DE3124902A1

DE3124902A1 - "anordnung zur pruefung einer schaltung mit kombinatorisch und mit sequentiell arbeitenden logischen elementen"

Info

Publication number: DE3124902A1
Application number: DE19813124902
Authority: DE
Inventors: Krijn 5621 Eindhoven Kuiper; Cornelis Niessen; Marinus Theodorus Maria Segers
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1980-07-21
Filing date: 1981-06-25
Publication date: 1982-05-19
Also published as: NL8004176A; FR2487076A1; GB2080551A; JPS5752950A; JPS6232511B2; US4435806A; DE3124902C2; FR2487076B1; GB2080551B

Description

N. V. Philips' 6toei!ampenfaljrieken; ^msfoavgn; ;:._;.; 317/902

PHN 9799 "*" ' ΛΗ.Κ. 1981

Anordnung zur Prüfung einer Schaltung mit kombinatorisch und mit sequentiell arbeitenden logischen Elementen.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Prüfung einer Schaltung mit kombinatorisch und mit sequentiell arbeitenden logischen Elementen, wobei aus den sequentiell arbeitenden Elementen ein erstes Schieberegister mit einem ersten Serieneingang, einem ersten Serienausgang, einem ersten Parallelausgang zum Zuführen eines gespeicherten Datenmusters an weitere Elemente der Schaltung zur Bearbeitung und einem ersten Paralleleingang zum anschliessenden Empfangen eines Ergebnismusters der erwähnten Bearbeitung gebildet wird und mit dem ersten Serieneingang ein Prüfmustergenerator und mit dem ersten Serienausgang eine Quittungsanordnung verbunden ist.

Bei einem kombinatorisch arbeitenden logischen

Element ergibt eine Ändei-ung in einem Eingangssignal

möglicherweise eine Änderung in einem Ausgangssignal, aber unabhängig vom Zeitpunkt, zu dem die zuerst genannte Änderung auftritt. In einem sequentiell arbeitenden logischen Element sind bestimmte Speieherfunktionen dargestellt:

Einer oder mehrere interne Zustände des Elements besitzen

eine bestimmte Dauerhaftigkeit. Sie können dabei abhängig von den Eingangssignalen und vom internen Zustand selbst nicht immer direkt geändert -werden (wohl beispielsweise, wenn eine folgende Taktimpulsζext anfängt, nach einer bestimmten Verzögerungszeit u.dgl.

Eine eingangs erwähnte Anordnung ist aus einer

Veröffentlichung vom M.J.Y. Yilliams und J.B. Angell, "Enhancing testability of large-scale integrated circuits via test points and additional logic", IEEE, Tr. Computer, Vol. C 22, Januar 1973, S. 46.,.6θ bekannt. Durch diese

Technik können die sequentiell arbeitenden Elemente des ersten Schieberegisters jowci. Yn eine ti ο Γ Iu i er l,o stellung erhalten. In bestimmten Fällen is.t es ein kompll-

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ziert es Problem, oin Datenrnuster mit grosser Länge vollständig zn quittieren: Daher ist es vorteilhaft, ein Ergebnismuster mit grosser Länge in ein Sekundärmuster mit kleinerer Länge umzusetzen. Wenn im Ergebnismuster eine Abweichung auftritt, ist es in vielen Fällen möglich, die Fehlerart in der Schaltung zu detektieren. Oft ist man an dieser letzten Information nicht interessiert, beispielsweise beim Prüfen eben fertiggestellter Produkte. In diesem Fall ist häufig die Information "gut"/"sclileciit" ausrei-

^⁰ chend, und sie ist im Sekundärmuster dabei normalerweise noch vorhanden. Zur Prüf imp; einer Schaltung werden weiterhin oft einige Prüfmuster benutzt, die je ihr eigenes Ergebnismuster bewirken. Der Entwurf einer derartigen Prüfmusterreihe ist eine komplizierte Angelegenheit, weil vorzugsweise die verschiedenen Prüfmuster auch jeweils verschiedene Teilfunktionen der Schaltung prüfen müssen. Weiter ist die Auswertung einer Vielzahl von Ergebnismustern.eine zeitraubende Angelegenheit. Dennoch muss oft die Anzahl der Prüfmuster relativ gross sein: Ist die An-

zahl zu klein, werden oft defekte Schaltungen zu unrecht als gut angegeben.

