统的复杂性。这给智能仪器的测试带来诸多问题，如测试 时间长、故障诊断困难、使用维护费用高等，从而引起了人 们的高度重视。
自20世纪80年代以来，测试性和诊断技术在国外得到了 迅速发展，研究人员开展了大量的系统测试和诊断问题的研 究，测试性逐步形成了一门与可靠性、维修性并行发展的学 科分支。
（2）可测试性的标准
可测试性的概念最早产生于航空电子领域，1975年由Liour等 人在《设备自动测试性设计》中最先提出 1985年美国颁布的MIL-STD 2165----《电子系统和设备测试 性大纲规定了可测试性管理、分析、设计与验证的要求和实施 方法，是可测试性从维修性分离出来，作为一门独立的新学科 确立的标志。 我国现在执行的两部相关的测试性大纲，分别是1995年颁布 的GJB 2547《装备测试性大纲》以及1997年颁布的HB 7503
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7.3 机内测试技术--BIT(Built IN Test)
BIT简介 常规BIT技术 智能BIT技术
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一、BIT简介
◆ BIT的由来： 传统的测试主要是利用外部的测试仪器对被测设 备进行测试； 所需测试设备费用高、种类多、操作复杂、人员 培训困难，而且只能离线检测； 随着复杂系统维修性要求的提高，迫切需要复杂 系统本身具备检测、隔离故障的能力以缩短维修 时间； BIT在测试研究当中占据了越来越重要的地位， 成为维护性、测试性领域的重要研究内容； 在测试性研究中，BIT技术应用范围越来越广， 正发挥着越来越重要的作用。
《测试性预计程序》。
(3)产品的测试性组成
• 1.产品的固有测试； • 2.产品外部测试。
二、可测试性设计要求
在尽可能少地增加硬件和软件的基础上，
以最少的费用使产品获得所需的测试能力， 简便、迅速、准确地实现检测和诊断。

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三、测试方案

测试方案是产品测试总的设想，它指明产品中哪些部分 需要测试、何时测试（连续或定期）、何地测试（现场 或车间，或者哪个维修级别）以及所用的测试手段。 1.测试种类
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（三）模拟BIT
电压求和BIT
电压求和是一种并行模拟BIT技术。 它使用运算放大器将多个电压电平叠加 起来，然后将求和结果反馈到窗口比较器并 与参考信号相比较，再根据比较器的输出生 成通过／不通过信号。 这种技术特别适用于监测一组电源的供 电电压。
7.4 可测试性设计实例

一、RAM测试设计
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7.4 可测试性设计实例

二、A/D与D/A测试
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比，该BIT不需要硬件增强途径，仅在代
码级别执行就可以对硬件和软件进行测试。
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（二）数字BIT—内置逻辑块观察法
内置逻辑块观察器(BILBO)是一个多功能电路，通过2个 工作方式控制位可以实现4种不同的功能配置： ● 锁存器 ● 移位寄存器 ● 多输入信号特征寄存器(MISR)或者伪随机模式发生器
第一节 可测试性概述
一 可测试性与可测试设计
1 测试
测试是指在真实或模拟条件下，为确定产品的功能是 否正常，性能是否满足要求，是否发生故障及故障的部位， 利用手工或自动设备对其进行测量或评定的过程。
2 可测试性（Testability）
（1）可测试性的定义
是产品的一种设计特性，是设计时赋予产品的一种固有 属性，指产品能够及时准确地确定其自身状态（如可工作， 不可工作，性能下降等）和隔离其内部故障的设计特性。 测试性三个基本要素： 可控制性(Controllability) 可观测性(Observability) 可预见性(Predictability)
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一、BIT简介
◆


BIT的定义
BIT是指系统、设备内部提供的检测、隔 离故障的自动测试能力。 系统主装备不用外部测试设备就能完成对 系统、分系统或设备的功能检查、故障诊 断与隔离以及性能测试，它是联机检测技 术的新发展。
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2.BIT技术的作用

