DE3327446C2 - Meßverfahren zur Fehlerortung in Logikschaltungen und Schaltungsanordnung eines Prüfsenders zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

Abstract

Der Prüfsender für die Messung, bei der mit Wechselstromeinprägung in einen Datenbus (B) oder in einen logischen Knoten und Sondendetektor zur Stromverfolgung gearbeitet wird, prüft zunächst, in welchem logischen Zustand sich der Datenbus bzw. der logische Knoten befindet, und liefert bei fehlerhaftem logischem Zustand des Busses bzw. des Knotens als einzuprägenden Wechselstrom Nadelimpulse, deren Spannung der fehlerhaften Spannung des Busses bzw. des logischen Knotens überlagert wird und so polarisiert sowie bemessen ist, daß die logischen Betriebsspannungsgrenzen nicht überschritten werden. Das erfindungsgemäße Meßverfahren läßt sich an bestückten oder eingeschalteten Logikschaltungen anwenden, welche aus mehreren über einen Datenbus oder über einen logischen Knoten verbundenen Logikeinheiten bestehen, und führt sicher zu demjenigen der entlang des Busses parallelgeschalteten oder am logischen Knoten liegenden Sender oder Empfänger, der auf den falschen logischen Pegel zieht. Die Erfindung ist geeignet zur Anwendung bei der Fehlersuche in Logikschaltungen an Datenbussen und logischen Knoten in Form eines eigenständigen Meßgerätes.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Meßverfahren zur Fehlerortung in Logikschaltungen, welche aus mehreren, über eine Datenbusleitung oder über verknotete Verbindungsleitungen verbundene Logikeinheiten bestehen, unter Verwendung einer Stromverfolger-Meßeinrichtung, mittels welcher an einer Stelle der Busleitung oder der verknoteten Verbindungsleitungen von einem Prüfsender ein pulsförmiger Wechselstrom eingeprägt wird, der entlang der Busleitung oder der verknoteten Verbindungsleitungen mit einer Strommeßsonde detektiert und bis zum Fehlerpunkt verfolgt wird.

Außerdem betrifft die Erfindung die Schaltungsanordnung eines Prüfsenders zur Durchführung dieses Verfahrens.

Konflikte auf Datenbusleitungen 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 Logikschal tungen vor, in Janen 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 (DE-OS 26 39 831, DE-OS 23 11 903). 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. Außerdem soll die Schaltungsanordnung eines Prüfsenders zur Durchführung des Verfahrens angegeben 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 oder die verknoteten Verbindungsleitungen befinden, daß im Falle eines fehlerhaften Vorliegens des logischen HI-Zustands der Prüfsender als pulsförmigen Wechselstrom zur Einprägung in die Busleitung oder in die verknoteten Verbindungsleitungen 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 oder in die verknoteten Verbindungsleitungen 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 oder mit der fehlerhaften LO-Spannung auf der Datenbusleitung oder auf den verknoteten Verbindungsleitungen die festgelegte negative Logik-Betriebsspannungsgrenze amplitudenmäßig nicht unterschreiten oder 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 oder auf den verknoteten Verbindungsleitungen keine Stromnadelimpulse an die Datenbusleitung oder an die verknoteten Verbindungsleitungen 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 Fehlvei halten des logischen Knotens erwartet wird.

Eine vorteilhafte Schaltungsanordnung eines Prüfser.ders zur Durchführung des erfinduugsgemäßen 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 zeigt

Fig. 1 das Blockschaltbild einer Prüfsender-Schaltungsanordnung zur Durchführung des Meßverfahrens nach der Erfindung und

F i g. 2 bis 5 verschiedene Strom- und Spannungsdiagramme an einzelnen Stellen der Schaltungsanordnung nach Fig. 1.

In F i g. 1 ist ein Blockschaltbild des Prüfsenders für das erfindungsgemäße Meßverfahren dargestellt. Zwei Pufferverstärker 1 und 2 mit dem Verstärkungsfaktor +1 übertragen die logischen Betriebsspannungen Ulogpbzw. Ulocn an zwei Impulsstromquellen 3 bzw. 4 und außerdem an die beiden Eingänge einer Schaltung 9 zur Erzeugung einer Referenzspannung (/«e/. 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 Knoten 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 LW zum Erkennen der auf dem Datenbus B jeweils herrschenden logisehen Betriebszustände geführt. Der Tiefpaß 5 filtert die Störungen und die später noch beschriebenen Spannungen ÜMeß 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 /V, 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 f. Durch Ändern der Stromtastdauer t kann der Stromflußwinkel des im Zusammenhang mit den Diagrammen nach F i g. 2 bis 5 noch erläuterten Stroms imsb 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 verbun-