Die Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Prüfung einer Schaltung der eingangs genannten Art anzugeben, die die Prüfung auf einfache Weise er—

möglicht, wobei dennoch die Möglichkeit undetektierter Fehler gering ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Quittungsanordnung ein zweites Schieberegister mit einem zweiten Serieneingang und einem zweiten Serienausgang enthält, dass der zweite Serien-

eingang mit dem ersten Serienausgang verbunden ist, dass mit dem zweiten Serienausgang eine Rückkopplungsschaltung mit zumindest einem Exklusiv—ODER-Element verbunden ist,

die ein laufendes Mehrbitsummenmuster· aus den nacheinander erhaltenen Ergebnismustern bildet, dass der erste

Serieneingang mit einem Ausgang der Rückkopplungsschaltung zur Verwirklichung des Prüfmustergenerators verbunden ist, dass weiterhin, ein Ausgang des zweiten Schieberegisters

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• S-

zusammen mit einem Ausgang eines Quittungsmustergerierators an ein Vergleichselement angeschlossen ist, dass das erste und zweite Schieberegister Mittel zum Empfangen eines anfänglichen Signalmusters vor dem Anfang einer Prüfung aufweist. Vorzugsweise ist die Quittungsanordnung mit einem Aktivierungseingang versehen, der am Ende einer Prüfung ein Aktivierungssignal empfängt. Die Länge des zweiten Schieberegisters kann beschränkt sein, jedenfalls oft wesentlich kleiner als die des ersten Schieberegisters:

Hierdurch ist die Quittung einfach. Weiter ist die Bildung

eines laufenden Summenmusters mittels einer Rückkopplung χ-ν mit Exklusiv-ODER-Funktion vorteilhaft: Hierdurch wird aus einem einzigen Anfangsprüfmuster eine Reihe von Prüfmustern gebildet, die gegenseitig pseudo-unabhängig sind: Es zeigt sich, dass auch mit einer auf diese Weise gebildeten Reihe von Prüfmustern schnell eine Vielzahl von Fehlern detektierbar ist.

Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn die Rückkopplungsschaltung aus einem einzigen Exklusiv-ODER-G-atter

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besteht, das die Ausgangssignale des ersten und des zweiten Schieberegisters empfängt. Dies ergibt eine sehr einfache Verwirklichung. Dagegen ist es möglich, zusätzlich Rückkopplungen anzuordnen, zum Beispiel auf die Weise eines MaximallängenscMeberegisters .
BESCHREIBUNG EINES AUSFUHIiUNOSrVRlSPIKLS·:

Die Erfindung wird naclisbeliond an Hand oinor einzigen Figur erläutert. Sie zeigt das Schema einer erfindungsgemässen Anordnung. Die zu prüfende Schaltung enthält

kombinatorisch und sequentiell arbeitende logische Elemente« 30

Im Ausführungsbeispiel sind alle sequentiell arbeitenden logischen Elemente im Schieberegister 30 von 12 Bits zusammenfügbar. In vielen Fällen enthält eine zu prüfende Schaltung eine viel grössere Anzahl zu einem Schieberegister zusammenzufügender Stufen; deren Anzahl kann daher

lib

beliebig: sein. Dor Block ,'H ,strlli. doti IIchI. der zu prüfenden Schaltung dar, also kcmbinatoriscJi arbeitende logische Elemente und ggf. weitere sequentiell arbeitende logische

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Elemente, die nicht in das Schieberegister 30 aufgenommen sind. Letztere sind dabei auf andere Weise initialisierbar, beispielsweise mit einem an sich bekannten Rückstellsignal. Die zu prüfende Schaltung besteht aus den Teilen 28 und 30· -Die Funktion dieser Schaltung kann sehr verschieden sein. Die Verwirklichung kann als eine getrennte integrierte Schaltung, eine Kombination integrierter Schaltungen oder eine Hybridschaltung sein, wobei jeder beispielsweise in einen Modul vom Typ DXP aufgenommen sein

