DE69012594T2 - Verfahren und Gerät zur Schaltungsprüfung. - Google Patents

Description

• Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Erkennung und Lokalisierung von Fehlern in Analogsystemen aus der Reaktion jener Systeme auf angelegte Stimuli. Das Verfahren ist neuartig bezüglich der Art und Weise, in der es Parameter innerhalb des Systems repräsentiert und das erwartete Verhalten des Systems und seiner Komponententeile modelliert.
• Die Vorrichtung umfaßt ein Mittel für die Schnittstellenverbindung mit dem zu prüfenden Analogsystem oder dem Prüfling (UUT = Unit Under Test). Diese Schnittstelle ist ein Standard-Bauteil eines automatischen Testgerätes und liefert Leistung und Stimuli als Eingänge an den Prüfling und eine Last für die Ausgänge. Es stellt auch Mittel bereit für das Messen der Werte der Eingänge und Ausgänge und außerdem für das Vornehmen von Messungen an anderen Punkten innerhalb des Prüflings (Sondenmessungen). Die Vorrichtung umfaßt auch ein Mittel für das Herstellen des physischen und elektrischen Kontakts mit dem Prüfling für die Zwecke der Prüfung.
• Die gelieferte Leistung und die Stimuli sind so gewählt, daß der Prüfling unter Bedingungen arbeiten kann, unter welchen er zu prüfen ist. Die Ausgänge werden erzeugt aus den Eingangsstimuli des Prüflings, welche durch seine Funktion transformiert worden sind. Die Stimuli werden ebenfalls so gewählt, daß, sollte in dem Prüfling ein Fehler eingeführt worden sein, der Ausgang abweichend sein wird von dem Ausgang in einem arbeitsfähigen Zustand. Die Werte der Eingänge und Ausgänge werden sämtlich gemessen durch die Vorrichtung und bereitgestellt für eine Rechneranlage zwecks Analyse.
• Sowohl das Prüfen in verschalteter Form (ICT = In Circuit Testing) als auch das funktionelle Testen werden für analoge wie auch digitale Schaltkreise verwendet. Die Probleme des Erfassens und Lokalisierens von Fehlern in Analogschaltungen sind jedoch abweichend und in bestimmten Fällen größer als für digitale Schaltkreise. Siehe beispielsweise P. Deves, P. Dague, J. Marx, O. Raiman Dedale: An Expert System for Troubleshooting Analogue Circuits, 1987 International Test Conference Proceedings, Seiten 586-594. ICT versucht, Komponenten zu isolieren und sie individuell zu testen. Seine Notwendigkeit für den Zugriff auf die Komponentenanschlüsse führt zu zunehmenden Schwierigkeiten mit zunehmenden Packungsdichten. ICT erzwingt Bedingungen an den Komponenten, mit dem Ziel, sie von ihrer Umgebung zu isolieren, und mißt dann ihre Reaktion. Die Testerzeugung ist relativ einfach, weil die zu testende Schaltung jedesmal nur eine Komponente ist. Es gibt jedoch oft Bedenken wegen der Belastung, hervorgerufen durch Rückwärtsansteuerung von Komponenten auf der Karte, und die Funktion des kompletten Schaltkreises wird nicht getestet. Aus diesen Gründen wird oft das funktionelle Prüfen oder Testen bevorzugt.
• Das funktionelle Testen eines Schaltkreises erfolgt, indem man ihm seine eingebauten Funktionen so genau wie möglich ausüben läßt.
• Infolgedessen sind Funktionstestprogramme viel schwieriger zu schreiben, und die Lokalisierung von Fehlern wird viel komplizierter. Bei digitalen Schaltungen gibt es Fehlerlokalisieralgorithmen, die in zwei Kategorien zerfallen, nämlich ein Fehlerwörterbuch und deduktiver Ansatz.
• Fehlerwörterbücher enthalten die erwarteten Reaktionen von Fehlern, die simuliert werden können. Im Falle von digitalen Schaltkreisen schaffen die "Festsetzfehlermodelle" eine Annäherung an Fehler sowohl bezüglich der Komponenten als auch bezüglich der Verbindungen.