（1）提高系统的诊断能力 （2）简化设备维护 （3）降低总体费用
7.2 固有测试性总体设计与通用设计准则

固有测试性： 是指仅取决于产品硬件设计，不依赖于测试 激励和响应数据的测试性。它包括功能和结构的 合理划分、测试可控性和可观测性、初始化、元 器件选用以及与测试设备兼容性等，即在系统和 设备硬件设计上要保证其有方便测试的特性。 它既支持机内测试（BIT），也支持外部测试 ,是满足测试性要求的基础。因此在测试性设计中 ，应尽早进行固有测试性的分析与设计，避免返 工和浪费。
该方法可能会需要额外的测试程序存储器。 此外，由于被测电路的类型不同，还可能 需要使用外部测试模块。该外部测试模块 是一个由中央处理单元CPU控制的电路， 用于控制和初始化位于微处理器模块内的 外围控制器件。
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。
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（二）数字BIT

微诊断法
微诊断法是一种在微代码级别上进行微程 序设计实现的诊断BIT技术。与运行在 RAM或者ROM中的应用软件级别的BIT相
比较器BIT 在硬件设计中加入比较器，可以很容易 地实现多种不同功能的BIT电路。 通常都是将激励施加到被测电路CUT上， 然后将CUT的输出连同参考信号送入比较器 中；CUT的输出与参考信号进行比较之后， 比较器输出通过／不通过信号。 在某些应用中，CUT的输出必须经过额 外的信号处理电路进行处理之后才能接到比 较器上。

2.测试设备的分类
3.测试方案的组成
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四、可测试性设计的优缺点
优点 提高故障检测的覆盖率； 缩短仪器的测试时间； 可以对仪器进行层次化的逐级测试； 降低仪器的维护费用。 可测试性设计缺点 额外的软/硬件成本； 系统设计时间增加。
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一、固有测试性总体设计

模块划分 功能和结构设计 元器件选择
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二、通用设计准则
1.电子功能结构设计
2.电子功能划分 3.模拟电路设计 4.大规模集成电路、超大规模集成电路和微处理器设计 5.数字电路设计
6.测试点设计
7.传感器电路设计 9.指示器 10.连接器设计 11.兼容性设计
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三 智能BIT技术
常规BIT技术有以下两个方面问题：

功能相对简单，诊断技术单一， 诊断能力差；

虚警率高； 智能BIT主要研究内容 BIT智能设计 BIT智能检测 BIT智能诊断 BIT智能决策
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（二） 数字BIT
边界扫描测试技术实现
FF FF
输入
FF
CUT FF
输出
FF
测试数据输入TDI 测试时钟TCK 测试复位TRST 测试方式选择TMS 电子信息与自动化学院《智能仪器》
测试控制
测试数据输出TDO
2018年11月5日 25（三）模拟BIT

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二、常规BIT技术
（一）通用BIT技术
1.BIT通用设计性设计准则 2.BIT测试点的选择与配置 3.余度BIT技术 4.环绕BIT技术
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（二）数字BIT技术
板内ROM式BIT 微处理器BIT 微诊断法 内置逻辑块观察法 边界扫描BIT
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（二）数字BIT

板内ROM式BIT 板内只读存储器(on—board ROM)实现的机 内测试是一种由硬件和固件实现的非并行 式BIT技术。
该技术包括：将存储在ROM中的测试模式 施加到被测电路CUT中，然后将CUT的响 应与期望的正常响应GMR对比，据此给出 测试“通过/不通过(GO/NOGO)”输出信号。
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（二）数字BIT

微处理器BIT
微处理器BIT是使用功能故障模型来实现 的，该模型可以对微处理器进行全面有效 的测试。
(PRPG)；
● 复位BILBO 作为测试复杂数字电路的有效方法，通过使用伪随机模 式发生器PRPG和多输入信号特征寄存器MISR , BILBO, 可以进行信号特征分析。
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（二） 数字BIT
边界扫描测试技术
边界扫描技术是一种扩展的BIT技术。它在 测试时不需要其他的辅助电路，不仅可以测 试芯片或者PCB的逻辑功能，还可以测试IC 之间或者PCB之间的连接是否存在故障。边 界扫描技术已经成为VLSI芯片可测性设计的 主流，IEEE也已于1990年确定了有关的标准， 即IEEE1149.1。