W kann. Zum anderen kann die Verwirklichung als eine gedruckte Verdrahtungsplatte mit einer Menge integrierter Schaltungen und ggf. diskreter Bausteine sein. Die nachstehend zu beschreibende Prüfschaltung kann mit den Teilen 28 und 30 zusammengebaut sein. Dabei kann jedoch auch die Signal-

'^ zuführung bzw. der Signalausgang aus der Schaltung nicht vollständig geprüft werden. In vielen Fällen ist die Prüfschaltung einschliesslich Quittungsanordnung daher eine getrennte Anordnung, die die Möglichkeit hat, allerhand Arten von Schaltungen zu prüfen: Sie bildet dabei einen

*" Teil eines Herstellungsverfahrens. Am Anfang der Prüfung wird das erste Prüfmuster in das Schieberegister 30 geladen. Dies wirkt also wie folgt.

Am Anfang des Testes erscheint eine Rückstellsignal, das beispielsweise manuell am Anschluss 22 erzeugt wird. Hierdurch wird die Kippstufe 50 in einen ersten Zustand gebracht,- um den Schalter 48 in die unterste Stellung zu bringen. Weiter werden der Schiebezähler 24 und der Musterzähler 26 in ihren Anfangszustand (θ) zurückgestellt. Am Eingang des Schieberegisters 34 erscheint das Signal des Anschlusses 52. Es kann eine spezifische Codebitfolge betreffen, aber auch ein fester Wert sein, also ununterbrochen "0" oder "1". Das Rückstellsignal kann nach Bedarf auch den Taktgeber 20 aktivieren. In einer anderen Ausführung kann er ein freilaufender Taktgeber sein. Der Schiebezähler 24 hat zwanzig Stellungen (die Summe der Anzahl von Bitstufen der Schieberegister 30 und 34) und dient zum stetigen Ringzählen unter der Steuerung des Takt-

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■■■■.·."*.

gebers 20. Der Zähler 24 erzeugt beim Weiterschalten nach jeweils 20 Stellungen ein Ausgangsübertragssignal auf der Leitung 44. Das Schieberegister 20 ist aus an sich bekannten Meister/Sklave-Stufen aufgebaut. Wenn das Ausgangsübertragssignal auf der Leitung 44 nicht vorhanden ist, wird in der einen Hälfte der Taktimpulsdauer die Information in den Meisterteil der Kippstufen aufgenommen; in der anderen Hälfte der Taktimpulsdauer wird die Information in den nächsten Sklaventeil der Kippstufen aufgenommen So enthält dieses Schieberegister 12 Meisterstufen sowie 12 Sklavenstufen. In den ersten 20 Taktimpulsperioden werden die Informationen des Anschlusses 52 über den Schal-' ter 48 in die seriengeschalteten Schieberegister 34 und 30 hineingeschoben. In allen diesen Stellungen wird der

Inhalt des Schieberegisters 30 auch der Schaltung. 2b zugeführt. Der Einfachheit halber sind nur sechs Anschlüsse dargestellt. Die Ausgangssignale der Schaltung 28 werden dabei auch den entsprechenden Schieberegisterstufen zugeführt auch sind jetzt der Einfachheit halber nur sechs

Anschlüsse dargestellt. Solange das Übertragssignal auf der Leitung 44 nicht vorhanden ist, werden die Ausgangssignale der Schaltung 28 nicht aufgenommen. Wenn die Stellung erreicht wird, erscheint für eine halbe Taktimpulsperiode das Ausgangsübertragssignal des Zählers 24. Dabei steuert

es das Schieberegister 30 derart, dass die Ausgangsinformation der Schaltung 28 statt der der vorangehenden Meisterbzw. Sklavenstufe aufgenommen wird. Nach Bedarf wird (nicht dargestellt) noch ein synchronisierender Taktimpulse der Schaltung 28 zugeführt. Das Übertragssignal auf

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der Leitung 44 gelangt weiter zum Musterzähler 26 und zur

Kippstufe (Setz/Rückstell-Kippstufe) 50. Der Musterzähler 26 zählt um jeweils einen Schritt weiter. Die Kippstufe 50 wird beim ersten Empfang des Ausgangsübertragssignals des Zählers 24 umgeschaltet.·Danach bleibt der 35

Schalter 48 für den Rest der Prüfung in der oberen Stellung. Dabei sind die Schieberegister 30 und 34 also ringgekoppelt. Im Gegensatz zu obiger Beschreibung ist es

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veiter möglich, dass die Zuführung des Prüfmusters zur Schaltung 28 und der Empfang und die Speicherung des Ergebnisrnusters von einem zusätzlichen Taktimpuls gesteuert werden.

