DE4417573C2

DE4417573C2 - Testanordnung für Kurzschlußtests auf einer Leiterplatte und Verfahren zum Testen der Verbindung einer Mehrzahl von Knoten auf einer Leiterplatte unter Verwendung dieser Testanordnung

Info

Publication number: DE4417573C2
Application number: DE4417573A
Authority: DE
Inventors: Kevin G Chandler; Barry A Alcorn; John M Heumann; Ed O Scholtzhauer; Bryan D Boswell
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 1993-08-31
Filing date: 1994-05-19
Publication date: 1999-07-29
Anticipated expiration: 2014-05-20
Also published as: JPH0783988A; US6051979A; GB2281403B; US5977775A; US6291978B1; US5504432A; GB9417482D0; GB2281403A; DE4417573A1; JP3611603B2; US6191570B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Testanordnung für Kurzschluß-Tests auf einer Leiterplatte und ein Verfahren zum Testen der Verbindung einer Mehrzahl von Knoten auf einer Leiterplatte unter Verwendung dieser Testanordnung.

Das Testen einer komplexen digitalen Schaltungsanordnung auf der Leiterplattenebene wird häufig mit einem automatisierten Testgerätesystem (ATE = Automated Test Equipment) durchge führt. Das funktionelle Testsystem HPFTS40, erhältlich von der Hewlett Packard Company, Palo Alto, Kalifornien, ist ein Beispiel eines ATE-Systems. Das bevorzugte Ausführungsbei spiel der vorliegenden Erfindung ist unter Verwendung des HPFTS40 realisiert.

Tests, die mit einem ATE-System durchgeführt werden, enthal ten einen funktionellen Test und einen schaltungsinternen Test. Ein funktioneller Test schließt üblicherweise eine Lieferung von Eingangssignalen an die externen Eingänge ei ner Leiterplatte oder einer gedruckten Leiterplatte (PWB = Printed Wiring Board), die einem Test unterzogen wird, und die Überwachung der Ausgangssignale an den externen Ausgän gen der PWB ein. Dieser Testtyp wird für große Schaltungen ziemlich komplex und liefert im allgemeinen begrenzte Dia gnosen. Sowohl schaltungsinterne Tests, als auch funktionel le Tests mit ATE-Systemen ermöglichen es, Knoten auf einer gedruckten Leiterplatte auf Kurzschlüsse, Leerläufe, Verbin dungen oder andere Herstellungs- oder Gerätemängel zu te sten, indem ausgewählte Knoten auf der Leiterplatte getrie ben werden, und die Antwort der anderen Knoten beobachtet wird. Ein schaltungsinterner Test erfordert die Verwendung von Kontaktfühlern, die interne Knoten auf der Leiterplatte kontaktieren können. Signale werden der Platte über diese Fühler zugeführt und von ihr empfangen. Mit schaltungsinter nen Tests sind detaillierte Diagnosen erhältlich. Funktio nelle Tests werden normalerweise mit einem Kantenverbinder auf der Leiterplatte durchgeführt.

Sowohl funktionelle, als auch herkömmliche digitale schal tungsinterne Tests machen es erforderlich, der Platte, die getestet werden soll, Leistung zuzuführen. Die Zuführung von Leistung kann jedoch Komponenten beschädigen, wenn Kurz schlüsse vorhanden sind. Deshalb ist es wünschenswert, einen Niederleistungs-Kurzschlußtest durchzuführen, um Kurzschlüs se und andere Fehlverbindungen zu erfassen und zu korrigie ren, bevor die Platte einer vollen Leistung ausgesetzt wird.

Verbindungstests können entweder als Teil eines funktionel len Tests oder eines schaltungsinternen Tests durchgeführt werden. Verbindungstests versuchen, Probleme, die während des Befestigens der integrierten Schaltungschips (ICs) auf der PWB eingeführt werden, zu lokalisieren. Ein Verbindungs test schließt das Testen jedes leitenden "Netzes" oder "Kno tens" auf der PWB ein, um sicherzustellen, daß sie die ord nungsgemäßen Bauelemente verbinden (z. B. Eingangs-/ und/oder Ausgangs-Puffer eines oder mehrerer IC-Chips). Ein "Netz" oder "Knoten" ist als eine Äquipotentialfläche definiert, die durch einen physikalischen Leiter gebildet wird. Die primären Probleme, auf die getestet wird, sind Leerläufe und Kurzschlüsse. Leerläufe resultieren häufig aus gebrochenen Anschlußstiften oder "kalten" Lötverbindungen. Kurzschlüsse können durch übermäßiges Lot, das die Lücke von einer IC-An schlußstiftverbindung zu der nächsten überbrückt, bewirkt werden.

Bisher ermöglichte es ein schaltungsinterner und/oder funk tioneller Test mit einem ATE-System, Knoten auf einer ge druckten Leiterplatte auf Kurzschlüsse zu testen, indem die Knoten auf der Leiterplatte mit analogen Geräten getrieben werden. Analoge Geräte ermöglichen es, geringe Spannungen zu verwenden, um die Leiterplattenanschlußstifte, oder Knoten, zu treiben. Genaue Messungen können durchgeführt werden. Ty pischerweise ist eine analoge Messung weniger empfindlich auf Rauschfehler, da die Messung unter der Verwendung eines langen Integrationszyklus vollendet werden kann. Das Problem beim analogen Test liegt darin, daß der Signaldurchsatz langsam ist. Ein digitaler Test kann den Signaldurchsatz we sentlich verbessern. Der Nachteil bei der Verwendung digita ler Signale besteht darin, daß Messungen unter der Verwen dung langer Integrationszyklen wegen der stufengleichen Cha rakteristik der digitalen Signale nicht möglich sind. Aus diesem Grund sind Fehler häufiger. Es wurden Versuche unter nommen, digitale Signale zu verwenden, während ein funktio nelles Testen von Leiterplatten durchgeführt wurde. Jedoch waren spezielle Geräte erforderlich, um Signalfehler zu re duzieren. Derartige spezielle Geräte schließen gedämpfte Treiber und Empfänger mit Filtern ein. Diese speziellen Ge räte addieren Kosten und Größe zum Testsystem. Selbst bei der Verwendung derartiger spezieller Geräte wurden bei den digitalen Kurzschlußtests keine zufriedenstellenden Ergeb nisse erreicht.

Es besteht der Bedarf nach einer Testanordnung und einem Verfahren zum Durchführen von Niederleistungs-Ver bindungstests mit einem erhöhten Durchsatz der Testsignale in einer automatischen Testumgebung, ohne spezialisierte Geräte zu erfordern, während die Genauigkeit, die mit herkömmlichen analogen Testsystemen verknüpft ist, beibehalten wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Testanordnung und ein Verfahren zum Erfassen von Kurzschlüssen, Leerläufen und verbundenen Anschlußstiften auf einer gedruckten Leiterplatte bei einer niederen Leistung und unter Verwendung eines automatischen Testgeräts zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine Testanordnung nach Patentanspruch 1, sowie ein Verfahren nach Patentanspruch 8 gelöst.

Die vorliegende Erfindung stellt eine Testanordnung und ein Verfahren zum Durchführen von Verbindungstests auf einer Leiterplatte, die eine Mehrzahl von Anschlußstiften oder Knoten enthält, dar. Die Leiterplattentestanordnung besitzt einen Testkopf, der eine Mehrzahl von Testkanälen umfaßt, wobei jeder Testkanal zum Koppeln mit einem der Knoten konfiguriert ist. Die Leiterplattentestanordnung umfaßt eine Treibereinrichtung, eine Empfangseinrichtung, eine Schalteinrichtung und eine Steuereinrichtung zum Steuern der Treibereinrichtung. Die Treibereinrichtung erzeugt ein digitales Signal mit einem vorbestimmten Wert. Die Treibereinrichtung ist kalibriert, um Signalfehler zu minimieren. Die Empfangseinrichtung empfängt ein Signal von der Treibereinrichtung und löst bei einem vorbestimmten Wert "Hoch" oder "Tief" aus. Die Empfangseinrichtung ist ebenfalls kalibriert, um Signalfehler zu minimieren. Jede Testeinrichtung hat eine Schaltereinrichtung. Die Schaltereinrichtung kann einen Knoten mit Masse oder einem Null-Potential koppeln.

