DE4038535A1 - Pruefbare integrierte schaltung und schaltungsbaugruppe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine integrierte Schaltung, die be­ sonders für das Boundary-Scan-Prüfverfahren geeignet ist.

In der Zeitschrift Elektronik ist in einer Fortsetzungs- Artikelserie in den Heften 12, (Seiten 52-57)/13, (Seiten 102-108)/14, (Seiten 96-103)/15, (Seiten 69-74) und 17, (Seiten 62-68) 1989, insbesondere im Heft 14, das Boundary- Scan-Prüfverfahren beschrieben. Zur Durchführung dieses Tests sind spezielle Prüfstufen (Boundary-Scan-Cells) erforderlich, die zwischen den Anschlußpunkten eines integrierten Bausteines und seiner Funktionslogik angebracht sind. Diese sind in Kette schaltbar, so daß die an den Eingangs-Anschlußpunkten anliegen­ de Information ausgelesen werden kann und durch Eingabe von Prüfdaten beliebige Binärkombinationen an den Ausgangs-Anschluß­ punkten abgegeben werden können. Der erforderliche Mehraufwand an logischen Elementen ist bei verschiedenen Technologien, bei­ spielsweise der CMOS-Technik, vertretbar. Bei bipolaren Techno­ logien, wie TTL und ECL, ist der Schaltungsmehraufwand z.Z. noch nicht tragbar. Dies trifft insbesonders auf sogenannte Logik-Arrays zu, bei denen eine vorgegebene Anzahl von logi­ schen Elementen nach Kundenwünschen verschaltet wird.

Bei Baugruppen mit integrierten Bausteinen unterschiedlicher Technologien treten daher Schwierigkeiten beim Prüfen auf. Bisher wurden die nicht mit dem Boundary-Scan-Verfahren prüf­ baren Schaltkreise beim Baugruppentest entweder nicht geprüft oder es wurde versucht, mit komplizierter Prüfdatengenerierung zumindest eine teilweise Prüfung durchzuführen. Dies erforderte jedoch einen großen Programmieraufwand.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Prüfbarkeit von integrierten Schaltkreisen und Schaltungsbaugruppen zu verbessern.

Eine hierfür geeignete integrierte Schaltung ist in Anspruch 1 angegeben.

Vorteilhaft ist die Umgehung der oft komplizierten Funktions­ logik der Schaltkreise bei der Prüfung. Hierdurch wird die Prüfzeit wesentlich verkürzt und die Erstellung eines Prüf­ programms stark erleichtert. Bei der Fertigung von Schaltungs­ baugruppen werden nur geprüfte integrierte Schaltkreise ein­ gesetzt. Daher sind in der überwiegenden Mehrzahl Unterbrechung oder Kurzschluß von Verbindungsleitungen zwischen den Anschluß­ punkten der Baugruppe und den Eingang- bzw. Ausgangsanschluß­ punkten der integrierten Schaltkreise und zwischen Schaltkrei­ sen sowie fehlerhafte Löt- oder Steckeranschlüsse die Ursache von Fehlern. In den integrierten Schaltungen sind besonders die Bondleitungen zwischen Anschlußpunkten (pins) und der Funktions­ logik störanfällig. Auch diese möglichen Störstellen werden bei der Prüfung erfaßt.

Vorteilhaft ist die Einschaltung von Grundgattern (UND-, ODER- Gattern, Modulo-n-Addierer, z. B. EXKLUSIV-ODER-Gatter) in die Umgehungsschaltung. Hierdurch können sämtliche Eingangs-Anschluß­ punkte auch dann überprüft werden, wenn weniger Ausgangs-An­ schlußpunkte als Eingangs-Anschlußpunkte vorhanden sind. Die Anzahl der notwendigen Zweige der Umgehungsschaltung wird von der minimalen Anzahl der Eingangs- oder Ausgangs-Anschlußpunkte eines Funktionsteiles und den Erfordernissen an die Vielfalt der logischen Ausgangskombinationen bestimmt.

Bei frequenzabhängigen oder frequenzerzeugenden Funktionsteilen ist es vorteilhaft, die Umgehungsschaltung auf einem Anschluß­ punkt herauszuführen. Das Betriebstaktsignal kann so durch ein Prüftaktsignal ersetzt werden, das auch eine geringere Frequenz aufweisen kann.

