DE3327446A1 - Messverfahren zur fehlerortung in logikschaltungen und anordnung zur durchfuehrung dieses verfahrens - Google Patents

Description

• Meßverfahren zur Fehlerortung in Logikschaltungen und
• Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.
• Die Erfindung bezieht sich auf ein Meßverfahren zur Fehlerortung in Logikschaltungen, welche aus mehreren, über eine Datenbusleitung oder über einen logischen Knoten verbundenen Logikeinheiten bestehen, unter Verwendung einer Stromverfolger-Meßeinrichtung, mittels welcher an einer Stelle der Busleitung bzw. der verknoteten Verbindungsleitungen von einem Prüfsender ein pulsförmiger Wechselstrom eingeprägt wird, der entlang der Busleitung bzw. der verknoteten Verbindungsleitungen mit einer Strommeßsonde detektiert und bis zum Fehlerpunkt, z.B. einer Kurzschlußstelle, verfolgt wird.
• Konflikte auf Datenbus leitungen und in logischen Knoten von Logikschaltungen sind häufig sehr schwer lokalisierbar, da nicht ohne weiteres erkennbar ist, welcher der entlang der Busleitung parallel geschalteten oder an die einzelnen Verbindungsleitungen des logischen Knotens angeschlossenen Sender oder Empfänger die Busleitung bzw. den logischen Knoten auf den falschen logischen Pegel zieht.
• Im folgenden sind einige Fehlerfälle aufgeführt, welche zu Buskonflikten führen. Liegt ein Kurzschluß der TTL-Endstufe eines Senders vor, so wird die Busleitung fehlerhaft entweder in den Schaltzustand HI oder LO gezogen. Erfolgt eine fehlerhafte Ansteuerung der TTL-Senderendstufe, so ergibt sich ebenfalls fälschlicherweise HI-oder LO-Pegel am Bus. Auch ein defekter Empfängereingang zieht den Datenbus auf einen falschen Logikpegel, der sich auch dann einstellen kann, wenn Fertigungsfehler, wie z.B. Zinnspritzer oder Kurzschlüsse, vorliegen. Ähnliche Verhältnisse wie auf Datenbussen liegen bei logischen Knoten in Logikschaltungen vor, in denen mehrere Three-State-Sender und -Empfänger miteinander verknüpft sind.
• Bisher konnten nur Fertigungs-Kurzschlüsse (Verdrahtungsfehler, defekte Multilayerplatten, Zinnspritzer) an vorzugsweise unbestückten Leiterplatten durch Stromverfolgermeßgeräte geortet werden. Der Betrieb eines solchen Stromverfolgermeßgerätes an einem bestückten oder eingeschalteten Datenbus bzw. an einem logischen Knoten ist jedoch wegen einer sehr wahrscheinlichen Bauteileüberlastung sehr riskant und führt nur in Sonderfällen zum defekten Treiber.
• Die bekannten Stromverfolgermeßgeräte sind somit prinzipiell nur zum passiven Test geeignet.
• Aufgabe der Erfindung ist es, ein Meßverfahren zur Fehlerortung in Logikschaltungen mit Datenbusleitungen oder logischen Knoten zu schaffen, das zwar ähnlich dem bei bekannten Stromverfolgermeßgeräten verwendeten Verfahren auf der Einprägung eines Wechselstromes in den Meßzweig, einer Stromsondendetektierung und einer Verfolgung bis zum Kurzschlußpunkt beruht, aber im Unterschied dazu so ausgebildet sein soll, daß Überlastungen der gängigen MOS- und TTL-Bausteine bei der Stromeinprägung ausgeschlossen und Fehlmeldungen, welche durch öffnende Substrat- und Eingangskappdioden hervorgerufen werden könnten, vermieden werden.
• Gemäß der Erfindung, die sich auf ein Meßverfahren der eingangs genannten Art bezieht, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zunächst geprüft wird, in welchem logischen Zustand sich die Datenbusleitung bzw. der logische Knoten befindet, daß im Falle eines fehlerhaften Vorliegens des logischen HI-Zustands der Prüfsender als pulsförmigen Wechselstrom zur Einprägung in die Busleitung bzw. in den logischen Knoten unipolare, negativ gerichtete Stromnadelimpulse liefert, daß im Falle eines fehlerhaften Vorliegens des logischen LO-Zustandes der Prüfsender als pulsförmigen Wechselstrom zur Einprägung in die Busleitung bzw. in den logischen Knoten unipolare, positiv gerichtete Stromnadelimpulse abgibt, und daß die sowohl durch die negativen als auch durch die positiven Stromnadelimpulse hervorgerufenen Spannungsnadelimpulse hinsichtlich ihrer Amplituden im Prüfsender so begrenzt werden, daß sie nach Überlagerung mit der fehlerhaften HI-Spannung bzw. mit der fehlerhaften LO-Spannung auf der Datenbusleitung bzw. auf den verknoteten Verbindungsleitungen die festgelegte negative Logik-Betriebsspannungsgrenze amplitudenmäßig nicht unterschreiten bzw. die festgelegte positive Logik-Betriebsspannungsgrenze amplitudenmäßig nicht überschreiten.
• Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens nach der Erfindung besteht darin, daß der Prüfsender bei Vorliegen und Feststellung des Three-State auf der Datenbusleitung bzw. am logischen Knoten keine Stromnadelimpulse an die Datenbusleitung bzw. den logischen Knoten zur Einprägung abgibt. Dieses Verhalten des Prüfsenders ist deswegen zweckmäßig, weil im Falle des Vorliegens des Three-State auf dem Bus kein Buskonflikt vorliegt bzw. kein Fehlverhalten des logischen Knotens erwartet wird.
• Eine vorteilhafte Schaltungsanordnung eines Prüfsenders zur Durchführung des erfindungsgemäßens Meßverfahrens ist in den Ansprüchen 3 bis 6 beschrieben.
• Das Meßverfahren nach der Erfindung und eine vorteilhafte Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens werden anhand von fünf Figuren im folgenden erläutert.
• Es zeigen Fig. 1 das Blockschaltbild einer Prüfsender-Schaltungsanordnung zur Durchführung des Meßverfahrens nach der Erfindung und Fig. 2 bis 5 verschiedene Strom- und Spannungsdiagramme an einzelnen Stellen der Schaltungsanordnung nach Fig. 1.
• In Fig. 1 ist ein Blockschaltbild des Prüfsenders für das erfindungsgemäße Meßverfahren dargestellt. Zwei Pufferverstärker 1 und 2 mit dem Verstärkungsfaktor +1 übertragen die logischen Betriebsspannungen ULOGP bzw.ULoGN an zwei Impulsstromquellen 3 bzw. 4 und außerdem an die beiden Eingänge einer Schaltung 9 zur Erzeugung einer Referenzspannung URef. Die beiden Impulsstromquellen 3 und 4 weisen jeweils einen Auftasteingang und einen Ausgang auf, der mit einer an die jeweils zu überprüfende Datenbusleitung B anzuschließenden Prüfklemme PKL verbunden ist.
• Anstelle des Datenbusses B kann als Prüfling auch ein logischer Kno-ten mit Verbindungsleitungen zu einzelnen Logikeinheiten Verwendung finden. Die Prüfklemme PKL liegt außerdem über einen Tiefpaß 5 an einem ersten Eingang einer Auswertelogik 6. An einen zweiten Eingang dieser Auswertelogik 6 wird die von der Schaltung 9 abgegebene Referenzgleichspannung URef zum Erkennen der auf dem Datenbus B jeweils herrschenden logischen Betriebszustände geführt.
• Der -Tiefpaß 5 filtert die Störungen und die später noch beschriebenen Spannungen UMeß vom Datenbus B, um ein ungestörtes Arbeiten der Auswertelogik 6 zum Feststellen der logischen Pegel zu ermöglichen. Im Prüfsender ist eine im Takt der verwendeten Strommeßsonde arbeitende Taktaufbereitungsschaltung 10 vorgesehen, deren nadelimpulsförmige Ausgangssignale jeweils an den einen Eingang zweier UND-Gatter-Schaltungen 7 bzw. 8 geführt sind, an deren anderen Eingang jeweils ein Ausgang der Auswertelogik 6 angeschlossen ist. Als Strommeßsonde kann z.B. diejenige der bekannten Impuls-Stromverfolgermeßgeräte verwendet werden. Es muß dann die Taktfrequenz f auf welche die Strommeßsonde des jeweils verwendeten Stromverfolgers abgestimmt ist, der Taktaufbereitungsschaltung 10 zugeführt werden. Diese Schaltung 10 erzeugt aus den Taktflanken einstellbare schmale Impulse der Breite t. Durch Ändern der Stromtastdauer t kann der Stromflußwinkel des im Zusammenhang mit den Diagrammen nach Fig.2 bis 5 noch erläuterten Stroms i und somit das Magnetfeld des zu prüfenden Datenbusses oder Logikknotens verändert werden. Auf diese Weise läßt sich die Empfindlichkeit und die Selektivität der Strommeßsonde an den jeweiligen Betriebsfall anpassen.