• Bei analogen Schaltungen gibt es viele mögliche Formen von Versagen und daraus herrührenden Effekten, und die Wirkungen von Toleranzen machen die Definition von erwarteten Messungen unpräzise. Dies macht die Fehlerwörterbücher unangemessen. Andere Techniken für die Fehlerlokalisierung beruhen oft auf einer Repräsentation der Ursache und des Effektes in direkten Graphiken. Analoge Schaltkreise tendieren dahin, geschlossene Rückkopplungsschleifen zu umfassen sowie große Zahlen von Komponenten, die, wie Widerstände, keinen bestimmten Eingang oder Ausgang haben. Dies macht gerichtete Graphiken unangemessen.
• Es gibt keinen einzelnen Satz von Werten, welchen die Messungen annehmen müssen für einen analogen Schaltkreis, um aussagen zu können, daß dieser arbeitsfähig ist. Akzeptable Testergebnisse haben Bereiche, welche abhängen von Toleranzen innerhalb der Schaltung, wie auch von der Genauigkeit der Messungen. Jede erfolgreiche automatische Diagnosetechnik muß dies berücksichtigen. Ferner ist es schwierig, den zwischen Komponenten fließenden Strom zu messen, doch ist dies oft ein vitaler Teil der Information, um den Zustand einer Schaltung zu definieren.
• Wegen dieser Schwierigkeiten müssen die meisten Fehlerdiagnosen in analogen Schaltkreisen von erfahrenen Technikern ausgeführt werden. Diese Erfindung macht es möglich, Fehler in analogen Schaltungen zu erkennen und zu lokalisieren unter Anwendung von minimalem Sondeneingriff und unter Anwendung ausschließlich von Spannungsmessungen (obwohl dies nicht bedeutet zu sagen, daß Strommessungen nicht verwendet werden, falls erwünscht). Das entwickelte Verfahren verwendet nur Beschreibungen des korrekten Verhaltens, so daß unter der Voraussetzung, daß die Beschreibung in angemessener Weise gestrafft ist, jeder Typ von Fehler erkennbar ist.
• Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, die oben diskutierten Probleme zu überwinden.
• Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Testen einer Analogschaltung, umfassend einen Analysezyklus, bei dem ein Satz von Stimuli einschließlich Versorgungspotentialen ausgewählt wird für das Anlegen an erste Knoten der Schaltung, ein Satz von Testmessungen an zweiten Knoten der Schaltung abgegriffen wird, die Schaltung als ein Netzwerk von Knoten und Modulen analysiert wird, abzuleiten aus den Stimuli, den Testmessungen und Beschränkungen, die durch die Module erzwungen werden unter Berücksichtigung von Toleranzen von all diesen, wobei zumindest zwei unterschiedlich abgeleitete Bereiche von Werten von Variablen an zumindest einem der vollständigen Sätze von Knoten gewonnen werden und ein Fehler festgestellt wird, wenn die unterschiedlich abgeleiteten Bereiche inkompatibel sind.
• In der Praxis wird die Analyse wiederholt ausgeführt bezüglich einer Mehrzahl von Knoten. Wenn keine Inkonsistenzen gefunden werden, kann die Schaltung als fehlerfrei passieren. Darüber hinaus können in wiederholten Analysen weitere Beschränkungen eingeführt werden, indem von einem Knoten, an welchem abgeleitete Bereiche einer Variablen einander überlappen, einen Wert der Variablen haben soll, der innerhalb eines neuen Bereichs liegt, der in der Schnittmenge der überlappenden Bereiche ist. Diese weitere Beschränkung wird in der nachfolgenden Analyse in die Ableitung von Bereichen an anderen Knoten weitergegeben.
• Man erkennt, daß die Erfindung tatsächlich die Stimuli und Messungen als einen Satz von bekannten Werten behandelt und feststellt, ob unter gegebenen Modulbeschränkungen die Schaltung intern widerspruchsfrei mit dem Satz von Werten ist. Dies steht im Gegensatz zu bekannten Verfahren, bei welchen theoretische Meßwerte aus den Stimuli abgeleitet werden und verglichen werden mit IST-Meßwerten. Dieser Unterschied erhält besondere Bedeutung, wenn es gilt, Fehler zu lokalisieren.
• Wenn einmal eine Inkonsistenz gefunden worden ist, steht fest, daß ein Fehler vorliegt. Das Problem besteht dann darin, den Fehler zu lokalisieren. Im Stand der Technik ist es notwendig gewesen, Fehlermodelle zu schaffen, die verwendet werden, um alternative theoretische Meßwerte abzuleiten für den Vergleich mit den tatsächlichen Werten. Selbst wenn die Fehlermodelle gut gewählt werden, kann dies ein sehr ineffizienter Weg der Fehlerlokalisierung sein.