. Unter der Steuerung einer jeden folgenden Reihe von 20 Taktimpulsperioden wird so jeweils ein Prüfmuster im Schieberegister 30 gespeichert, der Schaltung 28 zugeführt und das Ergebnismuster erneut gespeichert.

Dabei is t der Ausgang des Schieberegisters 34

^ ' über Exk Las Lv-ODlCR-Gatter T~ nach seinem eigenen Eingang rückgekoppeil. Das bedexifcet, dass der Inhalt des Schieberegisters 34 durch alle Ergebnisse der der Schaltung 28 zugeführten Prüfmuster bestimmt ist. Wenn durch einen Defekt ein Bit eines Ergebnisses falsch war, bleibt dies

^ im Inhalt des Schieberegisters 34 detektierbar. Fenn mehrere Bitfehler auftreten, können sie sich gegenseitig ausgleichen. Von vornherein gibt es jedoch die Möglchkeit, dass eine defekte Schaltung 28 nach der Verarbeitung einer Vielzahl von Prüfmustern dennoch den richtigen Inhalt im Schieberegister 34 erzeugt, gering. Bei einem völlig stochastischen Fall und einer Länge des -Schieberegisters

34 von 8 Bits ist diese Möglichkeit nur 1:2. Bei jedem Zyklus von 20 Takt Impulsen wird also die Stellung des Musterzahlers 24 inkrementiert. In einer vorgegebenen Zählerstellung erscheint auf der Leitung 60 ein Ausgangsübertragssignal, das die Vollendung der Prüfoperation angibt.

Die Schaltung enthält weiter einen Quittungsmustergenerator 38· Dies ist beispielsweise ein Register, das

manuell geladen werden kann. Er enthält genau so viel Information wie das Schieberegister 34, also in diesem Beispiel 8 Bits, die wie in der Figur angegeben dem Vergleichselement 46 parallel zugeführt werden können. Dieses Element; empfängt auf gleiche Weise die 8 Bits aus dem

Sohieberegi s I er 34 und ftihrt an den 8 + 8 erhaltenen Bits einen bitweisen Vergleich aus. Er wird vom Ausgangsüber— tragssignal auf der Leitung 6o aktiviert. Wenn alle 8 Bit-

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paare eine Gleichheit ergeben, erzeugt der Vergleicher ■ 46 eine logische "1", die zusammen mit dem Ausgangsübertragssignal auf der Leitung 6O dem UND-Gatter 40 zugeführt wird. Wenn dieses Gatter eine "1" erzeugt, ist die zu prüfende Schaltung einwandfrei. Es ist dabei also notwendig, dass die Signale auf den Leitungen 6O und 62 gleichzeitig vorhanden sind. Das Ausgangssignal auf der Leitung 42 kann auf viele Weisen benutzt werden. Es kann in einer Setz/Rückstellkippstufe gespeichert werden, die

^ vom Signal am Anschluss 22 oino VorfiinstoLlimg bekommt.

Zwei Anzeigelampen an den /Ui η gangen dieser Kippstufe geben -~~, dabei "gut" bzw. "falsch" an. Zum andern kann das Element 4O auch selbst eine Setz/Rückstellkippstufe sein, die vom Signal auf der Leitung 60 gesetzt wird. Wenn die .Schaltung gut ist, wird die Kippstufe vom Signal auf der Leitung 62 rückgestellt, das etwas später kommt. An die Leitung 42 kann dann ein Element zum Detektieren dieser Rückstellung angeschlossen werden. Es ist weiter möglich, dass im Element 46 der Vergleich ununterbrochen durchgeführt wird:

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Dabei braucht das Aktivierungssignal auf der Leitung 6Ö nicht zugeführt zu werden. Das Signal an C der Leitung 50 kann weiter noch dazu benutzt werden, den Taktgeber 20 zu stoppen (nicht dargestellt).