den, 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 LlRef dienende Schaltung 9 erzeugt abhängig von den Logik-Betriebsspannungen Ulocp und Ulocn eine Spannung Urs im verbotenen Bereich, die über einen hochohmigen Widerstand R der Prüfklemme Pkl und damit dem Prüfling Szugeführt 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 F i g. 1 dargestellten Prüfsenders wird im folgenden anhand der in den F i g. 2 bis 5 dargestellten Diagramme erläutert. Wird der in F i g. 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 F i g. 2 unipolare, negativ gerichtete, eingeprägte Stromnadeln lMeßN an die Prüfklemme Pkl- Die HI-Spannung des Prüflings z. B. +3,2 Volt bei TTL-Bausteinen, liegt in der Nähe der positiven Logikbetriebsspannung Ulocp, z.B. +5V. Je nach Innenwiderstand des Treibers im HI-Zustand überlagern sich der Spannung, wie F i g. 3 zeigt, negative Nadeln Omco unterschiedlicher Amplitude, hervorgerufen durch den eingeprägten Strom ImcBn- Sollte der Prüfling sehr hochohmig sein, dann wird durch den Aufbau des Prüfsenders gewährleistet, daß der auf die Spannung Um aufmodulierte Spannungshub stets < Ümsb bleibt. Dies 3s stellt sicher, daß die Betriebsspannungsgrenze Ulocn nicht unterschritten wird und somit auch kein Fehlerstrom durch sich öffnende Eingangskappdioden entstehen kann. Das Verfolgen von i'mcbn führt also sicher zum aktiven Treiber. Die schmalen gerichteten Stromimpulse iMeBN und das Einhalten der Betriebsspannungsgrenzen der Logik-Betriebsspannungen Ulocp und Ulocn vermeiden eine Überlastung der Prüflinge.

Erkennt die Senderlogik ein Verharren des Prüflings B fälschlicherweise im LO-Zustand, dann aktiviert der in F i g. 1 dargestellte Sender positiv gerichtete, unipolare Stromnadelimpulse imcBP entsprechend Fig.4. Je nach Innenwiderstand des Treibers ergibt dies, wie in F i g. 5 gezeigt ist, auf der Spannung Ulo eine Überlagerung mit der durch den Meßstrom erzeugten Spannung ÜmcB- so Diese ist wiederum durch Schaltungsmaßnahmen im Prüfsender auf einen Wert Ümcb begrenzt, so daß keine Fehlströme durch Überschreiten der positiven Logik-Betriebsspannung £//.oG/>entstehen können.

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Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (6)

Patentansprüche:

1. Meßverfahren zur Fehlerortung in Logikschaltungen, welche aus mehreren, über eine Datenbusleitung oder über verknotete Verbindungsleitungen verbundene Logikeinheiten bestehen, unter Verwendung einer Stromverfolger-Meßeinrichtung, mittels welcher an einer Stelle der Busleitung oder der verknoteten Verbindungsleitungen von einem Prüfsender ein pulsförmiger Wechselstrom eingeprägt wird, der entlang der Busleitung oder der verknoteten Verbindungsleitungen mit einer Strommeßsonde detektiert und bis zum Fehlerpunkt verfolgt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst geprüft wird, in welchem logischen Zustand sich die Datenbusleitung oder die verknoteten Verbindungsleitungen befinden, daß im Falle eines fehlerhaften Vorliegens des logischen HI-Zustands der Prüfsender als pulsförmiger Wechselstrom zur Einprägung in die Busleitung oder in die verknoteten Verbindungsleitungen 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 oder in die verknoteten Verbindungsleitungen 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 oder mit der fehlerhaften LO-Spannung auf der Datenbusleitung oder auf den verknoteten Verbindungsleitungen die festgelegte negative Logik-Betriebsspannungsgrenze amplitudenmäßig nicht unterschreiten oder die festgelegte positive Logik-Betriebsspannungsgrenze amplitudenmäßig nicht überschreiten.

2. Meßverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfsender bei Vorliegen und Feststellung des Three-State auf der Datenbusleitung oder auf den verknoteten Verbindungsleitungen keine Stromnadelimpulse an die Datenbusleitung oder an die verknoteten Verbindungsleitungen zur Einprägung abgibt.

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)^n 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) oder an die jeweils zu überprüfenden verknoteten Verbindungsleitungen 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 (Urei) geführt sind, die zur Erkennung des jeweiligen logischen Betriebszustands der Datenbusleitung oder der verknoteten Verbindungsleitungen am zweiten Eingang der Auswertelogik eingeeeben wird, daß eine im Takt der verwendeten

Strommeßsonde arbeitende Taktaufbereitungsschaltung (10) vorgesehen ist, deren nadelimpulsförmige Ausgangssignale jeweüs an den einen Eingang zweier UN D-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 Auftasteingang der zweiten Impulsstromquelle (4) verbunden ist, so daß nach Maßgabe der Auswertelogik (6) eine der beiden Impulsstromquellen (3,4) über die UND-Gatterschaltungen (7,8) freigegeben wird.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Referenzgleichspannung (UrcO erzeugende Schaltung (9) noch einen zweiten Ausgang aufweist, an welchem abhängig von den beiden logischen Betriebsspannungen (Ulogp, Ulogn) eine im verbotenen Bereich liegende Spannung (Urs) 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) oder auf den verknoteten Verbindungsleitungen 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. 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 t angeordnet ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der in der Taktaufbereitungsschaltung (10) gebildeten nadeiförmigen Impulse durch Einstellung veränderbar ist.