DE3401292C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung von dis­ kreten integrierten Analog- oder Digitalschaltungen im Betrieb, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Erfindung kann zur Prüfung der Funktionsfähigkeit und zur Bestimmung der Zuverlässigkeit der diskreten und integrierten Schaltungen angewendet werden.

Es ist ein Prüfverfahren für integrierte Schaltungen bekannt, das in der Zuführung einer gleichen Testsignal­ folge zu den jeweils gleichen Eingängen einer Prüf- und einer Vergleichsschaltung und in einem Vergleich von Ausgangssignalen an den jeweils gleichen Ausgangsklemmen (siehe SU 5 30 287) besteht.

Dieses Verfahren besitzt eine geringe Leistungsfähigkeit, was auf ein umfangreiches Testprogramm zurückzuführen ist, kann die Zuverlässigkeit des Prüfobjektes nur unsicher bestimmen und ermöglicht nur eine beschränkte dynamische Funktionsprüfung bei der Grenzfrequenz, besonders bei den integrierten Schaltungschips, weil an den Prüfling nur schwer eine große Anzahl von HF-Meßsonden heran­ geführt werden kann.

Ein der Erfindung nahekommendes Verfahren zur Prüfung und Diagnose diskreter Schaltungen besteht darin, daß an die Speiseklemmen die Speisespannung und an die Signalein­ gänge des Prüfilings Testsignale einer vorgegebenen Folge angelegt werden, die Funktionsfähigkeit beurteilt und nach den Prüfergebnissen ein defekter Stromkreis im Prüfobjekt festgestellt wird. Darauf werden den Ein­ gängen des festgestellten defekten Stromkreises Signale zugeführt und in eine Spannung umgesetzte Impulse eines Durchgangsstroms in der Speiseleitung analysiert, die beim Schalten von Logikelementen in dem zu überwachenden defekten Stromkreis erzeugt werden (siehe "Erhöhung der Auflösung der Diagnostik diskreter Schaltungen" von B. B. Belogub, G. A. Podunajev, "Steuersysteme und -maschinen", N. 3, 1978, S. 93 bis 95).

Von Nachteil sind bei diesem Prüfverfahren seine begrenz­ ten funktionalen Möglichkeiten und eine niedrige Diagnose­ genauigkeit, da mit diesem Verfahren nur Stromkreise mit in Reihe geschalteten Ventilen prüfbar sind und eine ge­ ringe Anzahl von Fehlern, vorzugsweise in den Ausgangs­ stufen der Stromkreise erkannt werden können. Ferner ist die Prüfaussage relativ unsicher und wenig leistungs­ fähig, was auf die große Zahl von an den Eingängen des Prüfobjekts eingegebenen Testdaten um einen defekten Strom­ kreis zu ermitteln auf die nicht optimalen Prüfkombinationen sowie darauf, daß nur Zeitparameter des Übergangsvorganges des Durchgangsstroms in der Speiseleitung des Prüfobjekts analysiert werden, zurückzuführen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Prüfung diskreter integrierter Schaltungen im Betrieb bei erhöhter Aussagesicherheit und Genauigkeit unter gleichzeitiger Erweiterung zu entdeckender Fehler­ arten zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsemäß durch ein Ver­ fahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Verfahrensschritten gelöst.

Zur Vereinfachung des Vergleiches der Werte der den Ver­ lauf des Übergangsvorganges charakterisierenden Parameter kann ein Vergleichsobjekt genommen werden, dem die gleichen Testsignalfolgen wie auch dem Prüfobjekt zugeführt werden.

Zur Erhöhung der Genauigkeit des Vergleiches der Parameter­ werte mit den Schwellenwerten zwecks Feststellung der Ab­ weichungen der Parameter von deren Schwellenwerten auf­ weisenden Objekte ist es vorteilhaft, ein Vergleichsobjekt zu nehmen, dem die gleichen Testsignalfolgen wie auch dem Prüfobjekt zugeführt werden, und die jeweilige Differenz der Signale der Übergangsvorgänge in den Speiseleitungen des Prüf- und des Vergleichsobjekts zu bilden.

Zur Vereinfachung der Beurteilung der Funktionstüchtig­ keit des Abschnitts und des gesamten Prüfobjekts ist es zweckmäßig, die jeweils gleichartigen Ein- und Ausgänge des Prüf- bzw. des Vergleichsobjekts zusammenzuschalten und die Funktionsfähigkeit nach den den Verlauf des Über­ gangsvorganges des Stroms in der Speiseleitung charakte­ risierenden Parametern zu beurteilten.

