DE4124708A1 - Einrichtung zum pruefen von entsprechend dem anwendungsfall miteinander verbundenen elektronischen komponenten einer baugruppe - Google Patents

Description

Einrichtung zum Prüfen von entsprechend dem Anwendungsfall miteinander verbundenen elektronischen Komponenten einer Baugruppe.

Das Prüfen von Baugruppen, die aus miteinander verbundenen elektronischen Komponenten bestehen, stellt eine wachsende Herausforderung dar. Beispiele solcher Baugruppen sind Leiter­ platten, auf denen elektronische Komponenten angeordnet sind, die über Leitungen verbunden sind. Bei solchen Leiterplatten steigt die Komplexität, weiterhin werden neue Fertigungstech­ nologien entwickelt, wie z. B. SMD (Surface Mounted Devices). Die elektronischen Komponenten können digitale oder analoge Komponenten sein, sowie Bauteile aus der Sensor- und Leistungs­ elektronik.

Einrichtungen zur Prüfung von solchen Baugruppen sind bekannt. Im wesentlichen werden zwei Prüfverfahren unterschieden. Beim In-Circuit-Test werden ausgewählte Punkte der Leiterplatte durch einen Nadeladapter kontaktiert. Auf diese Weise ist es möglich, die Werte diskreter Bauelemente, wie Widerstände, Tran­ sistoren usw., zu bestimmen. Durch die Einführung z. B. der SMD- Technologie bei beiderseitiger Bestückung von Leiterplatten wird aber dieser In-Circuit-Test zunehmend schwieriger.

Eine andere Möglichkeit des Prüfens besteht darin, die Leiter­ platte mit Hilfe eines Testautomaten zu prüfen. Der Testauto­ mat ist eine aufwendige Einzelanfertigung, mit deren Hilfe die reale Einbettung einer Leiterplatte oder einer Baugruppe nachgebildet werden soll. Die auf dem Meßturm ablaufenden Prüfungen sind aufwendig und zeitintensiv. Außerdem stellt die Prüfung unter extremen dynamischen Bedingungen ein weiteres Problem dar.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine weitere Einrichtung anzugeben, mit der Baugruppen aus elektronischen Komponenten, z. B. Leiterplatten, geprüft werden können, wobei die Prüfung bereits in der Entwicklung, aber auch im Einsatz des Produktes ohne großen Aufwand möglich ist. Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentan­ spruches 1 gelöst.

Vorteilhaft ist, daß die Prüfeinrichtung für rein digitale, aber auch allgemeine Leiterplatten und Baugruppen verwendet werden kann. Auf der Baugruppe können somit digitale, analoge, sensorische Komponenten angeordnet sein und miteinander ver­ bunden sein. Dabei wird zur Prüfung ein Mikroprozessor oder Mikrokontroller verwendet, der als Komponente auf der Leiter­ platte bzw. auf der Baugruppe angeordnet ist und dort im Be­ trieb die Funktion des aus Baugruppe und Eigentestadapter bestehenden Systems steuert.

Bei dem Eigentestprinzip handelt es sich somit um einen Selbst­ test der Baugruppe. Die Erzeugung der Testvektoren oder der Testmuster kann auf der Baugruppe und die Auswertung der Testantwort kann ebenfalls auf der Baugruppe unter Verwendung des Mikroprozessors erfolgen. Jedoch ist es auch möglich, den Eigentestadapter für diese Zwecke zu verwenden. Dazu ist es sinnvoll, wenn das Prüfprogramm in dem zu testenden System gespeichert ist.