Das Verfahren der Erfindung befaßt sich mit dem Testen der Verbindung einer Mehrzahl von Knoten auf einer Leiterplatte, wobei ein automatisiertes Testsystem mit einer Mehrzahl von Testkanälen verwendet wird. Jeder Testkanal umfaßt einen di gitalen Treiber, einen digitalen Empfänger, einen Masse schalter und einen Testfühler, der konfiguriert ist, um ei nen der Mehrzahl der Knoten auf der Leiterplatte zu kontak tieren. Die vorliegende Erfindung kalibriert jeden digitalen Treiber, um eine erste vorbestimmte Signalspannung exakt auszugeben, und kalibriert dann jeden digitalen Empfänger, um bei einer zweiten vorbestimmten Signalspannung auszulö sen. Nach den Kalibrierungen führt die vorliegende Erfindung einen Verbindungstest auf der Leiterplatte durch. Der Ver bindungstest umfaßt das Auswählen einer Testgruppe von Kno ten und das Identifizieren der Klassifikation der Testgruppe aus einer Knoten-Klassifikationsbibliothek. Basierend auf dieser Klassifikation wird einer von drei Tests mit der Testgruppe durchgeführt. Die drei Tests sind: 1) ein Masse test, um zu testen, ob ein Knoten mit Masse oder einem Null-Potential kurzgeschlossen ist; 2) ein Verbindungstest, um zu testen, ob alle Knoten in der Testgruppe miteinander verbunden sind; und 3) ein Isolierungstest, um zu testen, ob ein Knoten von allen anderen Knoten isoliert ist.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in dem erhöhten Signaldurchsatz während des Verbindungstests.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung eines Systems, das die vorliegende Erfindung beinhaltet;

Fig. 2 eine detailliertere Abbildung des Testkopfs der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 eine detaillierte Darstellung eines Testkanals der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 eine detaillierte Darstellung des Testkopfs, wenn ein Strom-Digital/Analog-Wandler als Treiber bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird;

Fig. 5 eine Darstellung einer Thevenin-Ersatzspannungs quelle, die als Treiber bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird;

Fig. 6A-F Flußdiagramme des Testverfahrens der vorliegen den Erfindung.

Die Testanordnung und das Verfahren der vorliegenden Erfindung schließen Leiterplattentests ein. Insbesondere erfaßt die vorliegende Erfindung Leerläufe, Kurzschlüsse und verbundene Knoten auf gedruckten Leiterplatten. Das Testen aller dieser Bedingungen wird im allgemeinen "Kurzschluß"- Test genannt.

Die vorliegende Erfindung verwendet ein System, das entweder analoge Kurzschluß- oder digitale Kurzschluß-Tests einer Leiterplatte durchführen kann. Analoge Kurzschluß-Tests wer den unter Verwendung von herkömmlichen analogen Treibern und digitalen Empfängern durchgeführt. Ein digitaler Test wird unter Verwendung von digitalen Standardempfängern und dis kreten digitalen Treibern, die mit Standardkomponenten auf gebaut sind, durchgeführt. Die vorliegende Erfindung kombi niert die zwei Testsysteme in einem System, das entweder während eines funktionellen Tests oder eines schaltungsin ternen Tests verwendet werden kann. Der optimale Nutzen der vorliegenden Erfindung tritt auf, wenn die Leiterplatte, die getestet werden soll, einen Zugriff auf die meisten Knoten über ihre externen Anschlußstifte liefert.

Fig. 1 stellt eine Umgebung dar, in der das bevorzugte Aus führungsbeispiel arbeiten kann. Ein Hauptcomputer 102 führt ein Anwendungsprogramm aus. Bei dem bevorzugten Ausführungs beispiel ist der Hauptcomputer 102 ein Personalcomputer der 486er-Serie. Der Hauptcomputer 102 kann mit einem Testkopf 105 gekoppelt sein. Der Testkopf umfaßt einen Steuerrechner 106, der eine Mehrzahl von Geräten 108 steuert. Die Geräte sind mit Multiplexer-Leiterplatten (MUX-Leiterplatten) ge koppelt, die wiederum mit Anschlußstift-Leiterplatten 116 für einen weiten Spannungsbereich verbunden sind. Der Test kopf ist in der Lage, eine Kopplung mit einer Leiterplatte, die einem Test unterzogen wird, die nachfolgend als Prüfling DUT (DUT = Device Under Test) bezeichnet wird, über ein DUT-Kabel 118 herzustellen.

Ein lokales Netz (LAN; LAN = Local Area Network) 104 kann verwendet sein, um den Testkopf 105 und den Hauptcomputer 102 zu verkoppeln. Der Testkopf 105 besteht aus zwei oder mehr verbundenen VXI-Rahmen, die es zwei oder mehr Geräten 108 ermöglichen, miteinander in Verbindung zu stehen. Die Geräte können analoge Vorrichtungen, wie z. B. analoge Trei ber und Empfänger, einschließen, die verwendet werden kön nen, um einen analogen Test mit einem DUT durchzuführen. Ein Anwendungsprogramm im Hauptcomputer 102 steht mit einem In terpretierer in Verbindung, der Aufrufe einer dynamischen Verbindungsbibliothek (DLL; DLL = Dynamic Link Library) durchführt, die den Ferntestkopf 105 anweisen, eine speziel le Funktion durchzuführen. Bei einem bevorzugten Ausfüh rungsbeispiel schließt der Testkopf einen 486er Personalcom puter als Steuerrechner 106 ein, der unter einem Echtzeit- Betriebssystem läuft. Der Testkopf 105 erzeugt ein Testsi gnal, das er zu dem DUT ausgibt.

Der Steuerrechner 106 empfängt die Anweisungen vom Hauptcom puter 102. Wenn ein analoger Test durchgeführt werden soll, weist der Steuerrechner 106 die Geräte und die MUX-Leiter platten an, einen Test auf einem DUT durchzuführen. Wenn ein digitaler Test durchgeführt werden soll, weist der Steuer rechner 106 die Breitspannungsanschlußstift-Leiterplatten 116 an, den Test durchzuführen. Der Steuerrechner 106 be dient einen Testkanal 212, wie nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 2 erörtert wird, direkt über Steuerleitungen 218, wenn ein digitaler Test auf dem DUT durchgeführt wird.

Fig. 2 zeigt den Testkopf 105 detaillierter. Die MUX-Leiter platten 204, 208 werden im allgemeinen während eines analo gen Tests des DUT verwendet. Beim bevorzugten Ausführungs beispiel sind sechzehn Geräteeingänge 202, wobei jeder eine Hoch-Leitung 203 und eine Tief-Leitung 205 aufweist, der Eingang in ein Gerät MUX 204. Das Gerät MUX 204 gibt Signale auf vier Gerätebusse 206 aus. Der Steuerrechner 106 weist das Gerät MUX 204 über eine Steuerleitung 214 an, welche Gerätesignale auf den Gerätebussen 206 plaziert werden sol len. Die Gerätebusse 206 werden dann zu einer Mehrzahl von Kanälen über einen Kanal-MUX 208 multiplext.

Der Steuerrechner 106 steuert, welche Signale vom Kanal-MUX 208 über eine Steuerleitung 216 ausgegeben werden. Die Aus gänge des Kanal-MUX 208 umfassen DUT-Hoch-Leitungen 211 und DUT-Tief-Leitungen 210. Diese Hoch- und Tief-Leitungen wer den von einem Gerät 108 erzeugt. Die Hoch- und Tief-Leitun gen werden während eines analogen Tests als Eingänge des Testkanals 212 verwendet.

Ein Testkanal 212 ist detaillierter in Fig. 3 gezeigt. Typi scherweise beträgt die Anzahl der Kanäle näherungsweise 240, sie kann jedoch bei geringfügigen Erweiterungen der Archi tektur um ein Vielfaches größer oder kleiner sein. Wenn eine spezielle Leiterplatte, d. h. ein spezielles DUT getestet wird, ist die Anzahl der Kanäle, die vom Steuerrechner 106 verwendet wird, im allgemeinen gleich der Anzahl der Knoten, die auf der Leiterplatte getestet werden sollen.