• Der Ausgang der Gatterschaltung 7 ist mit dem Auftasteingang der ersten Impulsstromquelle 3 und der Ausgang der anderen Gatterschaltung 8 mit dem Auftasteingang der zweiten Impulsstromquelle 4 verbunden, so daß nach Maßgabe der Auswertelogik 6 eine der beiden Impulsstromquellen 3 und 4 über die UND-Gatterschaltungen 7 bzw. 8 freigegeben wird.
• Die im eigentlichen der Erzeugung der Referenzspannung URef dienende Schaltung 9 erzeugt abhängig von den Logik-Betriebsspannungen ULOGP und. ULOGN eine Spannung UTS im ver- botenen Bereich, die über einen hochohmigen Widerstand R der Prüfklemme PKL und damit dem Prüfling B zugeführt wird.
• Hiermit detektiert die Auswertelogik 6 den Three-State-Zustand, bei dessen Vorliegen über die beiden Gatterschaltungen 8 und 9 beide Impulsstromquellen 3 und 4 gesperrt werden.
• Die Arbeitsweise- des erfindungsgemäßen Meßverfahrens unter Verwendung des in Fig. 1 dargestellten Prüfsenders wird im folgenden anhand der in den Figuren 2 bis 5 dargestellten Diagramme erläutert. Wird der in Fig.1 dargestellte Prüfsender über seine Prüfklemme PKL mit dem Datenbus B verbunden, so prüft dieser Sender zunächst, in welchem logischen Zustand sich der Prüfling B befindet. Ist der Prüfling B im Three-State, so erfolgt keine Stromimpulsabgabe, d.h.
• die beiden Impulsstromquellen 3 und 4 werden gesperrt. Hängt der Prüfling B jedoch fehlerhafterweise im HI-Zustand, dann liefert der Sender gemäß Fig.2 unipolare, negativ gerichtete, eingeprägte Stromnadeln iMeß N an die Prüfklemme PKL. Die HI-Spannung des Prüflings z.B. + 3,2 Volt bei TTL-Bausteinen, liegt in der Nähe der positiven Logikbetriebsspannung ULOGp, z.B. + 5 V. Je nach Innenwiderstand des Treibers im HI-Zustand überlagern sich der Spannung, wie Fig.3 zeigt, A negative Nadeln UMeß unterschiedlicher Amplitude, hervorgerufen durch den eingeprägten Strom ineß N Sollte der Prüfling sehr hochohmig sein, dann wird durch den Aufbau des Prüfsenders gewährleistet, daß der auf; die Spannung UHI aufmodulierte Spannungshub stets C Meß* bleibt Dies stellt sicher, daß die Betriebsspapnungsgrenze ULOGN nicht unterschritten wird und somit auch kein Fehlerstrom durch sich öffnende Eingangskappdioden entstehen kann. Das Verfolgen von iM N führt also sicher zum aktiven Treiber. Die schmalen gerichteten Stromimpulse #Meß N und das Einhalten der Betriebsspannungsgrenzen der Lagik-Betriebsspannunen ULOGP und ULOGN vermeiden eine Überlastung der Prüflinge.
• Erkennt die Senderlogik ein Verharren des Prüflings B fälschlicherweise im LO-Zustand, dann aktiviert der in Fig.1 dargestellte Sender positiv gerichtete, unipolare Stromnadelimpulse iMeß P entsprechend Fig. 4. Je nach Innenwiderstand des Treibers ergibt dies, wie in Fig. 5 gezeigt ist, auf der Spannung UL0 eine Überlagerung mit der durch den Meßstrom erzeugten Spannung UNeß Diese ist wiederum durch Schaltungsmaßnahmen im Prüfsender auf einen Wert dMeß begrenzt, so daß keine Fehlströme durch Überschreiten der positiven Logik-Betriebsspannung ULOGP entstehen können.