Die Prüfung erfolgt so, daß gesteuert von dem Mikroprozessor die auf der Baugruppe bereits vorhandenen Komponenten verbin­ dende elektrischen Leitungen zu internen Meßschleifen zusammen­ geschaltet werden. Um auch die Baugruppe vom Eingang bzw. Aus­ gang her prüfen zu können, können externe Meßschleifen über einen Eigentestadapter gebildet werden. Der Eigentestadapter ist z. B. über einen Kabelbaum mit den Ein- und Ausgängen ver­ bunden. Auf dem Eigentestadapter können elektronische Kompo­ nenten angeordnet werden, die den Anwendungsfall der Baugruppe simulieren, und daher den Eingängen der Baugruppe Signale zu­ führen, die denen des Einsatzfalles der Baugruppe entsprechen.

Das Verfahren nach dem Eigentestprinzip hat den weiteren Vor­ teil, daß die Überprüfung der Baugruppe sowohl bei der Fertigung als auch beim Einsatz möglich ist. Erforder­ lich ist nur, daß das Prüfprogramm auf dem System gespeichert ist und zu bestimmten Zeitpunkten auch gestartet wird. Ein sinnvoller Zeitpunkt wäre z. B. dann gegeben, wenn die Versor­ gungsspannung für die Baugruppe eingeschaltet wird.

Die auf dem Eigentestadapter angeordneten Schaltungen, die die externen Meßschleifen bilden, sind an den jeweiligen Einsatz­ fall angepaßt. Sie können aus reinen elektrischen Verbin­ dungsleitungen bestehen, es ist aber auch möglich, kompli­ ziertere Schaltungen einzusetzen, um den realen Einsatzfall zu simulieren.

Anhand eines Ausführungsbeispieles, das in den Figuren darge­ stellt ist, wird die Erfindung weiter erläutert.

Fig. 1 zeigt dabei ein System aus einer Leiterplatte plus Eigentestadapter und

Fig. 2 und Fig. 3 zeigen als Beispiel wie eine Meßschleife auf dem Eigentestadapter realisiert sein kann.

In Fig. 1 ist eine Prüfeinrichtung oder System TA prinzipiell dargestellt. Die Prüfeinrichtung TA soll dazu dienen, um eine Baugruppe LP, z. B. eine Leiterplatte LP, auf Fehlerfreiheit zu überprüfen. Die Baugruppe LP kann aus Komponenten K bestehen, die beispielhaft in Fig. 1 dargestellt sind. Zum Beispiel kann die Komponente K1 ein PROM, die Komponente K2 ein Mikroprozes­ sor, die Komponente K3 einen Sensorschaltkreis, die Komponente K5 eine Ein- und Ausgabeschaltung, die Komponente K6 ein Ana­ log/Digital Wandler, die Komponente K7 ein ASIC-Baustein sein. Die elektronischen Komponenten K1 bis K7 sind über elektrische Leitungen miteinander verbunden, die in Fig. 1 allerdings nur teilweise dargestellt sind. Diese Verbindungen ergeben sich aus dem Anwendungsfall der Baugruppe.

Die Prüfeinrichtung TA weist weiterhin einen Eigentestadapter AD auf, über den Ausgänge der Baugruppe mit Eingängen der Bau­ gruppe verbunden werden können. Auf dem Eigentestadapter AD sind Schaltkreise angeordnet, die bei der Verbindung der Aus­ gänge mit den Eingängen der Baugruppe den realen Einsatzfall nachbilden.

Zur Prüfung der Baugruppe LP wird der Mikroprozessor K2 ver­ wendet, der als Komponente sowieso auf der Baugruppe vorge­ sehen ist. Im Mikroprozessor K2 wird ein Prüfprogramm zum Ab­ lauf gebracht, das folgende Schritte veranlaßt:

Zunächst werden interne Meßschleifen MI gebildet, wozu die vor­ handenen elektrischen Verbindungen der Komponenten K verwen­ det werden. Diese Meßschleifen MI sind derart gebildet, daß die Prüfung der einzelnen Komponenten K möglich ist. Weiterhin wird der Eigentestadapter AD über einen Kabelbaum BB mit den Ein- und Ausgängen der Baugruppe LP verbunden. Über den Eigen­ testadapter AD werden nun externe Meßschleifen ME erzeugt. Die externen Meßschleifen ME verbinden über Simulationsschaltkreise EM Ausgänge der Baugruppe LP mit Eingängen der Baugruppe LP.