Zur Feststellung der den Signalverlauf des Übergangsvor­ ganges charakterisierenden Parameter ist es erwünscht, dieses Signal sukzessiv mehrfach zu integrieren.

Die Erfindung wird durch die nachfolgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeich­ nungen weiter erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Prinzipschaltung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Prüfverfahrens;

Fig. 2 die gleiche Schaltung mit einem erfindungs­ gemäßen Vergleichsobjekt;

Fig. 3 die gleiche Schaltung mit einem erfindungs­ gemäßen Subtrahierer;

Fig. 4 eine vereinfachte Schaltung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Prüfverfahrens;

Fig. 5 eine Prinzipschaltung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Prüfverfahrens mit einer Mehrfachintegration.

Das Prüfverfahren für diskrete und integrierte Schaltungen im Betrieb wird folgendermaßen durchgeführt.

Einem Prüfobjekt 1, beispielsweise einer integrierten Schaltung, wird von einer Quelle 2 eine Speisespannung und vom Ausgang eines Generators 3 eine Testsignalfolge zugeführt. Hierbei sprechen die Elemente des Prüfobjekts 1 an, worauf in deren Speiseleitungen und also auch in der gemeinsamen Speiseleitung Übergangsvorgänge des durch das Prüfobjekt fließenden Stroms erfolgen.

Die Impulsform des Durchgangsstroms ist sowohl von einer Kombination von Eingangsgrößen, d. h. von der Testsignal­ folge, als auch von der Anzahl der Elemente und von deren Art abhängig. Für jeden Parameter eines jeden Übergangs­ vorganges werden daher durch eine Quelle 4 entsprechende Schwellenwerte erzeugt, mit denen ein durch einen Wandler 6 umgesetzter Parameterwert in einer Vergleichsschaltung 5 verglichen wird. Jeder Parameter wird einzeln verglichen. Stimmt der Parameterwert mit den entsprechenden Schwellen­ werten nicht überein, wird der diese Abweichung hervor­ rufende Abschnitt des Prüfobjektes festgestellt.

Dann wird dem Objekt eine andere Testsignalfolge zuge­ führt, die vorzugsweise auf den festgestellten Abschnitt einwirkt, und mit Hilfe eines an einen Ausgang des Ob­ jektes 1 angeschlossenen Analysators 7 wird die Funktions­ fähigkeit dieses Abschnitts beurteilt. Im Falle einer Fehlfunktion wird das gesamte Prüfobjekt 1 verworfen. Falls das Prüfobjekt 1 richtig funktioniert, wird nach dem Grad der Abweichung des Parameters des Übergangsvorganges des Durchgangsstroms in der Speiseleitung der Unsicherheits­ grad diese Prüfobjekts 1 bewertet.

Eine vorteilhafte Erzeugung der Schwellenwerte zum Vergleich der Parameterwerte besteht in der Einschaltung eines Ver­ gleichsobjekts 8 (Fig. 2). An diesem treffen ebenso wie am Prüfobjekt 1 Eingangssignale der Testfolge ein. Die entstehenden Übergangsvorgänge des Durchgangsstroms des Vergleichsobjekts 8 dienen als Ausgangsinformation zur Erzeugung der Schwellenwerte durch die Quelle 4. Sonst wird das Verfahren in Analogie zum oben Beschriebenen durchgeführt.

Die Genauigkeit der Analyse wird durch Ausschließen von korrekten Signalen erhöht, indem nur Signale, die eine Abweichung von der Norm aufweisen, verarbeitet werden. In dieser Weise wird die Genauigkeit des Vergleiches der Para­ meterwerte mit den Schwellenwerten gesteigert, indem der Durchgangsstrom in der Speiseleitung des Vergleichsobjekts 8 vom Durchgangsstrom des Objekts 1 durch einen Subtrahierer 9, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, abgezogen wird.

Das am Wandler 6 ankommende Differenz-Signal weist also eine kleinere Amplitude unter Beibehaltung des Nutzsignalpegels auf, und es kann zur Steigerung der Verarbeitungsgenauigkeit verstärkt werden. Um die Prüfung der Funktionsfähigkeit durch Ausnutzung des Kanals für die Analyse des Über­ gangsvorganges in der Speiseleitung zu vereinfachen, wird das Verfahren gemäß der in Fig. 4 dargestellten Block­ schaltung durchgeführt.