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Claims (6)

1. Patentansprüche: 1. Meßverfahren zur Fehlerortung in Logikschaltungen, welche aus mehreren, über eine Datenbusleitung oder über einen logischen Knoten verbundenen Logikeinheiten bestehen, unter Verwendung einer Stromverfolger-Meßeinrichtung, mittels welcher an einer Stelle der Busleitung bzw. der verknoteten Verbindungsleitungen von einem Prüfsender ein pulsförmiger Wechselstrom eingeprägt wird, der entlang der Busleitung bzw. der verknoteten Verbindungsleitungen mit einer Strommeßsonde detektiert und bis zum Fehlerpunkt, z.B. einer Kurzschlußstelle, verfolgt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst geprüft wird, in welchem logischen Zustand sich die Datenbusleitung bzw. der logische Knoten befindet, daß im Falle eines fehlerhaften Vorliegens des logischen HI-Zustands der Prüfsender als pulsförmigen Wechselstrom zur Einprägung in die Busleitung bzw. in den logischen Knoten unipolare, negativ gerichtete Stromnadelimpulse liefert, daß im Falle eines fehlerhaften Vorliegens des logischen LO-Zustands der Prüfsender als pulsförmigen Wechselstrom zur Einprägung in die Busleitung bzw. in den logischen Knoten unipolare, positiv gerichtete Stromnadelimpulse abgibt, und daß die sowohl durch die negativen als auch durch die positiven Stromnadelimpulse hervorgerufenen Spannungsnadelimpulse hinsichtlich ihrer Amplituden im Prüfsender so begrenzt werden, daß sie nach Überlagerung mit der fehlerhaften HI-Spannung bzw. mit der fehlerhaften LO-Spannung auf der Datenbusleitung bzw. auf den verknoteten Verbindungsleitungen die festgelegte negative Logik-Betriebsspannungsgrenze amplitudenmäßig nicht unterschreiten bzw. die festgelegte positive Logik-Betriebsspannungsgrenze amplitudenmäßig nich-t überschreiten.
2. 2. Meßverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfsender bei Vorliegen und Feststellung des Three-State auf der Datenbusleitung bzw. auf dem logischen Knoten keine Stromnadelimpulse an die Datenbusleitung bzw.

   an die verknoteten Verbindungsleitungen zur Einprägung abgibt.
3. 3. Schaltungsanordnung eines Prüfsenders zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die positive logische Betriebsspannung (ULOGp) an eine erste Impulsstromquelle (3) und die negative logische Betriebsspannung (ULOGN) an eine zweite Impulsstromquelle (4) geführt ist, daß die beiden Impulsstromquellen (3,4) jeweils einen Auftasteingang und einen Ausgang aufweisen, der mit einer an die jeweils zu überprüfende Datenbusleitung (B) bzw. an den jeweils zu überprüfenden logischen Knoten anzuschließenden Prüfklemme (PKL) verbunden ist, daß die Prüfklemme außerdem über einen Tiefpaß (5) mit einem ersten Eingang einer Auswertelogik (6) verbunden ist, daß die positive und die negative logische Betriebsspannung an die beiden Eingänge einer Schaltung (9) zur Erzeugung einer Referenzgleichspannung (Uref) geführt sind, die zur Erkennung des jeweiligen logischen Betriebszustands der Datenbusleitung bzw. des logischen Knotens am zweiten Eingang der Auswertelogik eingegeben wird, daß eine im Takt der verwendeten Strommeßsonde arbeitende Taktaufbereitungsschaltung (1G) vorgesehen ist, deren nadelimpulsförmige Ausgangssignale jeweils an den einen Eingang zweier UND-Gatterschaltungen (7,8) geführt sind, an deren anderem Eingang jeweils ein Ausgang der Auswertelogik (6) angeschlossen ist, und daß der Ausgang der einen Gatterschaltung (7) mit dem Auftasteingang der ersten Impulsstromquelle (3) und der Ausgang der anderen Gatterschaltung (8) mit dem Auftast- eingang der zweiten Impulsstromquelle (4) verbunden ist, so daß nach Maßgabe der Auswertelogik (6) eine der beiden Impulsstromquellen (3,4) über die U&D-Gatterschaltungen (7,8) freigegeben wird.
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Referenzgleichspannung (URef) erzeugende Schaltung (9) noch einen zweiten Ausgang aufweist, an welchem abhängig von den beiden logischen Betriebsspannungen (ULOGp, ULOGN) eine im verbotenen Bereich liegende Spannung (UTs) ansteht und der über einen hochohmigen Widerstand (R) mit der Prüfklemme (PKL) verbunden ist, so daß die Auswertelogik (6) den Three-State-Zustand auf der Datenbusleitung (B) bzw. auf dem logischen Knoten detektieren kann, welcher die Auswertelogik (6) dazu veranlaßt, beide UND-Gatterschaltungen (7,8) und damit auch die beiden Impulsstromquellen (3,4) gemeinsam zu sperren.
5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Eingabewegen der beiden logischen Betriebsspannungen (ULOGp, ULOGN) jeweils ein Pufferverstärker (1,2) mit der Verstärkung 1 angeordnet ist.
6. 6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der in der Taktaufbereitungsschaltung (10) gebildeten nadelförmigen Impulse durch Einstellung veränderbar ist.