Abhängig von der Schaltungstechnologie kann die Funktion des Multiplexers durch bei der Prüfung durch extern zugeführte Setz- oder/und Rücksetz-Signale ersetzt werden.

Die Umgehungsschaltungen ermöglichen auch ein einfaches Prü­ fen der Verbindungsleitungen an den Ausgangs-Anschlußpunkten, da die gewünschten Binärkombinationen einfach erzeugt werden können.

Bei dem Entwurf von Schaltungsbaugruppen mit Schaltungen un­ terschiedlicher Technologien müssen natürlich die Erforder­ nisse des Prüfverfahrens berücksichtigt werden. Analoge Schal­ tungen sollten so dimensioniert werden, daß Sie für Prüf­ signale transparent, d. h. in einem vorgegebenen Frequenzbereich oder für statische Signale durchlässig sind. Die Umgehungsschal­ tungen können prinzipiell bei allen Technologien verwendet werden und auch bei für die Prüfung nach dem Boundary-Scan-Ver­ fahren geeigneten Schaltungen zumindest für einzelne Funktions­ teile vorteilhaft eingesetzt werden. Vorzugsweise werden die Umgehungsschaltungen jedoch bei bipolaren Schaltungen ohne Boundary-Scan-Prüfzellen eingesetzt, um eine relativ einfache Prüfung der Schaltungsbaugruppe zu ermöglichen.

Die Erfindung wird anhand von in den Fig. 1 und 2 darge­ stellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

In den Fig. 1 und 2 sind Funktionsteile FT einer integrier­ ten Schaltung dargestellt. Mit anderen auf einer Schaltungs­ baugruppe angebrachten Schaltkreisen, die zumeist Boundary- Scan-Prüfstufen enthalten, sollen in erster Linie die Verbin­ dungsleitungen zu anderen Schaltungen und den Anschlüssen der Baugruppe sowie seine Löt- bzw. Kontaktstellen überprüft wer­ den. Hierfür weist integrierter Schaltkreis bei problematischen Funktionsteilen zusätzliche Schaltungsmaßnahmen auf.

Die in Fig. 1 dargestellte Teilschaltung TS1 weist einen Funktionsteil FT1 auf, der logische Verknüpfungen oder/und Speicherstufen enthält. Die Eingangssignale ES1, ES2 und ES3 werden dem Funktionsteil über Eingangs-Anschlußpunkte EP1 bis EP3 und (in diesem Ausführungsbeispiel) Spannungskonvertern CO zugeführt. Eine Umgehungsschaltung BP1 wird von einem ersten Grundgatter G1 gebildet, dessen Eingänge an die Eingänge des Funktionsteils angeschaltet sind. Die Ausgänge AT1 des Funk­ tionsteiles und AB1 der Umgehungsschaltung sind mit den Ein­ gängen eines ersten Multiplexers MX1 verbunden, dessen Ausgang wiederum über einen Konverter CO auf einen ersten Ausgangs- Anschlußpunkt AP1 geführt ist.

Bei der Prüfung werden Prüfsignale als Eingangssignale an die Eingangs-Anschlußpunkte geführt. Als Prüfsignale können be­ liebige binäre Kombinationen verwendet werden, ebenso kann ein Taktsignal angelegt werden oder durch eine 01-Folge gebildet werden. Der erste Multiplexer MX1 wird durch ein Steuersignal STS auf den Ausgang AB1 der Umgehungsschaltung BP1, des Grund­ gatters G1, umgeschaltet. Die Zuleitungen zu den Eingangs-An­ schlußpunkten einschließlich der Lötstellen und Bondverbindun­ gen werden überprüft, indem bei variierten Eingangssignalen das Ausgangs-Prüfsignal PS1 der Prüfschaltung überwacht wird. Im Betriebsfall wird der Multiplexer umgeschaltet und die Umgehungsschaltung wirkungslos. Am Ausgangs-Anschlußpunkt wird dann das durch den Funktionsteil FT1 erzeugte Ausgangssignal ASi abgegeben.