Fig. 3 zeigt die Struktur jedes Testkanals 212 detaillier ter. Viele Testkanäle 212 können in einem Ferntestkopf 105 existieren. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vor liegenden Erfindung hat jeder Knoten, der auf der gedruckten Leiterplatte getestet werden soll, einen Testkanal 212, der ihm zugeordnet ist. Jeder Testkanal 212 umfaßt einen digita len Treiber 302, einen digitalen Empfänger 304, der mit dem Ausgang des Treibers 302 gekoppelt ist, ein DUT-Relay 306, das den Ausgang des Treibers 302 und den Eingang des Empfän gers 304 mit einem Knoten auf dem DUT verbinden kann, ein Masse-Relay 308, das zwischen einen Knoten auf dem DUT und Masse geschaltet ist, ein Hoch-Relay 312 und ein Tief-Relay 310, die jeweils mit den Hoch- und Tief-Leitungen des Ka nal-MUX 208 und mit einem Knoten auf dem DUT gekoppelt sind.

Wie oben erläutert, können unerwartete Kurzschlüsse eine starke Beschädigung auf einer Leiterplatte bewirken, wenn die Platte in einem "leistungsmäßig hochgefahrenen" Zustand ist. Um eine Komponentenbeschädigung zu vermeiden, sollte ein Kurzschluß-Test durchgeführt werden, bevor ein lei stungsmäßig hochgefahrener Leiterplatten-Test stattfindet. Der Kurzschluß-Test sollte ein Signal an die Leiterplatte anlegen, das ausreichend klein ist, damit ein Einschalten der Halbleiterübergänge vermieden wird. Eine Begrenzung der Treiberspannung auf näherungsweise 200-250 Millivolt (mV) ermöglicht es, einen Kurzschluß-Test durchzuführen, ohne Halbleiterübergänge einzuschalten. Der digitale Treiber 302 ist in der Lage, ein derart präzises Spannungssignal zu er zeugen. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt die Amplitude dieses präzisen Spannungssignals 200 mv mit einer Flankenanstiegsgeschwindigkeit von 1 V/ns (Volt pro Nanosekunde).

Der Testkanal arbeitet auf die folgende Art und Weise. Wenn das DUT unter Verwendung analoger Signale getestet werden soll, öffnet der Steuerrechner 106 das DUT-Relay 306, um den digitalen Treiber 302 vom DUT zu isolieren. Dies ermöglicht es den analogen Geräten, ein Signal über das Gerät MUX 204 und den Kanal-MUX 208 entweder auf der Hoch-Leitung 211 oder der Tief-Leitung 210 zu plazieren. Abhängig davon, ob das Signal auf der Hoch-Leitung 211 oder der Tief-Leitung 210 ist, verbindet entweder das Hoch-Relay 312 oder das Tief- Relay 310 entweder die Hoch-Leitung 211 oder die Tief-Lei tung 210 mit einem Knoten auf dem DUT.

Das bevorzugte Ausführungsbeispiel führt digitale Tests und nicht analoge Tests durch. Ein digitaler Test wird durchge führt, indem der Steuerrechner 106 in dem Testkopf 105 be wirkt, daß der digitale Treiber 302 ein Testsignal erzeugt. Wenn das Testsignal zu einem Knoten auf dem DUT gesendet werden soll, schließt der Steuerrechner 106 das DUT-Relay. Der Steuerrechner öffnet ebenfalls das Hoch-Relay 312, um sicherzustellen, daß keine analogen Signale zu den Knoten auf dem DUT gesendet werden. Wenn ein Knoten auf dem DUT geerdet werden soll, was der Testalgorithmus gelegentlich erfordert, erdet der Steuerrechner den Knoten durch Schlie ßen des Masse-Relays 308. Bei dem bevorzugten Ausführungs beispiel muß das Tief-Relay 310 ebenfalls geschlossen sein, um das DUT zu erden. Alternative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung erfordern es nicht, das Tief-Relay 310 zu schließen, um das DUT zu erden.

Der digitale Treiber 302 bei dem bevorzugten Ausführungsbei spiel der vorliegenden Erfindung kann als eine Spannungs quelle mit zwei Hochgeschwindigkeits-Analogschaltern gestal tet sein. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegen den Erfindung verwendet einen Harris-Schalter, der ein Hoch geschwindigkeits-Vierfach-Einpol-CMOS-Analogschalter (zur Festlegung eines logischen Zustands) ist. Bei dem bevor zugten Ausführungsbeispiel hat der digitale Treiber 302 eine Ausgangsimpedanz von näherungsweise 60 Ohm. Der digitale Treiber 302 sollte eine Ausgangsimpedanz haben, die von Null verschieden ist, um einen Spannungsteiler zwischen der Ausgangsimpedanz und der nicht-auf-Masse-Impedanz, die auf dem DUT getestet wird, einzurichten. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Ausgangsimpedanz aus der Ein- Impedanz des Schalters und einem Serienwiderstand gebildet. Der Empfänger 304 liegt aus der Sicht des Treibers 302 parallel zu dem Knoten. Deshalb befindet sich der Empfänger in einer Position, um die Knotenspannung zu messen, nachdem die Spannung über der Treiberausgangsimpedanz abfällt.

Der Zweck des Empfängers 304 ist es, ein Spannungssignal, das vom Treiber ausgegeben wird, zu empfangen. Die Eingangs spannung des Empfängers ist die Spannung, die vom Treiber 302 erzeugt wird, reduziert durch den Spannungsabfall über der Ausgangsimpedanz des Treibers. Diese ist das Äquivalent zu der Spannung zwischen dem Knoten und Masse. Der Empfänger 304 sollte eine hohe Eingangsimpedanz haben, um den Strombe trag zu minimieren, der von dem Empfänger gezogen wird. Ein Kurzschlußschwellenwiderstand R_S ist derart festgelegt, daß, wenn die Impedanz durch den Knoten kleiner ist, als diese Schwellenimpedanz, der Knoten klassifiziert ist, ein Kurz schluß zu sein. Ein typischer Wert für die Kurzschlußschwel lenimpedanz R_S ist 20 Ohm. Im Empfänger V_TH ist eine Schwel lenspannung eingestellt. Diese stellt die Spannung dar, die am Empfängereingang vorhanden ist, wenn die Knotenimpedanz gleich der Kurzschlußschwellenimpedanz R_S ist. V_TH wird un ter Verwendung der Formel, die in Gleichung (1) gezeigt ist, berechnet.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist V_DH gleich 200 mv, R_S ist gleich 20 Ohm und R_D ist gleich 60 Ohm. Daher er gibt sich unter Verwendung der Gleichung (1) V_TH zu 50 mv. Das heißt, wenn während einem Test die Empfängereingangs spannung kleiner als V_TH, oder 50 mv, ist, dann wird der Knoten als ein Kurzschluß auf Masse betrachtet.

Gemäß Fig. 3 sind sowohl der Ausgang des digitalen Treibers 302, als auch der Eingang des digitalen Empfängers 304 mit einem DUT-Relay 306 gekoppelt. Das DUT-Relay 306 liefert eine Einrichtung zum selektiven Verbinden des Treibers 302 und des Empfängers 304 mit einem Knoten auf dem DUT 314. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel kann ein Treiber mit drei logischen Zuständen den Treiber 302 ersetzen. Durch die Eliminierung des Treibers 302 ist das DUT-Relay nicht länger notwendig. Das Einstellen eines Treibers mit drei logischen Zuständen auf den Leerlauf-Zustand entspricht dem Öffnen des DUT-Relays.

Nachfolgend ist ein Beispiel, wie der Testkanal 212 arbei tet, gegeben. Ein Knoten wird ausgewählt, um getestet zu werden. Der Test stellt fest, ob der Knoten auf Masse kurz geschlossen ist. Das Hoch-Relay 312 ist geöffnet, um sicher zustellen, daß keine analogen Signale zu dem Knoten gesendet werden. Der Steuerrechner 106 weist das DUT-Relay 306 an, zu schließen. Dies verbindet den digitalen Treiber 302 und den digitalen Empfänger 304 mit einem Knoten auf dem DUT. Der Steuerrechner 106 weist dann den digitalen Treiber 302 an, ein Kurzschluß-Test-Signal zu erzeugen. Bei einem bevorzug ten Ausführungsbeispiel erfordert dies die Erzeugung eines Niederspannungssignals V_DL und danach die Erzeugung eines Hochspannungssignals V_DH. Nachdem eine Einstellzeit ver gangen ist, mißt der Empfänger die Spannung an seinem Ein gang. Wenn der Knoten auf Masse kurzgeschlossen ist, d. h., wenn die Impedanz zwischen dem Empfängereingang und Masse kleiner ist, als eine Schwellenimpedanz R_S, sollte die Span nung am Empfänger unter einer Schwellenspannung V_TH sein. Dies ist der Fall, da der größte Spannungsanteil über der Ausgangsimpedanz des digitalen Treibers abfällt, wenn der Ausgang mit Masse verbunden ist. Wenn der Knoten auf dem DUT nicht mit Masse kurzgeschlossen ist, ist der Spannungsabfall über der Ausgangsimpedanz des digitalen Treibers nicht groß genug, um zu bewirken, daß der digitale Empfänger Tief aus löst, wobei angezeigt wird, daß der Knoten nicht mit Masse kurzgeschlossen ist.