Das Signalmuster im CJuI t tunpsnius Lo rgenoralor kann

auf Basis einer guten Beispielschaltung gebildet werden:

Sie kann beispielsweise eine auf herkömmliche Weise geprüfte Schaltung sein. Eine andere Möglichkeit ist die Erzeugung des Quittungsmusters mit Hilfe einer Simulation an einem

Rechner (der die Schaltung beispielsweise wie einen .

Vorrat logischer Funktionen beschreibt). Die Längen der Schieberegister 30 und 34 können ein beliebiges Verhältnis haben. Für das Element 34 ist eine Länge von 8 Bits oft ausreichend, aber 16 Bits kSnnen auch vorteilhaft sein

(das Schieberegister 30 ist meist zweimal oder noch langer 35

als das Schieberegister 34: Das beschriebene Prüfsystem ist nämlich insbesondere vorteilhaft für komplizierte Schaltungen). Statt des einfachen Exklusiv-ODER-Gatters

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./10.

können mehrere rückgekoppelte Gatter zwischen den Stufen I)CUiH Iy. i; werden, wie bei lvtifjis torn i'tir Bi tr .folgen mit MaximalläiiüOn üblich ist. Es ist weiter möglich, die Informationszuführung zum Schieberegister 30 vom Ausgang des Exklusiv-ODER-Gatters 32 statt vom Schieberegister 34 aus zu verwirklichen (aber dann hinter dem Schalter 48). Zumal ist dies vorteilhaft, wenn das Schieberegister Jh einen speziellen Rückstelleingang besitzt. Dabei kann die Prüfung schneller ausgeführt werden, denn jeder Zyklus benötigt nur 12 Taktimpulsperioden. Der Gewinn in praktischen Fällen 1st dabei viel kleiner, beispielsweise um einen Faktor 128/136. Der Vergleich im Element 46 kann seriell statt parallel erfolgen. Wenn ein Anfangsprüfmuster aus— schliesslich von "O"-Signalen vorteilhaft ist, kann dies mit Ruckstelieingängen an Registern 30» 34 verwirklicht werden, und der Schalter 48 kann entfallen. Das Prüfverfahren" ist auf dynamische MOS-Logik vorteilhaft anwendbar.

Claims

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PATENTANSPRÜCHE:

1 „y Anordnung zur Prüfung einer Schaltung mit kombinatorisch und mit sequentiell arbeitenden logischen Elementen, wobei aus den sequentiell arbeitenden Elementen ein erstes Schieberegister (30) mit einem ersten Serieneingang, einem ersten Serienausgang, einem ersten Parallelausgang zum Zuführen eines gespeicherten Datenmusters an weitere Elemente (28) der Schaltung zur Bearbeitung und einem ersten Paralleleingang zum anschliessenden Empfang eines- Ergebnismusters der genannten !Bearbeitung gebildet wird und mit dem ersten Serieneingang ein Prüfmustergenerator und mit dem ersten Serienausgang eine Quittungsanordnung (46) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Quittungsanordnung ein zweites Schieberegister (34) mit einem zweiten Serieneingang und einem zweiten Serienausgang enthält, dass der zweite Serieneingang mit dem ersten Serienausgang verbunden ist, dass mit dem zweiten Serienausgang eine Rückkopplungsschaltung mit zumindest einem Exklusiv-ODER-Element (32) verbunden ist, die ein laufendes Mehrbitsummenmuster der aufeinanderfolgend erhaltenen Ergebnismus-

²^ ter bildet, dass der erste Serieneingang mit einem Ausgang der Rückkopplungsschaltung zur Verwirklichung des Prüfmustergenerators verbunden ist, dass weiter ein Ausgang des zweiten Schieberegisters zusammen mit einem Ausgang eines Quittungsmustergenerators (38) an ein Vergleichselement

(46) angeschlossen ist, und dass das erste und zweite Schieberegister Mittel (48, 52) zum Empfangen eines anfänglichen Signalmusters vor dem Anfang einer Prüfung aufweist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Quittungsanordnung mit einem Aktivierungseingang

versehen ist, der am Ende einer Prüfung ein Aktivierungssignal empfängt.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn-

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zeiclinet, das.·! die Rückkopplungischaltung aus einem einzigen Exklusiv-ODER-Gatter bssteht, das die Ausgangssignale des ersten und des zwei fcen Schieberegisters · empfängt. 5