Die Frage, welcher Gattertyp verwendet wird, ist von der Tech­ nologie und von den Ausgangsstufen des verwendeten Prüfauto­ maten abhängig. Sind die Ausgangsstufen unsymmetrisch, ist bei­ spielsweise die log. 0 niederohmig und die log. 1 hochohmig (TTL-Technik), dann sollte ein ODER-Gatter verwendet werden, um Schlüsse zwischen den Leiterbahnen erkennen zu können. Die Verwendung invertierender Grundgatter ist ebenso möglich und hat auf die Prüfung keinen Einfluß. Da UND-Gatter und ODER- Gatter insbesondere bei vielen Eingängen nur eine unzureichende Anzahl von Eingangskombinationen überprüfen können, sind Modulo- N Addierer (n = 2, 3, 4, . . .) oft vorteilhafter, die jeweils dann am Ausgang eine log. 0 abgeben, wenn alle Eingänge auf der log. 0 sind oder 2 (N=2), 3 (N=3), 4 (N=4), . . . Eingänge auf der log. 1 sind.

In der zweiten Teilschaltung TS2 wird die Umgehungsschaltung BP2 durch eine Leitungsverbindung realisiert. Ist der Funktions­ teil FT2 beispielsweise ein Codierer oder Frequenzteiler (Aus­ gang AT2), dann kann die Eingangs-Verbindungsleitung durch Durch­ schalten des Eingangssignals ES4 über die Umgehungsschaltung BP2 (Ausgang AB2) und den Multiplexer MX2 durch Überwachung des Ausgangs-Prüfsignals PS2 wesentlich rascher geprüft werden.

Die Teilschaltungen haben alle einen ähnlichen Prinzipaufbau, so daß auf eine vollständige Beschreibung der gleichbleiben­ den Elemente verzichtet wird.

Die dritte Teilschaltung TS3 weist einen Funktionsteil FT3 mit zwei Eingängen und drei Ausgängen auf. Entsprechend werden ausgangsseitig drei Multiplexer MX3 bis MX5 benötigt. Bei der Umgehungsschaltung BP3 sind im Prinzip zwei parallele Zweige erforderlich, um an aufeinanderfolgende Ausgangs-Anschlußpunkte AP3 bis AP5 unterschiedliche logische Signale durchschalten zu können. Bei der einfachsten, der dargestellten Lösung reichen zwei direkte Verbindungen, eine hiervon mit einem Trennverstär­ ker TS versehen, aus. Eine größere Anzahl von Binärkombinatio­ nen am Ausgang erhält man, indem beispielsweise das Eingangs­ signal ES5 auf dem dritten Multiplexer MX3, das Eingangssignal ES6 auf den fünften Multiplexer MS5 geführt ist und der mittle­ re Multiplexer MX4 über ein Exklusiv-ODER-Gatter angesteuert wird.

Eine vierte Teilschaltung TS4 in Fig. 2 weist vier Eingänge und zwei Ausgänge auf. Entsprechend der Anzahl der Ausgänge weist die Umgehungsschaltung BP4 zwei parallele Zweige auf, die von zwei Exklusiv-ODER-Gattern G2 und G3 gebildet werden. Wenn nur jeweils ein Eingangssignal ES7 oder ES8 bzw. ES9 und ES10 eines Grundgatters G2 bzw. G3 geändert wird, erfolgt stets ein Wechsel des Ausgangs-Prüfsignals PS6 bzw. PS7.

Eine fünfte Teilschaltung TS2 weist in Kette geschaltete mehre­ re Funktionsteile FT5 FT6 und FT7 auf. Zwei dieser Funktions­ teile sind einem Eingang des achten Multiplexers MX8 vorge­ schaltet, und der siebte Funktionsteil FT7 ist dem Multiplexer nachgeschaltet. Während es sich bei den Funktionsteilen FT6 und FT7 um logische Schaltungen handelt, ist der Funktionsteil FT5 eine analoge Schaltung, beispielsweise ein Frequenzverdoppler. Da diesem von dem Prüfautomaten nicht die gewünschte Frequenz geliefert werden kann und seine Funktion auch am Ausgangs-An­ schlußpunkt AP8 nicht überprüft werden kann, ist die Umgehungs­ schaltung BP5, dies kann zunächst einmal nur eine Verbindungs­ leitung sein, auf einen Anschlußpunkt EP12 herausgeführt. Das vom Funktionsteil FT6 im Betriebsfall abgegebene Signal wird während des Prüfens durch das Eingangssignal ES12 ersetzt. Mit diesem kann auch der Funktionsteil FT7 angesteuert werden und dessen Funktion mitgeprüft werden. Über das in die Umgehungs­ schaltung BP5 eingeschaltete vierte Gatter G4 kann auch die Verbindungsleitung zum Eingangs-Anschlußpunkt EP11 überprüft werden.