Um die Genauigkeit der vorliegenden Erfindung zu maximieren, sollte der Hysteresewert des digitalen Empfängers 304 für Kurzschluß-Tests minimiert sein (vorzugsweise auf Null). Der digitale Treiber 302 besitzt eine große Flankenanstiegsge schwindigkeit, die bewirken kann, daß die Empfängereingangs spannung V_TH überschreitet. Die Hysterese des Systems wird bedeutend, wenn diese Überschreitung auftritt. Beim Test wird die Spannung am Empfängereingang größer als V_TH sein, wenn der Knoten nicht mit Masse kurzgeschlossen ist. Ein typischer Empfängerhysteresewert ist 75 mv. Deshalb muß, damit der Empfänger erkennt, daß ein Kurzschluß existiert, wenn der Empfänger einmal den Hoch-Zustand ausgelöst hat, eine Spannung von -25 mv (50 mv-75 mv) am Empfänger vor liegen, um die 75 mV-Hysterese zu kompensieren. Ein Kurz schluß würde optimalerweise eine Spannung von Null erzeugen, wenn die Impedanz zwischen den Knoten 0 Ohm ist. Selbst ein idealer Kurzschluß (theoretisch) wird nicht eine Empfänger spannung erzeugen, die klein genug ist, um eine 75 mV-Hyste rese zu überwinden. Deshalb muß die Hysterese minimiert sein, um Empfängerfehler zu reduzieren.

Das bevorzugte Ausführungsbeispiel verwendet einen Empfänger mit einer programmierbaren Hysterese. Wenn ein Test auf Kurzschlüsse stattfindet, wird die Hysterese auf Null ein gestellt. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegen den Erfindung verwendet einen 50-MHZ-Empfänger als den Empfänger 304. Dies ist ein gebrauchsfertiger Standard-Anschlußstiftempfänger, der bei vielen Typen von Tests integrierter Chips und Leiterplatten verwendet wird. Dieser Empfänger 304 hat einen Hysteresesteuereingang. Die Hysterese wird auf Null eingestellt, indem die Hysteresesteuereingangsleitung des Empfängers durch einen der vier Hochgeschwindigkeits-Analogschalter, die im Treiber 302 verwendet werden, geerdet wird.

Sowohl der Treiber 302 als auch der Empfänger 304 müssen exakt kalibriert sein, damit die vorliegende Erfindung genau arbeitet. Diese Kalibrierung ist notwendig, da die vorlie gende Erfindung Niedersignalspannungen verwendet. Diese Nie derspannungen müssen vom Treiber aus mehreren Gründen exakt erzeugt werden, welche folgende Gründe umfassen: (1) Sicher stellen, daß die Halbleiterübergange auf der Leiterplatte nicht eingeschaltet werden; und (2) der Empfänger 304 muß die Spannung an seinem Eingang, die von der Treiberspannung abhängig ist, messen. Deshalb beeinflußt jeder Signalfehler durch den Treiber 302 die Genauigkeit des Empfängers 304. Der Empfänger 304 muß exakt kalibriert sein, um sicherzu stellen, daß er genau bei V_TH auslöst. Der Empfänger mißt Signalspannungen mit kleiner Amplitude. Deshalb kann selbst ein kleiner Spannungskalibrierungsfehler ein signifikanter prozentualer Fehler von V_TH sein. Die Technik, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, um den Treiber 302 und den Empfänger 304 zu kalibrieren, ist nachfolgend erör tert.

Für das funktionelle Testsystem HPFTS40 besitzt Hewlett Packard ein Standard-Kalibrierverfahren. Dieses Standard-Ka librierverfahren stellt den Treiber und den Empfänger ein, um Fehler über dem gesamten Bereich von Betriebsspannungen zu kompensieren. Das heißt, für Spannungen, die sowohl wäh rend Kurzschluß-Tests, als auch während Vollspannungsleiter platten-Tests auftreten. Die Kalibrierung des Treibers wird erreicht, indem die Ausgangsspannung des Treibers auf eine Spannung eingestellt wird, die 12 Volt (V) betragen soll, und danach auf eine Spannung, die -12 V betragen soll. Aus diesen gemessenen Spannungen werden eine Verstärkung und ein Versatz berechnet. Der Treiber weist über den ganzen Span nungsbereich einen linearen Betrieb, so daß die Kalibrierung eine einfache Berechnung darstellt.

Die Kalibrierung des Empfängers beim bevorzugten Ausfüh rungsbeispiel wird erreicht, indem eine Gleichsignalspan nungsquelle an den Empfänger angelegt wird. Die Hysterese des Empfängers muß vor der Kalibrierung nicht auf Null ein gestellt werden. Um die Referenzspannung "Hoch" V_TH des Emp fängers zu kalibrieren, wird die Eingangsspannung in den Zustand "Tief" getrieben, unter den Bereich der Hysterese, um einen "Empfänger-Tief"-Zustand sicherzustellen. Die Span nung wird dann fortlaufend erhöht, um die Spannung zu be stimmen, bei der der Empfänger auslöst. Danach werden eine Verstärkung und ein Versatz berechnet.

Um die Referenzspannung "Tief" des Empfängers zu kalibrie ren, wird eine entgegengesetzte Technik durchgeführt. Das heißt, der Empfänger wird in den Zustand "hoch" getrieben, aus dem Bereich der Hysterese heraus. Die Spannung wird dann fortlaufend gesenkt, bis der Empfänger auslöst. Dann werden die Verstärkung und der Versatz berechnet. Diese Kalibrie rung ist genau, sogar dann, wenn die Hysterese auf Null ein gestellt wird, da die Hysterese durch das Treiben in den Zustand "Tief", bevor die Referenzspannung "Hoch" getestet wird, und durch das Treiben in den Zustand "Hoch", bevor die Referenzspannung "Tief" getestet wird, geklärt. Die Verstär kungs- und Versatzwerte werden verwendet, um den Auslöse punkt des Empfängers oder die Schwellenspannung auf V_TH zu programmieren.

Ein Rauschen auf den Signalleitungen kann ebenfalls ein Pro blem für den Empfänger 304 sein. Der Empfänger 304 liegt deshalb in nächster Nähe des Treibers 302, um das Rauschen am Eingang des Empfängers zu minimieren.

Die Architektur der vorliegenden Erfindung, insbesondere das Koppeln jedes Knotens mit einem Testkanal, hat den Vorteil, daß es möglich ist, daß alle Testkanäle unabhängig hinsicht lich des Spannungseingangs und der Hysterese programmierbar sind. Dies ermöglicht eine Testflexibilität. Z. B. kann ein Testingenieur entscheiden, an bestimmten Knoten keinen Kurz schluß-Test durchzuführen. Stattdessen kann der Testinge nieur entscheiden, diese Knoten vorzuspannen, oder er kann gleichzeitig andere Tests durchführen, wenn es durch den Leiterplatten-Entwurf möglich ist, gleichzeitige Tests genau durchzuführen.

Fig. 4 stellt ein Beispiel der Umgebung der vorliegenden Er findung dar, wenn ein DAW 402 (DAW = Digital/Analog-Wandler) anstelle eines Treibers 302 verwendet wird. Der DAW ersetzt den Treiber 302 nicht physikalisch, vielmehr liegt der DAW im Gerätebereich 108 des Testkopfs 105. Der DAW 402 wirkt als Stromquelle parallel zu einer Impedanz, z. B. einer Ne benschlußimpedanz. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Ausgangsimpedanz 20 Ohm. Diese Impedanz ist so ge wählt, daß sie, da sie gleich der typischen Kurzschluß schwellenimpedanz ist, die für diese Erfindung gewählt wur de, Fehler minimiert. Diese Impedanz kann durch Nebenschlie ßen bestehen, andernfalls kann ein Widerstand in Serie zu dem DAW-Ausgang hinzugefügt werden. Die Kurzschlußschwelle kann durch Verändern von V_TH modifiziert werden, siehe obige Gleichung (1). Die Ausgangssignale "Hoch" und "Tief" des DAW 402 sind mit dem Geräte-MUX 204 gekoppelt. Die Ausgangssi gnale des Geräte-MUX 204 sind Eingangssignale des Kanal-MUX 208, wie in Fig. 2 beschrieben ist. Das Ausgangssignal des Kanal-MUX 208 wird über das Hoch-Relay 312 zu dem DUT und zu dem Masse-Relay 308, das eine Massereferenz für den DAW ist, wenn es geschlossen ist, gesendet. Ein Masse-Relay 308 kann ebenfalls mit dem Tief-Ausgang des Kanal-MUX 208 gekoppelt sein, um eine Masse zu schaffen, die näher bei dem DUT liegt, als das Signal, das in der Nähe des DAW auf Masse liegt. Wie dies auch bei Fig. 3 der Fall ist, ist ein Emp fänger 304 über ein DUT-Relay 312 mit einem Knoten auf dem DUT gekoppelt.

