可测性设计在数字电路中的关键作用

“数字电路设计，包括可测性设计技术的介绍，由冯昌建、黎明、张岚撰写，强调了在集成电路规模增大、测试难度提升的背景下，可测性设计的重要性，以及它如何应对测试成本增加和市场竞争的挑战。文章讨论了可测试性的概念，从1976年的起源到MIL-STD-2165标准的出台，可测性成为独立学科，并介绍了可控制性、可观察性和可测性的基本概念。” 在数字电路设计中，可测性设计是至关重要的一个方面，尤其在当前微电子技术和计算机科学飞速发展的时代。随着集成电路的集成规模不断增大，传统的测试方法面临着效率降低、成本增加的难题。当电路的物理可访问性变差时，例如在采用表面安装技术（SMT）的印刷电路板上，测试的复杂性和成本显著增加。 可测性设计（Testability Design）旨在确保电路在出现问题时能被有效地检测和隔离故障，以降低维修成本，提高产品质量。1976年，可测性作为一个独立的设计概念被提出，之后通过MIL-STD-2165标准得到了正式的认可，这个标准规定了电子系统的测试性分析、设计和验证的流程，使其与可靠性、维修性设计同等重要。 可测试性分析是评估电路可测性的关键步骤，它涉及可控制性、可观察性和可测性这三个核心概念。可控制性是指能否容易地通过输入信号改变电路中任何一点的状态；可观察性则关乎能否便捷地通过输出信号获取电路内部状态的信息。可测性是这两个特性的结合，它衡量了我们检测和识别电路中潜在问题的能力。 为了提高可测性，设计师通常会采用边界扫描（Boundary Scan）等技术，这是一种在不增加额外测试引脚的情况下增强电路可测试性的方法。通过内置的测试结构，边界扫描允许对电路内部节点进行独立的控制和检测，即使在封装后的电路中也能进行有效的测试。 在现代数字电路设计中，可测性设计不仅是保证产品质量的手段，也是降低成本、提高竞争力的关键策略。通过在设计阶段就考虑可测性，可以避免后期昂贵的修改和维护，确保产品能够迅速适应市场需求，达到世界水平的质量标准。因此，理解和应用可测性设计技术对于任何从事数字电路设计的工程师来说都是必不可少的知识点。