Hier übernimmt das Vergleichsobjekt 8 außer den oben be­ schriebenen Funktionen die eines Antworters. Da aber gleichartige Eingangs- und Ausgangsanschlüsse des Prüf- und des Vergleichsobjekts 1 bzw. 8 jeweils miteinander verbunden sind, so bewirkt ein Unterschied der Prüfant­ worten der Objekte auf die Test-folge eine Erhöhung der Durchgangsstromstärke, was es gestattet, durch Umsetzung im Wandler 6 und durch einen Vergleich mit den Schwellen­ werten in der Schaltung 5 eine Funktionsprüfung ohne irgendwelche spezielle Vorrichtungen durchzuführen. Ein Funktionsanalysator 7 erübrigt sich also in der gegebenen Schaltung.

eines der Verfahren für die einfachste und qualitätsge­ rechte Feststellung der den Verlauf des Übergangsvorganges des Durchgangsstroms charakterisierenden Parameterwerte besteht in einer sukzessiven Mehrfachintegration. Bei der in Fig. 5 dargestellten Prüfschaltung wird der in der Speiseleitung des Prüfobjekts 1 unter der Wirkung der Testsignalfolge entstehende Durchgangsstrom durch einen Wandler 10 in eine Spannung umgesetzt, die anschließend einer Mehrfachintegration mit Hilfe von Schaltern 11′, . . ., 11 ⁿ und Integratoren 12′, . . ., 12 ⁿ unterzogen wird, deren Ausgangssignalwerte durch die Vergleichsschaltungen 5 mit den von der Quelle 4 erhaltenen Schwellenwerten ver­ gleichen werden. Die Anzahl der sukzessiven Integrations­ schritte wird durch die erforderliche Genauigkeit der Diagnose der Objekte bestimmt, empfehlenswert ist eine drei- bis vierfache Integration.

Die Anzahl der sukzessiven Integrationen bestimmt die er­ forderliche Genauigkeit des Vergleiches der Signale der Spannung der Übergangsvorgänge in den Speiseleitungen des Prüf- und Vergleichsobjekts. Je genauer die Signale der Spannung der Übergangsvorgänge in den Speiseleitungen bei Vorhandensein eines versteckten Fehlers im Prüfobjekt unterschieden werden können, desto genauer kann seine Funktionsfähigkeit diagnostiziert werden. Die Anzahl der sukzessiven Integrationen wird also durch die erforder­ liche Diagnosegenauigkeit bestimmt. Indem also die inte­ grierten Signalwerte verglichen werden, kann sowohl die Ursache eines versteckten Fehlers, beispielsweise ein Ein­ kristallbaufehler einer integrierten Schaltung, entdeckt als auch ein Fehler in einen Stromkreis beliebiger Kon­ figuration bis auf das Element genau lokalisiert werden.

Das erfindungsgemäße Prüfverfahren für integrierte Schal­ tungen gestattet es gegenüber den bekannten, eine größere Anzahl von Fehlern zu entdecken, was eine Leistungs­ fähigkeit vergrößert. Es erlaubt auch so die Ursache eines Fehlers wie auch einen versteckten Fehler im lokalisierten Abschnitt genauer aufzuspüren, wodurch die Diagnosegenauig­ keit erhöht wird.

Zugleich erhöht das erfindungsgemäße Verfahren im Vergleich zu den bekannten Verfahren die Aussagesicherheit der Prüfung, weil die Beurteilung der Funktionsfähigkeit des Prüfobjekts nicht nach den Ergebnissen einer Funktions- Prüfung, sondern nach den Ergebnissen einer Analyse von Signalen der Übergangsvorgänge in ihrer Speiseleitung erfolgt. Dies liegt daran, daß versteckte Fehler mittels einer Funktionsprüfung aufgrund einer Nichtoptimalität der Eingangssignale der Testfolge nicht mit Sicherheit festgestellt werden können, während eine Information über sie in einem durch die Speiseleitung der Prüfschal­ tung fließenden Strom auf jeden Fall enthalten ist. In diesem Zusammenhang kann die Zahl der Kombinationen der Eingangssignale der Testfolge und damit auch die Prüf­ zeit wesentlich reduziert werden.

