模式发生器在数字设计与半导体电子测试中的应用

数字设计的测试通常需要一个或多个数字信号，而某些信号非常难以生成。模式发生器是专为解决这个问题而设计的。测试某种设备需要在该设备中采用任何一种数字激励信号，模式发生器大都可以提供这些信号。另外，工程师可以使用模式发生器来将数字模式集成在整个测试序列的任何位置。另外，模式发生器还非常适合于半导体电子测试等应用，这些应用需要模式激励数据进行故障测试，并且数字系统通过用户定义的控制算法运行。在软件方面，模式发生器可以用作调试工具，软件工程师可以用它来开发针对待测设备(DUT)的应用。

解决数字测试难题

在许多数字测试中，硬件和软件工程师们都需要具备生成数字激励信号的能力，从而在硬件设计和软件程序测试中模拟少见的测试条件。模式发生器可以解决的其中一个测试难题是，它可以在送到待测设备的普通数字信号丢失时提供数字激励信号。另外，在半导体电子测试中，模式发生器可以用来仿真数字电路，以*估输出响应，从而与期望的响应进行对比，以确定器件是否有故障。

数字激励信号可能在数字控制系统等其它应用中丢失。对于这种应用，可能需要多个变宽的数字激励信号，并要求具有足够内存以产生必要位的流模式。在这种情况下适合采用模式发生器，这是因为它可以被配置为一个字节、字和长字的宽度，从而实现长达32位或6?位的通道，具体位数取决于仪器。另外，如果需要更多通道或扇出，可以使系统连接更多的发生器。相比之下，具有一位或双位输出通道的函数任意波发生器无法提供所需的扇出功能(除非以测试系统成本为代价)。图1显示了由模式发生器激励的待测设备的概念框图。

除了为送到待测设备的丢失数字信号提供激励信号之外，另一个测试难题在于开发将下载到模式发生器中的算法位模式或矢量组。工程师需要*估的一个关键考虑因素是转换成内存深度的最小测试矢量或位流长度，这种转换可以为待测设备找出合适的测试模型和测试装置。这一过程通常需要一些时间来确定按所要求的响应测试和仿真DUT所需的最小测试矢量。在半导体电子测试中，这些测试矢量可以来自使用可用于待测设备的算法方法或伪任意发生器的软件程序，而其它方法则更倾向于确定正确矢量测试装置的手工任务。

在任一情况(自动或手动)下，优化都是一个因素，这是因为这个因素可以转换成生成模式所需的模式内存量。这可能是确定某一具体的模式发生器对DUT需要支持的测试矢量装置是否有效的关键因素。有时由于测试矢量大小和模式深度要求，测试可能必须被扩大并分成几个部分来完成任务。图2是模式发生器矢量测试装置的概念表示图。

模式发生器的功能组件和功能

采用模式发生器，你可以将数字电路或系统置于一种想要的状态、以想要的可编程频率速度进行操作、通过一系列状态快速进行单步调试并在一种模式下循环。某些模式发生器甚至具有触发能力。如果矢量组较大并且模式序列重复的话，循环则比较有益。循环选项可能是最大程度缩小模式波形矢量大小的理想功能组件。

在控制系统中，条件触发对于是至关重要的，该功能可以实现闭环控制操作，根据定义的数字系统条件开始一个数字模式音序器或停止音序器，或者对另一个激励信号作出响应。如果测试工程师具有匹配应用要求的最佳灵活性，那么许多触发功能可以定义为边沿触发或栅级触发。由于模式发生器允许通过单步调试位模式序列来使测试与故障诊断速度同步，因此，对于待测设备的任何测试阶段(无论是初始开发阶段还是最终的系统测试阶段)，模式发生器都是非常理想的。

模式发生器对软件测试也非常有用。软件调试通常包括待测设备的仿真软硬件的支持。对于特定的设备条件状态，具有将硬件配置下载到DUT的能力允许软件工程师快速执行命令和算法，以进行软件验证。你可以预览想要的状态，进行比较并向后跟踪软件步骤，以进行调整。因此，必要时，模式发生器可以用作简单的串行链路来下载定制待测设备配置以进行软件*估和测试。

此外，出现了许多软件使能工具，这些工具有助于在测试开发阶段快速实现硬件配置的启动和运行，其范围涉及定制专有软件、标准驱动器、面板显示控制，甚至仪器网页，比如Agilent Technologies(安捷伦)推出的34950A和LXI L4450A数字I/O产品附带的软件使能工具。这些工具使用户能够通过web浏览器进行快速配置并对模式发生器进行控制，从而节省了宝贵的时间。图3显示了Agilent网页接口工具。

选择模式发生器的考虑因素

选择模式发生器时，必须考虑多个因素。*估和选择最适合你要求的模式发生器时应牢记以下各项：

1.确定连接你的待测设备所需的的硬件形状因子和软件要求。许多模式发生器属于单机版甚至是模块架构，另外还附带工业标准软件工具和层支持。

2.确定解决测试要求所分配的开发时间。如果你没有时间现学如何对模式发生器进行配置和编程的话，现成的经验至关重要。尝试获取易于配置的软件工具，比如仪器网页，使您的系统快速启动并运行。许多这样的组件都内置在产品中，既节省了时间又降低了成本。

3.找出你需要的模式发生器的主要性能特性，比如速度、触发功能、内存尝试、下载/上载时间和电气接口特性。

4.确定是否需要外部硬件电子信号调节来支持DUT。

本文小结

当数字激励信号可能丢失时，模式发生器非常适合数字应用，以进行特定待测设备的测试。模式发生器提供的丰富功能组件允许工程师将模式发生器用在测试过程的任何阶段(从开始阶段到最终的系统测试阶段)。模式发生器一般都非常方便，非常适合于半导体电子测试，既可作为数字系统控制器来运行用户定义的控制算法，又可作为软件工程师开发针对待测设备的软件应用的调试工具。