[发明专利]数字集成电路测试仪器及测试探头

说明书

本发明涉及一种集成电路的测试仪器和测试探头，其基本工作原理是利用充分显示数字集成电路的逻辑状态图来观察了解其真值表，从而判断该集成电路的功能是否正常。

一个数字集成电路的全部逻辑状态图的集合就是它的真值表，通过数字集成电路的逻辑状态图，来判断该电路功能是否正常是一种形象、直观、简单，可靠的方法，它是以被测板上每个数字集成电路（IC）为对象的故障诊断法。这种诊断法与以被测系统或被测板为对象的诊断法相比具有很多优点。后者常常需要有完好的系统或印制板做对比测量，或要求在故障出现前进行全面测量，并把正常值记录存储下来作为对照，或者需要对系统进行全面激励，根据仪器症状进行分析追踪，维修者必须知道整个系统的工作原理、信号流程、信息流、特征值、故障诊断树……等，但这些要求往往难以满足。而前者只要求操作者了解每个IC应具备的功能即元件的真值表即可，这种方法可以体现数据域测试必须具备的多路性、同时性、非周期性，目前有不少测试方案基于这种方法，例如：中国专利90214599.1，88211155.8，88211707.6，美国专利4348636.3670245，日本专利平2-205779等。

然而，上述各种方案，都存在缺点及不足，从而大大限制了这种方法的应用，概括起来有以下几点：

1.用LED发光二极管来表示各路状态，是一种非常直观、经济、简单的方法，然而由于人的视觉的暂留效应，当闪光频率超过十几Hz时，发光管就成为连续发光，无法分辨，即使低到几个Hz的闪光频率也很难准确判断各路之间的逻辑关系是否符合真值表。因而大大限制了在动态运行条件下的在线测试。有的方案则只能以扫描方式逐个测得逻辑状态，不能体现各路状态之间的同时性。

2.以上所举的可以反映逻辑状态图的方案中，每路信号只有高低两个状态，而不能反映中间状态（或高阻态、悬空态）。由于三态测试的重要性，迄经有一些方案企图解决这个问题，例如：美国格鲁曼航天公司的中国专利88101319    A“三态电路测试器”，87108371    A“具有三态电路检验能力的计算机辅助探针”以及88214422.7，89202124.1，90209542.0，89214668等中国专利和日本专利JP88-237735，昭58-117468，还有市场产品（美）HP545A，（日）UT1000等Logic    Probe逻辑探头。都程度不同地具有三态电平的测试能力。但共同的缺点是只能单结点测试，而不能多点同时测出IC的三态逻辑状态图，体现不出数据域测试多路性同时性的要求，也不能据以判断各脚状态的逻辑关系是否正确，其用途只能局限在静态测试的圈子里。

其次，这些方案还分别存在：三态电平规定不合理;三态门限不明确，有较宽的模糊区;TTL电平与CMOS电平范围没有区分;或只适用于+5V供电电平，而不能用于各种高于+5V的CMOS电路等缺点。

3.根据真值表对数字IC的功能进行判断，必须对被测IC的各种可能状态进行充分观察。理论分析表明，一个数字集成电路可能具有的逻辑状态数等于2ⁿ个，其中n为该IC的输入端数。只观察个别状态是不足以判断IC的好坏的。在线测试时，由于电路间的互相连结，一个节点往往既是下一级的输入端又是上一级的输出端，如果只是用普通的高、低电平或脉冲电路来驱动，往往会出现驱不动或烧毁被测电路的问题。必须用强迫驱动的方法，迫使被测电路进入一个又一个新状态。迄今为止有多种逻辑脉冲笔，能够实现某种程度的单节点强迫驱动，如中国专利89202124.1，90214599.1，日本专利平2-218973，但却不能实现多节点同时双向多重强迫驱动，使被测IC进入测试所需的任意工作状态。

在数字集成电路的在线测试方法中，逻辑比较法是一种成熟的常用方法。这种方法在许多产品和专利中被采用，例如（美）HP10529    A逻辑比较器，美国专利3882386，中国专利88211155.8，但是这种方法，目前还存在如下问题：①任何数字IC通常都具有多个逻辑状态，只对个别状态进行比较是不足以说明被测IC好坏的。现有的逻辑比较器既不能对逻辑状态进行观察，更不能使状态发生改变，所以其比较结果是在什么状态下作出的，对于操作者来说，完全是盲目的，片面的，被动的。②现有逻辑比较器只能进行高低两种逻辑电平的比较，而把中间电平也作为高电平对待，当被测IC出现了不应出现的中间电平时，就分辨不出来。