Indem die vorgegebenen Schwellenwerte als Funktion der Ergebnisse der sukzessiven Mehrfachintegration der Signale der Spannung der Übergangsvorgänge in der Speise-leitung der Normalschaltung eingestellt werden, wird es auch mög­ lich, die Beeinflussung der Funktionsfähigkeit der inte­ grierten Prüfschaltung durch verschiedene Faktoren zu verfolgen und auszugleichen. Es ist beispielsweise unmög­ lich, ganz gleiche Betriebsbedingungen für das Prüf- und das Vergleichsobjekt zu schaffen. Deshalb ist es not­ wendig, eine Korrektur der Prüfergebnisse vorzunehmen. Diese Korrektur erfolgt durch Änderung der vorgegebenen Schwellenwerte in Abhängigkeit von der Änderung der Be­ triebsverhältnisse nach den Ergebnissen der sukzessiven Mehrfachintegration der Signale der Übergangsvorgänge in der Speiseleitung des Vergleichsobjekts. Das beschriebene Prüfverfahren weist gegenüber den bekannten auch folgende Vorteile auf:

• - mit einer Verringerung des apparativen Aufwandes wird der Verlauf der Prüfung vereinfacht, was mit einer be­ trächtlichen Reduzierung der Anzahl der Kombinationen der Signale der vorgegebenen Testfolge zusammenhängt;
• - das Verfahren gestattet, die Schaltungen auf der Platte bei der Grenzfrequenz zu prüfen, was damit zusammenhängt, daß das Meßsignal nur von einer Speiseleitung abgeleitet wird;
• - es ermöglicht, den Herstellungsprozeß für integrierte Schaltungen durch frühzeitige Entdeckung der Ursachen eines versteckten Fehlers aktiv und gezielt zu beein­ flussen;
• - es erlaubt, die Güte der integrierten Schaltungen durch Aussortierung eventuell unzuverlässiger Schaltungen zu verbessern.

Claims (5)

1. Verfahren zur Prüfung von diskreten inte­ grierten Analog- oder Digitalschaltungen im Betrieb, wobei einer derartigen Schaltung, die das Prüfobjekt bildet, eine Speisespannung zugeführt und auf dieses mit einer Testsignalfolge eingewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Testsignalfolge in der Weise gewählt wird, daß bei deren Zuführung zu den Eingängen des Prüfobjekts ein Übergangsvorgang des Stroms in einer Speiselei­ tung eingeleitet wird,
• - Parameter des Übergangsvorganges definiert werden, die seinen Verlauf charakterisieren,
• - die erhaltenen Parameterwerte mit einem entsprechen­ den Schwellenwert einzeln verglichen und
  • a) Prüfobjekte, bei denen die Vergleichsergebnisse Ab­ weichungen der Parameter von deren Schwellwerten ergeben und
  • b) ein diese Abweichung hervorrufender Abschnitt jedes Prüfobjekts festgestellt werden,
• - worauf dem Prüfobjekt eine andere, auf den festgestellten Abschnitt vorzugsweise einwirkende Testsignalfolge zugeführt wird,
• - die Funktionsfähigkeit dieses Abschnitts beurteilt und
• - nach dem Beurteilungsergebnis
  • 1. im Falle der Fehlfunktion das gesamte Prüfobjekt verworfen und
  • 2. im Falle der richtigen Funktion der Unsicherheits­ grad des Prüfobjekts nach den in der Speiseleitung definierten, den Verlauf des Übergangsvorganges charakterisierenden Parametern bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Vergleichen der Werte der den Verlauf des Über­ gangsvorganges charakterisierenden Parameter ein Ver­ gleichsobjekt genommen wird, dem die gleichen Testsignal­ folgen wie auch dem Prüfobjekt zugeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung von Prüfobjekten mit Abweichungen von den Sollwerten bei bestimmten Parametern

• - ein Vergleichsobjekt genommen wird, dem die gleichen Testsignalfolgen wie auch dem Prüfobjekt zugeführt werden,
• - und die Signale der Übergangsvorgänge in den Speise­ leitungen des Prüf- und des Vergleichsobjekts vonein­ ander abgezogen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beurteilung der Funktionsfähigkeit des Abschnitts und des gesamten Prüfobjekts

• - die Eingänge des Prüfobjektes mit den entsprechenden Eingängen des Vergleichsobjektes und die Ausgänge des Prüfobjektes mit den entsprechenden Ausgängen des Ver­ gleichsobjektes verbunden werden und
• - die Funktionstüchtigkeit nach den den Verlauf des Übergangsvorganges des Stroms in der Speiseleitung charakterisierenden Parametern beurteilt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Definition der den Signalverlauf des Übergangs­ vorganges charakterisierenden Parameter dieses Signal sukzessiv mehrfach integriert wird.