Fig. 5 zeigt, daß die Thevenin-Ersatzschaltung 502 des DAW 402 ebenfalls verwendet werden kann, d. h. eine Spannungs quelle in Serie geschaltet mit einem Widerstand. Sowohl in Fig. 4 als auch in Fig. 5 kann die Masseverbindung entweder an dem Gerät 402 oder 502, oder durch Verwenden des Geräte- MUX 204, des Kanal-MUX 208 und des Masse-Relays 308 reali siert sein.

Die Fig. 6A-F zeigen das Testverfahren der vorliegenden Erfindung. Schwellenwerte werden eingestellt, bevor das Ver fahren, das detailliert in Fig. 6 dargestellt ist, beginnt. Diese Werte basieren auf der Hardware, die in Fig. 3 gezeigt ist. Der Treiber 302 hat die Fähigkeit, in einen "Hoch-" und in einen "Tief-"Zustand zu treiben. Dies ermöglicht Kurz schluß-, Leerlauf- und Verbindungs-Tests der Knoten. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt die Hoch-Treibespan nung, V_DH des Treibers 200 mV. Dieser Wert kann etwas verän dert werden, jedoch muß, wie oben erörtert wurde, Vorsicht geboten sein, um sicherzustellen, daß die Halbleiterübergän ge der Komponenten auf der Leiterplatte nicht durch die Hoch-Treffbespannung eingeschaltet werden, wenn das DUT-Relay 306 geschlossen ist. Die Tief-Treffbespannung V_DL wird auf (V_TH - 1,0 V) eingestellt. V_TH ist eine Schwellenspannung und wird durch die Formel, die in Gleichung (1) gezeigt ist, bestimmt. Wie oben erörtert wurde, wird in Gleichung (1) V_TH mit der Empfängerspannung verglichen, um festzustellen, ob der Knoten mit Masse kurzgeschlossen ist oder mit einem an deren Knoten kurzgeschlossen ist. In Gleichung (1) ist R_S eine Kurzschlußschwellenimpedanz. Die Impedanz zwischen ei nem Knoten und Masse oder zwischen verbundenen Knoten muß nicht 0 Ohm betragen, um als Kurzschluß betrachtet zu wer den. Bei der vorliegenden Erfindung wird R_S typischerweise zu 20 Ohm gesetzt. Das heißt, daß, wenn die Impedanz zwi schen einem Knoten und Masse oder zwischen zwei Knoten ge ringer als 20 Ohm ist, dies als Kurzschluß betrachtet wird. R_D ist die Ausgangsimpedanz des Treibers 302.

Wie in Fig. 6A gezeigt ist, werden im Schritt 602 alle Kno ten auf einer Leiterplatte klassifiziert. Die Klassifikation kann durch einen Benutzer eingegeben werden, von dem Compu ter festgelegt werden, vorausgesetzt es existiert die CAD/- CAM-Entwurfsdatenbank der Leiterplatte (CAD/CAM = rechnerge stützte Konstruktion und Fertigung), oder von der automati schen Testvorrichtung über einen Lernalgorithmus gelernt werden. Die Klassifikation basiert auf dem Leiterplattenent wurf und umfaßt die Gruppierung aller Knoten auf einer Lei terplatte in eine von drei Klassifikationen. Die Knotenklas sifikationen werden in einer Knoten-Klassifikationsbiblio thek oder einer Anschlußstift-Klassifikationsbibiliothek im Hauptcomputer 102 oder einem anderen geeigneten Speicher platz gespeichert.

Die erste Klassifikation ist, daß der Knoten oder die Gruppe von Knoten mit Masse kurzgeschlossen ist. Die Anforderung für diese Klassifikation besteht darin, daß eine gegebene Knotenimpedanz auf Masse kleiner sein muß, als die vorbe stimmte Schwellenimpedanz R_S. Bei dem bevorzugten Ausfüh rungsbeispiel ist diese Schwellenimpedanz typischerweise 20 Ohm. Die zweite Klassifikation ist, daß eine Gruppe von Kno ten miteinander verbunden ist. Die Anforderung für diese Klassifikation besteht darin, daß alle Knoten in einer Grup pe miteinander und nicht mit Masse kurzgeschlossen sein müs sen. Wie oben erwähnt, muß die Impedanz zwischen den Knoten nicht 0 Ohm betragen, sondern sie muß nur kleiner sein, als eine vorbestimmte Schwellenimpedanz, die bei der vorliegen den Erfindung typischerweise zu 20 Ohm gesetzt ist. Die dritte Klassifikation ist, daß ein einzelner Knoten isoliert ist. Die Knotenisolierung erfordert es, daß der Knoten weder mit einem anderen Knoten noch mit Masse kurzgeschlossen ist. Alle Knoten passen in eine der drei Klassifikationen. Es ist jedoch möglich, daß eine Situation auftritt, bei der ein Knoten oder eine Gruppe von Knoten in mehr als einer Klassi fikation ist. Der Schritt 602 wird durchgeführt, bevor der Treiber 302 eine Spannung an irgendeinen Knoten anlegt.

Ein Initialisierungsschritt 604 initialisiert den Treiber 302 und den Empfänger 304. Zusätzlich sind alle Masse-Relays 308 und Tief-Relays 310 geschlossen. Das Schließen aller Masse-Relays 308 und Tief-Relays 310 hat die Wirkung des Verbindens aller Knoten mit Masse. Im Schritt 606 wird eine Gruppe von Knoten, die im Schritt 602 zusammen klassifiziert wurden, als eine Testgruppe ausgewählt. Wenn im Schritt 608 die Testgruppe als auf Masse kurzgeschlossen klassifiziert wurde, wird die Testgruppe im Schritt 610 getestet, um fest zustellen, ob eine derartige Klassifikation physikalisch genau ist. Der Schritt 610 ist in Fig. 6B dargestellt und wird nachfolgend detailliert beschrieben. Wenn die Testgrup pe als isoliert klassifiziert wurde, wird die Testgruppe im Schritt 616 getestet, um festzustellen, ob eine derartige Klassifikation physikalisch genau ist. Der Schritt 616 ist in den Fig. 6E und 6F dargestellt und wird nachfolgend de tailliert beschrieben, nachdem der geeignete Test für alle Knoten in einer Testgruppe vollendet ist, wird im Schritt 606 eine weitere Testgruppe ausgewählt, bis keine weiteren Testgruppen übrigbleiben, wie im Schritt 618 festgestellt wird. Wenn alle Testgruppen getestet wurden, endet der Test bei Schritt 620.

Der Test 610 zum Feststellen, ob alle Knoten in einer Test gruppe mit Masse verbunden, d. h. kurzgeschlossen, sind, ist detaillierter in Fig. 6B beschrieben. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Programmsteuerung vom Hauptcom puter 102 zu einem Steuerpersonalrechner 106 in einem Fern testkopf 105 von Fig. 1 übertragen. Im Schritt 622 werden alle Masse-Relays zu allen Knoten, selbst den Knoten, die nicht in der Testgruppe sind, geöffnet.

Die Schritte 626-634 werden dann für alle Knoten in der Testgruppe durchgeführt. Eine beliebige Technik, die sicher stellt, daß jeder Knoten in der Testgruppe einzeln getestet wird, kann verwendet werden. Bei dem bevorzugten Ausfüh rungsbeispiel wird ein Zähler (i) verwendet. Wenn (N + 1) Kno ten in der Testgruppe vorliegen, dann wird der Zähler (i) im Schritt 624 gleich Null gesetzt und im Schritt 638 erhöht, während jeder Knoten getestet wird. Das DUT-Relay 306 wird für den ausgewählten Knoten, d. h. Knoten (i), im Schritt 626 geschlossen.