In einer Teilschaltung TS6 sind die Funktionsteile FT8, FT9 und gegebenenfalls ein weiterer Funktionsteil FT10 in Kette geschal­ tet. Der Funktionsteil FT8 entspricht beispielsweise einem Oszillator, und der Funktionsteil FT8 entspricht einem Fre­ quenzteiler. Während des Prüfens wird der Oszillator durch das Steuersignal STS blockiert. Die zum Betrieb des Funktionsteils FT10 notwendige Frequenz wird durch Setzen und Rücksetzen des Frequenzteilers FT9 erzeugt. Beide Setzsignale werden über Eingangs-Anschlußpunkte EP13 bzw. EP14 zugeführt. Bei einer zweckmäßigen Schaltungsausführung (entsprechend einer Master- Slave-Kippstufe in TTL-Technik) kann das Rücksetzen auch mit dem allgemeinen Steuersignal erfolgen, so daß nur das Setzsi­ gnal ST auf einen zusätzlichen Anschlußpunkt herausgeführt werden muß.

Die Prüfung der an den Ausgangs-Anschlußpunkten angeschlossenen Verbindungsleitungen erfolgt entsprechend, indem über die Ein­ gangs-Anschlußpunkte und die Umgehungsschaltung bestimmte Aus­ gangs-Prüfsignale PS erzeugt werden.

Die Überwachung der Ausgangs-Prüfsignale PS ist besonders einfach, wenn diese auf Anschlußpunkte (Steckerleiste) der Baugruppe herausgeführt sind. Häufig sind die Ausgangs-An­ schlußpunkte aber mit weiteren Schaltkreisen verbunden. Sind diese für das Boundary-Scan-Verfahren konzipiert, dann werden die Prüfsignale PS über die angeschlossenen Schaltkreise aus­ gegeben.

Claims (8)

1 Prüfbare integrierte Schaltung (IC), dadurch gekennzeichnet,
daß zu Funktionsteilen (F1, F2, . . .) der integrierten Schaltung (IC) jeweils eine Umgehungsschaltung (BP1, BP2, . . .) für deren Eingangssignale (ES1, ES2, ES3, ES4, . . .) vorgesehen ist,
und daß jeweils ein Ausgang (AT1, AT2, . . .) des Funktionsteiles (FT1, FT2, . . .) und ein Ausgang (AB1, AB2, . . .) der Umgehungs­ schaltung (BP1, BP2, . . .) an die Eingänge eines Multiplexers (MX1, MX2, . . .) angeschlossen ist, dessen Ausgang auf einen Anschlußpunkt (AP1, AP2, . . .) geführt ist.

2. Prüfbare integrierte Schaltung (IC) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Umgehungsschaltung (BP1) mindestens ein Grundgatter (Gl) eingeschaltet ist.

3. Prüfbare integrierte Schaltung (IC) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Grundgatter ein Modulo-n-Gatter (n = 2, 3, 4, . . .) vor­ gesehen sind.

4. Prüfbare integrierte Schaltung (IC) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umgehungsschaltung (BP4) mehrere parallele Zweige (G2, G3, . . .) aufweist, deren Anzahl der minimalen Anzahl der Eingänge oder Ausgänge des Funktionsteils (FT4) entspricht.

5. Prüfbare integrierte Schaltung (IC) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Umgehungsschaltung (BP3) ohne Grundgatter ein Trennverstärker (TS) vorgesehen ist.

6. Prüfbare integrierte Schaltung (IC) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang der Umgehungsschaltung (BP5) auf einen Anschlußpunkt (EP12) herausgeführt ist.

7. Prüfbare integrierte Schaltung (IC) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umgehungsschaltung (BP5) für einen frequenzabhän­ gigen oder frequenzerzeugenden Funktionsteil (FT7) an einen Setzeingang (ST) oder/und einen Rücksetzeingang (RST) eines nachgeschalteten logischen Funktionsteils (FT8) angeschaltet ist.

8. Prüfbare Schaltbaugruppe, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine integrierte Schaltung (IC) mit einer Umgehungsschaltung (BP1, BP2, . . .) zu einem Funktionsteil (FT1, FT2, . . .) aufweist.