Nachdem die internen Meßschleifen MI und die externen Meß­ schleifen ME gebildet worden sind, erzeugt der Mikroprozessor K2 Testmuster oder Testvektoren bestehend aus einzelnen Test­ signalen. Diese Testmuster werden vom Mikroprozessor K2 den Eingängen der internen Meßschleifen zugeleitet und gelangen von dort über die internen Meßschleifen MI und externen Meß­ schleifen ME liegenden Komponenten zum Ausgang der Meßschleife und damit wieder zum Mikrorozessor. Damit kann der Mikropro­ zessor K2 die an den Ausgängen der Meßschleifen auftretenden Testantwortsignalen auf Fehlerfreiheit überprüfen, z. B. indem er sie mit Sollsignalen vergleicht. Es ist jedoch auch möglich, die Testantworten extern überprüfen zu lassen, z. B. mit Hilfe eines Terminals TM.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist z. B. eine externe Meßschleife ME gebildet worden vom Mikroprozessor K2 über den Eingabe/Ausgabeschaltkreis K5, den Eigentestadapter AD zurück über den analogen Schaltkreis K6 zum Sensorschaltkreis K4 und von dort wieder zum Mikroprozessor K2. Entsprechend der Prüfung der einzelnen Komponenten werden selbstverständlich auch weitere interne bzw. externe Meßschleifen erzeugt.

Der Eigentestadapter AD hat die bereits angegebene Aufgabe, er soll Signale, die an den Ausgängen der Baugruppe LP auf­ treten, Eingängen der Baugruppe zuführen und zwar derart, daß die an den Eingängen der Baugruppe zugeführten Signale denen entsprechen, die im realen Anwendungsfall auftreten würden. Der Eigentestadapter AD bildet somit den realen Einsatzfall beim Prüfen ab. Von dem Eigentestadapter AD können selbstver­ ständlich auch die Testantwortesignale abgegeben werden, um einer externen Prüfeinrichtung TM zum Vergleich Istwert mit Sollwert zugeleitet zu werden.

Die auf dem Eigentestadapter AD angeordneten Schaltkreise EM zur Simulation der realen Außenwelt können in der Regel aus passiven Bauelementen bestehen. Wenn die Baugruppe kompli­ ziertere Funktionen ausführen soll, muß der entsprechende Schaltkreis EM entsprechend komplizierter sein. Ein Beispiel eines ersten solchen Schaltkreises EM zeigt Fig. 2. Er besteht aus passiven Komponenten, im Beispiel Fig. 2 aus Widerständen, R2, R3, R4. In Fig. 2 ist die Baugruppe LP zweimal gezeigt, einmal als Ausgang AD und einmal als Eingang EG. Der Ausgang AG der Baugruppe enthält z. B. einen Pull up-Widerstand R1, der Eingang einen Pull down-Widerstand R5. Zwischen Ausgang AD und Eingang EG ist ein Widerstandsnetzwerk geschaltet, das dafür sorgt, daß ein dem Eingang zugeführtes Signal, das aus Signalen am Ausgang abgeleitet wird, die Werte hat, die dem Anwendungs­ fall entsprechen. Die Schaltung nach Fig. 2 kann z. B. dazu verwendet werden, um einen digitalen Ausgang mit einem digi­ talen Eingang zu verbinden. Sie kann auch verwendet werden, um einen einfachen analogen Ausgang mit einem analogen Eingang zu verbinden.