Im Schritt 628 wird dann ein Kurzschlußtest durchgeführt. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erfordert der Kurzschlußtest das Treiben in den "Tief"-Zustand des Knotens (i) und danach das Treiben in den "Hoch"-Zustand des Knotens (i). Es muß der Knotenspannung möglich sein, sich einzustellen, bevor sie vom Empfänger gelesen wird. Die Einstellzeit hängt von der Impedanz-Kapa zitäts-Zeitkonstante (RC) des Knotens (i) ab. Im Schritt 630 wird die Empfängerspannung V_R mit der vorbestimmten Schwel lenspannung V_TH verglichen. Ist V_R größer als V_TH, ist der Knoten (i) nicht mit Masse kurzgeschlossen. Daher mißlingt der Test für diesen Knoten. Eine Fehleranzeige kann entweder unverzüglich zurückgegeben werden, oder der Fehler kann ge speichert und nach Abschluß des Tests, wie im Schritt 632 angezeigt ist, zurückgegeben werden. Im Schritt 634 wird das DUT-Relay 306 für Knoten (i) geöffnet. Wenn, wie im Schritt 636 festgestellt wird, mehrere Knoten existieren, wird ein weiterer Knoten ausgewählt, und (i) wird im Schritt 638 er höht.

Nachdem alle Knoten getestet sind, werden beim bevorzugten Ausführungsbeispiel im Schritt 340 die Masse-Relays 308 zu allen Knoten geschlossen, um das System in dem gleichen Zu stand zu belassen, in dem die Testroutine aufgerufen wurde. Wenn im Schritt 632 irgendwelche Fehler gespeichert wurden, werden diese dann im Schritt 642 zurückgegeben. Die Steue rung wird dann dem Hauptcomputer 102 zurückgegeben, um eine weitere Testgruppe auszuwählen, wie im Schritt 618 angezeigt ist.

Der Test 614 zum Feststellen, ob alle Knoten in einer Test gruppe verbunden sind, ist detaillierter in den Fig. 6C und 6D gezeigt. Im Schritt 644 werden alle Masse-Relays zu allen Knoten geöffnet. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Programmsteuerung von dem Hauptcomputer 102 zu ei nem Steuerpersonalrechner 106 in dem Ferntestkopf 105 von Fig. 1 übertragen. Es sind (N + 1) Knoten in der Testgruppe. In den Schritten 646 und 648 werden ein primärer Knoten und ein sekundärer Knoten aus der Testgruppe ausgewählt. Diese zwei Schritte setzen auch zwei Zähler "i" und "j", um si cherzustellen, daß schließlich jeder Knoten in der Testgrup pe ausgewählt wird und in den Schritten 650-662 gegenüber jedem anderen Knoten in der Testgruppe getestet werden kann. Eine beliebige Technik kann ohne einen Verlust an Genauig keit substituiert werden, um das gleiche Ergebnis zu errei chen.

Im Schritt 650 wird das DUT-Relay 306 für den Knoten (i), den primären Knoten, geschlossen. Im Schritt 651 wird dann ein Kurzschlußtest durchgeführt. Der Test, der beim bevor zugten Ausführungsbeispiel verwendet wird, wurde vorher de tailliert im Schritt 628 beschrieben. Wenn V_R kleiner ist als V_TH, wie in Schritt 652 festgestellt wird, ist der Kno ten (i) mit Masse kurzgeschlossen. Eine Fehleranzeige wird im Schritt 653 gegeben. Dann wird ein neuer primärer Knoten ausgewählt und (i) wird im Schritt 663 erhöht. Ist V_R nicht kleiner als V_TH, wie im Schritt 652 festgestellt wird, wird das Masse-Relay 308 für Knoten (j) im Schritt 654 geschlos sen. Im Schritt 655 wird dann ein Kurzschlußtest auf Knoten (i) durchgeführt. Wenn V_R größer ist als V_TH, wie im Schritt 656 festgestellt wird, dann ist Knoten (i) nicht mit Knoten (j) kurzgeschlossen. Eine Fehleranzeige kann entweder unver züglich zurückgegeben werden, oder der Fehler kann gespei chert werden und nach Abschluß des Tests, wie in Schritt 657 angezeigt ist, zurückgegeben werden.

Das Masse-Relay 308 für Knoten (j) wird im Schritt 658 ge öffnet. Im Schritt 659 wird festgestellt, ob es irgendwelche verbliebenen sekundären Knoten gibt, die gegenüber dem pri mären Knoten getestet werden sollen. Wenn es weitere sekun däre Knoten existieren, wird im Schritt 660 einer derselben ausgewählt und der Zähler (j) erhöht. Dann werden die Schritte 650-659 wiederholt, bis kein sekundärer Knoten für den ausgewählten primären Knoten übrigbleibt. Wenn kein se kundärer Knoten für den ausgewählten primären Knoten übrig bleibt, wird das DUT-Relay 306 für den Knoten (i) im Schritt 661 geöffnet. Im Schritt 662 wird festgestellt, ob irgend welche Knoten in der Testgruppe verbleiben, die noch nicht gegenüber jedem anderen Knoten in der Testgruppe getestet wurden. Wenn derartige Knoten existieren, wird einer dersel ben im Schritt 663 ausgewählt, um ein primärer Knoten zu sein, und die Schritte 648-662 werden wiederholt, bis kein derartiger Knoten übrigbleibt. Wenn kein primärer Knoten übrigbleibt, werden die Masse-Relays 308 für alle Knoten im Schritt 664 geschlossen. Alle nicht zurückgegebenen Fehler werden wie im Schritt 665 angezeigt ist zurückgegeben. Da nach wird die Steuerung dem Hauptcomputer 102 zurückgegeben, um eine weitere Testgruppe auszuwählen, wie in Schritt 618 angezeigt ist.

Der Test zum Feststellen, ob alle Knoten in einer Testgruppe von allen anderen Knoten, sogar denen, die sich außerhalb der Testgruppe 616 befinden, isoliert sind, ist detaillier ter in den Fig. 6E und 6F beschrieben. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Programmsteuerung von dem Hauptcomputer 102 zu einem Steuerpersonalrechner 106 in dem Ferntestkopf 105 von Fig. 1 übertragen. Es gibt (N + 1) Knoten in der Testgruppe. Ein Knoten, Knoten (i), wird im Schritt 670 ausgewählt. Das Masse-Relay 308 für Knoten (i) wird im Schritt 671 geöffnet. Alle anderen Masse-Relays bleiben ge schlossen. Im Schritt 672 wird das DUT-Relay 306 für den Knoten (i) geschlossen. Alle anderen DUT-Relays bleiben of fen. Im Schritt 673 wird ein Kurzschlußtest durchgeführt. Der Kurzschluß-Test, der bei dem bevorzugten Ausführungsbei spiel verwendet wird, ist detailliert im Schritt 628 be schrieben.

Der Knoten (i) ist isoliert, wenn die Empfängerspannung grö ßer ist, als die Schwellenspannung. Wenn der Knoten (i) iso liert ist, was durch den Schritt 674 festgestellt wird, dann setzt das System die Relays in dem Testkanal, der dem Knoten (i) zugeordnet ist, zurück. Das Zurücksetzen wird durch das Öffnen des DUT-Relays 306 des Testkanals und das Schließen des Masse-Relays 308 des Testkanals in den Schritten 691-692 erreicht. Nach dem Zurücksetzen der Relays wird ein weiterer Knoten aus der Testgruppe ausgewählt. Im Schritt 695 wird (i) erhöht, wenn weitere ungetestete Knoten übrigbleiben, was im Schritt 694 festgestellt wird.

Wenn die Empfängerspannung kleiner ist, als die Schwellen spannung, was durch Schritt 674 festgestellt wird, dann wer den alle Masse-Relays im Schritt 675 geöffnet. Im Schritt 676 wird ein Kurzschlußtest durchgeführt. Wenn die Empfän gerspannung kleiner ist, als die Schwellenspannung, wie im Schritt 677 festgestellt wird, dann ist der Knoten (i) mit Masse kurzgeschlossen. Eine derartige Fehleranzeige wird im Schritt 678 angezeigt oder aufgezeichnet. Nach der Vollen dung des Schritts 678 wird im Schritt 691 das DUT-Relay im Testkanal, der dem Knoten (i) zugeordnet ist, geöffnet, die Masse-Relays für alle Knoten werden im Schritt 692 geschlos sen, und ein weiterer Knoten wird im Schritt 695 ausgewählt, wenn weitere Knoten in der Testgruppe übrigbleiben, wie in Schritt 694 festgestellt wird.

