18、组合电路测试模式生成：原理、方法与应用

组合电路测试模式生成：原理、方法与应用

在数字电路测试领域，自动测试模式生成（ATPG）是一项关键技术，它对于确保电路的可靠性和性能起着至关重要的作用。本文将深入探讨ATPG的相关概念、算法以及实际应用，帮助读者更好地理解这一复杂而重要的领域。

1. ATPG简介

ATPG是一种用于生成测试模式以检测电路故障的过程。它主要基于逻辑级网表（原理图）来描述电路，并与故障生成程序协同工作，生成最小化的故障列表，从而减轻设计师在故障生成方面的负担。ATPG算法具有多种用途，不仅可以生成电路测试模式，还能识别冗余或不必要的电路逻辑，以及验证不同电路实现之间的匹配性。

2. 结构性测试与功能性测试

在讨论ATPG算法之前，有必要先区分结构性测试和功能性测试这两种不同的测试方法。

• 功能性测试 ：功能性ATPG程序会生成一组完整的测试模式，以全面验证电路的功能。以一个64位纹波进位加法器为例，从功能角度来看，该加法器有129个输入和65个输出。为了完全测试其功能，需要多达214,863,536,422,912个输入模式，即使使用目前最快的自动测试设备（ATE，运行频率为1 GHz），也需要数年时间才能完成测试。因此，除了小型电路外，全面的功能性测试在实际应用中往往是不可行的。
• 结构性测试 ：结构性测试则只关注电路中每条线路上的最小故障集，通过排除等效故障来减少测试模式的数量。对于上述加法器，如果考虑故障等效性，每个位片仅需测试27个故障，整个加法器最多需要1,728个测试模式。使用1 GHz的ATE，仅需0.000001728秒即可完成测试