Es ist auch möglich, daß Eingänge direkt über eine elek­ trische Leitung mit Ausgängen der Leiterplatte verbunden sind. Oder es könnte ein Ausgang der Baugruppe LP mit mehre­ ren Eingängen der Baugruppe verbunden sein. Derartig einfache Schaltkreise ermöglichen schon einen ausreichenden Test der Komponenten auf der Baugruppe.

Fig. 3 zeigt einen weiteren Schaltkreis EM. Er besteht aus Übertrager UT1, passiven Phasenschieber PHP, aktiven Phasen­ schieber PHA, Träger TR, zweiten Übertrager UT2 und Frequenz­ teiler FT. Mit diesem Schaltkreis können am Ausgang AG abge­ gebene Signale bezüglich Phase, Frequenz und Amplitude ver­ ändert werden und damit dem Anwendungsfall angepaßt werden.

Die geschilderte Testeinrichtung hat den Vorteil, daß die Prüfung der Baugruppe unter Verwendung eines auf der Baugruppe sowieso vorhandenen Mikroprozessors erfolgen kann. Zusätzlich zum normalen Aufbau der Baugruppe ist hiermit nur noch der Eigentestadapter nötig, der zur Simulation der Außenwelt die­ nen soll. Das zur Prüfung verwendete Prüfprogramm befindet sich auf der zu testenden Baugruppe, also auf einen Speicher des Mikroprozessors, z. B. einem ROM oder PROM. Die Auslösung des Prüfprogramms kann zu bestimmten Zeitpunkten erfolgen, z. B., wenn die Versorgungsspannung eingeschaltet wird. Dann läuft die Prüfung der Baugruppe automatisch ab, wobei sowohl die Erzeu­ gung des Prüfvektors als auch der Prüftestanwort auf der Baugruppe selbst durch den Mikroprozessor erfolgen kann. Damit wäre sichergestellt, daß die Prüfung der Baugruppe auch in der Einsatzumgebung erfolgen kann, also unter den klimatischen Bedingungen, der die Baugruppe ausgesetzt ist. Mit diesen Eigentestverfahren können dabei alle Fehler auf der Baugruppe entdeckt werden, die über Meßschleifen erfaßbar sind.

Claims (6)

1. Einrichtung zum Prüfen von entsprechend dem Anwendungs­ fall miteinander verbundenen elektronischen Komponenten einer Baugruppe nach dem Eigentestprinzip,

• a) bei der eine als Mikroprozessor vorhandene Komponente der Baugrppe zum Prüfen einsetzbar ist,
• b) bei der ein Eigentestadapter (AD) zur Verbindung von Aus­ gängen der Baugruppe (LP) mit Eingängen der Baugruppe (LP) über eine externe Meßschleife (ME) vorgesehen ist,
• c) bei der auf dem Mikroprozessor (K2) ein Testprogramm mit der Folge abläuft, daß
  • c1) interne Meßschleifen (ME) aus den vorgegebenen Verbin­ dungen der Komponenten gebildet werden,
  • c2) Testvektoren erzeugt werden, die den Eingängen der Meß­ schleifen zugeleitet werden,
  • c3) Testantworten an den Ausgängen der Meßschleifen abge­ nommen werden und mit Sollwerten verglichen werden.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der das Einschalten der Versorgungsspannung das Prüfprogramm des Mikroprozessors startet.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die externen Meßschleifen (ME) und die in den externen Meßschleifen liegenden elektrischen Schaltkreise (EM) derart gewählt sind, daß sie Signale erzeugen, die denen entsprechen, die im Anwendungsfall den Baugruppen an Eingängen zugeführt werden.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Testprogramm auf der Baugruppe gespeichert ist.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem als Schaltkreis des Eigentestadapter in einer Meßschleife ein Widerstandsnetzwerk vorgesehen ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Schaltkreise im Eigentestadapter (AD) derart ausgeführt sind, die ein Signal am Ausgang (AG) der Baugruppe bezüg­ lich Amplitude, Phase und Frequenz einstellbar einem Eingang der Baugruppe zuführen.