Wenn der Testkopf im Schritt 677 feststellt, daß die Empfän gerspannung größer ist, als die Schwellenspannung, dann ist mindestens ein Knoten mit dem Knoten (i) kurzgeschlossen. Ein Verfahren zum isolieren des Problemknotens wird in den Schritten 679-685 fortgesetzt. Eine Teilung aller Knoten, außer dem Knoten (i), in zwei Teilmengen, findet im Schritt 679 statt. Aus diesen Teilmengen wird im Schritt 680 eine Arbeitsteilmenge ausgewählt. Der Testkopf stellt im Schritt 681 fest, ob der Knoten (i) mit der Arbeitsteilmenge kurz geschlossen ist. Der Schritt 681 umfaßt das Schließen der Masse-Relays für alle Knoten in der Arbeitsteilmenge, das Öffnen der Masse-Relays 308 für alle Knoten, die nicht in der Teilmenge sind, und das Durchführen eines Kurzschluß- Tests auf Knoten (i). Wenn die Empfängerspannung kleiner ist, als die Schwellenspannung, dann ist der Knoten (i) mit der Arbeitsteilmenge kurzgeschlossen. Die Arbeitsteilmenge wird dann selbst im Schritt 683 in zwei neue Teilmengen un terteilt, es sei denn, die Arbeitsteilmenge enthält nur ei nen Knoten. Diese zwei neuen Teilmengen werden charakteri siert, eine Stufe unter der Stufe der anfänglichen Teilmen gen, d. h. deren "Eltern", zu sein. Im Schritt 680 wird dann eine der neuen Teilmengen als die Arbeitsteilmenge ausge wählt. Der Testkopf stellt dann im Schritt 681 fest, ob der Knoten (i) mit der neuen Arbeitsteilmenge kurzgeschlossen ist. Wenn der Knoten (i) mit der Arbeitsteilmenge kurzge schlossen ist, dann wird die Arbeitsteilmenge wiederum ge teilt und gegenüber dem Knoten (i) nach Kurzschlüssen ge testet, bis die Arbeitsteilmenge nur einen Knoten enthält, wie durch Schritt 682 festgestellt wird. An diesem Punkt ist bekannt, daß der einzelne Knoten in der Arbeitsgruppe mit dem Knoten (i) kurzgeschlossen ist, für dieses Ereignis wird im Schritt 684 eine Fehleranzeige gegeben.

Wenn nicht alle Teilmengen getestet wurden, wie in Schritt 685 festgestellt wird, wird im Schritt 680 die Teilmenge auf der untersten Stufe als die Arbeitsteilmenge ausgewählt. Der Prozeß wird wiederholt, bis alle Teilmengen überprüft worden sind. Es ist möglich, daß beide Teilmengen auf der gleichen Stufe nicht mit dem Knoten (i) kurzgeschlossen sind, obwohl ihre "Eltern"-Teilmenge mit dem Knoten (i) kurzgeschlossen ist. Diese Situation ist als ein Phantom-Kurzschluß bekannt. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er findung werden Phantom-Kurzschlüsse nicht angezeigt. Ein Test zum Isolieren von Phantom-Kurzschlüssen kann jedoch er reicht werden, indem ein Verfahren, ähnlich dem Teilmengen- Teilungsverfahren der Schritte 679-685, verwendet wird. Ein solcher Phantom-Isolierungstest könnte im Schritt 689 statt finden, d. h. nachdem im Schritt 685 festgestellt wurde, daß alle Teilmengen getestet wurden. Ein beliebiger anderer Such- oder Zerhack-Algorithmus könnte statt des beschriebe nen Zerhack-Algorithmus substituiert werden.

Nachdem alle Teilmengen getestet sind, werden in den Schrit ten 691-692 alle Masse-Relays geschlossen und das DUT-Relay für Knoten (i) wird geöffnet. Die Schritte 671-692 werden für alle Knoten in der Testgruppe wiederholt. Nachdem alle Knoten in der Testgruppe getestet sind, wie im Schritt 694 festgestellt wird, werden alle Fehler zum Hauptcomputer 102 zurückgegeben, wenn sie nicht schon zurückgegeben worden sind. Die Steuerung wird dann dem Hauptcomputer 102 zurück gegeben, um eine weitere Testgruppe auszuwählen, wie im Schritt 618 angezeigt wird. Der Test ist beendet, wenn alle Testgruppen ausgewählt und getestet wurden, was im Schritt 620 angezeigt wird.

Claims

1. Testanordnung für Kurzschluß-Tests auf einer Leiterplatte, mit
einer Mehrzahl von Testkanälen (212), wobei jeder Test kanal (212) zum Koppeln mit einem Knoten auf der Lei terplatte ausgebildet ist und aufweist:
eine Treibereinrichtung (302) zum Anlegen eines digi talen Testsignals an einen Knoten, wobei die Treiber einrichtung (302) eine bekannte Ausgangsimpedanz auf weist, und das Testsignal eine Spannung aufweist, die im wesentlichen über der Ausgangsimpedanz abfällt, wenn ein Ausgang der Treibereinrichtung über eine Impedanz mit Masse verbunden ist, die kleiner als eine Kurzschlußschwellenimpedanz ist;
eine Verbindungseinrichtung (306) zum elektrischen Verbinden des Ausgangs der Treibereinrichtung mit ei nem Knoten auf der Leiterplatte
eine Empfängereinrichtung (304), die elektrisch mit der Verbindungseinrichtung (306) verbunden ist, zum Überwachen des Spannungspegels an dem Knoten und zum Anzeigen, wenn das Testsignal im wesentlichen über der Ausgangsimpedanz der Treibereinrichtung abfällt, derart, daß die Knotenspannung kleiner ist als ein Schwellenwert, wobei der Schwellenwert eine Anzeige dafür ist, daß der Knoten mit Masse kurzgeschlossen ist; und mit
einer Steuereinrichtung (106), die mit den Testkanälen (212) verbunden ist, um zu bewirken, daß die Treiber einrichtung (302) eines ausgewählten Testkanals (212) ein digitales Testsignal an einen ausgewählten Knoten anlegt, und um zu überwachen, ob die Empfängereinrich tung (304) eine Anzeige liefert.

2. Testanordnung nach Anspruch 1, bei der die Empfänger einrichtung einen Hysteresewert von Null hat.

3. Testanordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Pegel des digitalen Testsignals veränderlich ist und über ei nen breiten Pegelbereich einstellbar ist.

4. Testanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Treibereinrichtung (302) ein Digital/Analog-Wandler ist.

5. Testanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Steuereinrichtung (106) aufweist:
eine Einrichtung zum Feststellen, ob alle Knoten in ei ner ausgewählten Testgruppe mit Masse gekoppelt sind, mit
einer Schaltereinrichtung (308), die mit dem Knoten verbunden ist, um die Verbindungseinrichtung (306) wählbar mit Masse zu koppeln;
einer Einrichtung, die mit der Treibereinrichtung (302) jedes Testkanals gekoppelt ist, um zu bewirken, daß eine ausgewählte Treibereinrichtung (302), die einem ersten ausgewählten Knoten zugeordnet ist, ein Kurzschlußtestsignal an denselben anlegt;
einer Einrichtung, die mit der Schaltereinrichtung (308) jedes Testkanals gekoppelt ist, zum Öffnen jeder der Schaltereinrichtungen (308); und mit
einer Einrichtung, die mit den Empfängereinrichtungen (304) gekoppelt ist, um anzuzeigen, daß der erste ausgewählte Knoten nicht mit Masse gekoppelt ist, wenn die Spannung für den ersten ausgewählten Knoten über dem Schwellenwert liegt.

6. Testanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Steuereinrichtung (106) aufweist:
eine Einrichtung zum Feststellen, ob alle Knoten in ei ner Testgruppe miteinander gekoppelt sind, mit
einer Einrichtung, die mit der Treibereinrichtung (302) jedes Testkanals gekoppelt ist, um zu bewirken, daß eine ausgewählte Treibereinrichtung (302), die einem ersten Knoten zugeordnet ist, ein Kurzschluß- Testsignal an denselben anlegt;
einer Schaltereinrichtung (308), die mit dem Knoten verbunden ist, um die Verbindungseinrichtung (306) wählbar mit Masse zu koppeln;
einer Einrichtung, die mit der Schaltereinrichtung (308) jedes Testkanals gekoppelt ist, zum Öffnen je der der Schaltereinrichtungen (308);
einer Einrichtung, die mit den Empfängereinrichtungen (304) gekoppelt ist, um anzuzeigen, daß der erste ausgewählte Knoten mit Masse gekoppelt ist, wenn die Spannung für den ersten ausgewählten Knoten unter dem Schwellenwert liegt;
einer Einrichtung, die mit der Schaltereinrichtung (308) jedes Testkanals gekoppelt ist, zum Öffnen ei ner Schaltereinrichtung (308), die einem zweiten aus gewählten Knoten zugeordnet ist; und mit
einer Einrichtung, die mit den Empfängereinrichtungen (304) gekoppelt ist, um anzuzeigen, daß der erste ausgewählte Knoten nicht mit dem zweiten ausgewählten Knoten gekoppelt ist, wenn die Spannung für den er sten ausgewählten Knoten über dem Schwellenwert liegt.

7. Testanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Steuereinrichtung (106) aufweist:
eine Einrichtung zum Feststellen, ob ein Testknoten von allen anderen Knoten isoliert ist, mit
einer Schaltereinrichtung (308), die mit dem Knoten verbunden ist, um die Verbindungseinrichtung (306) wählbar mit Masse zu koppeln;
einer Einrichtung, die mit jeder der Schaltereinrich tungen (308) gekoppelt ist, zum Öffnen jeder der Schaltereinrichtungen (308);
einer Einrichtung, die mit der Treibereinrichtung (303) jedes Testkanals gekoppelt ist, um zu bewirken, daß eine ausgewählte Treibereinrichtung (302), die einem ersten ausgewählten Knoten zugeordnet ist, ein Kurzschluß-Testsignal an denselben anlegt;
eine Einrichtung, die mit den Empfängereinrichtungen (304) gekoppelt ist, um anzuzeigen, daß ein erster ausgewählter Knoten mit Masse gekoppelt ist, wenn die Spannung für den ersten ausgewählten Knoten unter dem Schwellenwert liegt; und mit
einer Einrichtung, die mit den Empfängereinrichtungen (304) gekoppelt ist, zum Feststellen, welcher Knoten in der Testgruppe mit dem ersten ausgewählten Knoten kurzgeschlossen ist, wenn der Empfängereingangssi gnal-Wert höher ist als eine vorbestimmte Schwelle.

8. Verfahren zum Testen der Verbindung einer Mehrzahl von Knoten auf einer Leiterplatte unter Verwendung einer Testanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, das folgende Schritte aufweist:

1. Kalibrieren (604) jeder Treibereinrichtung auf ei ne erste vorbestimmte Signalspannung;
2. Kalibrieren (604) jeder Empfängereinrichtung auf eine zweite vorbestimmte Signalspannung, um eine Anzeige zu erzeugen, wenn dieselbe empfangen wird; und
3. Durchführen eines Verbindungstests auf der Leiter platte, der folgende Schritte aufweist:
- a) Auswählen von einem der Mehrzahl von Knoten zum Testen (606);
- b) Festlegen einer Klassifikation einer beabsich tigten Verbindung des ausgewählten Knotens be züglich Masse oder anderer Knoten aus einer Knoten-Klassifikationsbibliothek; und
- c) Durchführen eines Erdungstests mit dem ausge wählten Knoten, wenn der Knoten laut Klassifi kation mit Masse kurzgeschlossen sein soll, wobei der Erdungstest folgende Schritte auf weist:
  - (i) Kontaktieren eines ersten Knotens mit einer Verbindungseinrichtung eines er sten Testkanals;
  - (ii) Anlegen der ersten vorbestimmten Signal spannung an den ersten Knoten durch die Treibereinrichtung des ersten Testkanals (628); und
  - (iii) Feststellen, ob die Empfängereinrichtung des ersten Testkanals anzeigt, daß der erste Knoten nicht mit Masse kurzge schlossen ist (630).

9. Verfahren nach Anspruch 8, das vor Schritt (3) folgen den Schritt aufweist:

(2.1) Minimieren eines Hysteresewertes der Empfänger einrichtung.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem der Verbin dungstest von Schritt (3) folgende Schritte aufweist:

a) Auswählen einer Testgruppe aus einer Knoten-Klas sifikationsbibliothek (606);
b) Durchführen eines Verbindungstests mit den Knoten der Testgruppe (608), wenn die Knoten laut Klassi fikation alle miteinander verbunden sein sollen (614), wobei der Verbindungstest folgende Schritte aufweist:
- a) Kontaktieren jedes Knotens der Testgruppe mit einer Verbindungseinrichtung der Mehr zahl von Testkanälen (212);
- b) Öffnen der Schaltereinrichtung in jedem der Testkanäle (644);
- c) Anlegen eines Testsignals mit der ersten vorbestimmten Signalspannung an einen ersten Knoten (651) über die Treibereinrichtung des ersten Testkanals (212);
- d) Bestimmen (652), ob die Empfängereinrichtung des ersten Testkanals anzeigt, daß der erste Knoten mit Masse kurzgeschlossen ist, und Weiterspringen zu Schritt (ix), wenn der Empfänger anzeigt, daß der erste Knoten mit Masse kurzgeschlossen ist;
- e) Schließen der Schaltereinrichtung (654) in einem zweiten Testkanal, wobei ein zweiter Knoten in der Testgruppe kontaktiert wird;
- f) Anlegen eines Testsignals mit der ersten vorbestimmten Signalspannung (655) an den ersten Knoten durch die Treibereinrichtung des ersten Testkanals;
- g) Bestimmen (656), ob die Empfängereinrichtung des ersten Testkanals anzeigt, daß der erste Knoten und der zweite Knoten nicht miteinan der kurzgeschlossen sind;
- h) Öffnen der Schaltereinrichtung in dem zwei ten Testkanal (658); und
- i) Wiederholen der Schritte (e) (ii)-(e) (viii) für alle Kombinationen aus ersten Knoten und zweiten Knoten in der Testgruppe.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem der Verbindungstest (612) von Schritt (3) folgende Schritte aufweist:

a) Auswählen einer Testgruppe aus einer Knoten-Klas sifikationsbibliothek (606);
b) Durchführen eines Isolationstests mit der Testgrup pe (616), wenn die Testgruppe laut Klassifikation Knoten aufweisen soll, die von allen anderen Knoten isoliert sind, wobei der Isolationstest folgende Schritte aufweist:
- a) Kontaktieren jedes Knotens der Testgruppe mit einer Verbindungseinrichtung der Mehr zahl von Testkanälen;
- b) Schließen der Schaltereinrichtungen (692) der Mehrzahl der Testkanäle;
- c) Öffnen der Schaltereinrichtung in einem Testkanal (671), der mit einem ersten Knoten der Testgruppe gekoppelt ist;
- d) Anlegen eines Testsignals mit der ersten vorbestimmten Signalspannung an den ersten Knoten über die Treibereinrichtung des er sten Testkanals (673);
- e) Bestimmen (674), ob die Empfängereinrichtung des ersten Testkanals anzeigt, daß der erste Knoten von der Mehrzahl der Knoten isoliert ist, und Weiterspringen zu Schritt (e) (x), wenn die Empfängereinrichtung anzeigt, daß der erste Knoten von der Mehrzahl der Knoten isoliert ist;
- f) Öffnen der Schaltereinrichtungen der Mehr zahl der Testkanäle (675);
- g) Anlegen eines Testsignals mit der ersten vorbestimmten Signalspannung (676) an den ersten Knoten über die Treibereinrichtung des ersten Testkanals;
- h) Feststellen (677), ob die Empfängereinrich tung des ersten Testkanals anzeigt, daß der erste Knoten mit Masse kurzgeschlossen ist, und Weiterspringen zu Schritt (e) (x), wenn die Empfängereinrichtung anzeigt, daß der erste Knoten mit Masse kurzgeschlossen ist;
- i) Feststellen (681), ob der erste Knoten mit einem oder mehreren der Mehrzahl der Knoten kurzgeschlossen ist; und
- j) Wiederholen der Schritte (e) (i)-(e) (ix) für alle Knoten der Testgruppe.