• Die vorliegende Erfindung erfordert keine fehlermodelle. Wahrscheinliche Fehlerstellen werden viel einfacher bestimmt durch Wegnahme von Beschränkungen an Modulen. Ein Modul muß immer mit der Beschränkung fertig werden, daß alle Ströme in den Modul hinein sich zu Null aufsummieren. Abgesehen davon können Module als "Black Boxes" behandelt werden, die keine Beziehungen zwischen Knotenspannungen und Strömen erzwingen. Wenn, um einen einfachen Fall zu nehmen, es einen Modul gibt, der bei irgendeiner Analyse Inkonsistenzen entfernt, wenn er als eine Black Box behandelt wird, gibt es eine hohe Wahrscheinlichkeit, daß jener Modul fehlerhaft ist. Er ist ein verdächtiger Modul. Im allgemeinen kann es mehr als einen verdächtigen Modul (und tatsächlich manchmal mehr als einen fehlerhaften Modul) geben. Wenn es einen oder mehrere verdächtige Module gibt, wird es oft erforderlich sein, die Diagnose zu bestätigen, den verdächtigen zu eliminieren und/oder den Fehler genauer zu lokalisieren. Dies kann erfolgen durch wiederholte Analysezyklen unter Verwendung unterschiedlicher Stimuli und/oder Messungen und/oder Schaltungsanalysen, um so zusätzliche Information zu gewinnen. Insbesondere können die Analysezyklen ausgeführt werden in hierarchischer Weise, um so die Aufmerksamkeit nach unten auf spezifischere Schaltungsbereiche zu fokussieren, und die Analyse kann in Ausdrücken kleinerer Module ausgeführt werden, um die genaue Fehlerlokalisierung zu unterstützen.
• Es ist bevorzugt (wenn auch nicht wesentlich), die Messungen auf Spannungsmessungen zu beschränken wegen der Schwierigkeit, Strommessungen auszuführen. Die Variablen jedoch, die für Zwecke der Analyse verwendet werden, brauchen nicht so beschränkt zu sein.
• Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist in den beigefügten Ansprüchen definiert. Die Techniken, verwendet zum Erkennen und Lokalisieren von Fehlern, werden nun in größeren Einzelheiten beschrieben, gefolgt von zwei Beispielen, um das Verfahren weiter zu erläutern.
• Die detaillierte Beschreibung erfolgt unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen:
• Figuren 1 und 2 einfache Blockdiagramme sind, verwendet zur Erläuterung der verwendeten Prinzipien,
• Figur 3 ein Schaltungsdiagramm einer praktischen, zu prüfenden Schaltung ist,
• Figuren 4 bis 14 Flußdiagramme für automatische Realisierung des Verfahrens sind, und
• Figur 15 ein Blockdiagramm der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist.
• Im allgemeinen kann jede Schaltung als ein Satz von Modulen oder Komponenten angesehen werden, die in einer bestimmten Weise verdrahtet sind. Die Beziehungen zwischen den Parametern, wie Spannung und Strom, an den Verbindungen der Komponenten werden verwendet, um deren Verhalten zu repräsentieren, wobei die Verbindungen als Knoten bezeichnet werden. Die Beschreibungen, die verwendet werden, sind sowohl quantitativ als auch qualitativ, so daß es möglich ist, kleine Abweichungen von dem korrekten Verhalten einer Schaltung zu erkennen. Die Repräsentation, die verwendet wird, erfordert keine exakten Messungen oder Modelle, sondern ermöglicht die Verwendung von qualitativen Beschreibungen, die in einer numerischen Weise gegeben werden. Zum Beispiel ist in seinem "aktiven" Zustand die Basis eines npn-Transistors zwischen 0,5 und 0,8 Volt positiv relativ zu dem Emitter.
• Bestimmte Komponenten können mehr als einen Betriebsmodus haben. Jeder Modus hat zugeordnete Regeln, die festlegen, wie die Komponente sich in diesem Modus verhalten muß. Beispielsweise können Transistoren im aktiven, gesättigten, ausgeschalteten oder Rückwärtsmodus sein. Zwei alternative Ansätze können unter diesen Umständen gewählt werden. Der erste besteht darin, eine hinreichend komplexe Beschreibung der Komponente zu verwenden, um deren Verhalten in allen Modus zu umfassen. Der zweite Ansatz besteht darin, die verschiedenen Modus einzeln zu betrachten. Um eine konsistente Lösung mit einer Komponente zu erhalten, die in einem bestimmten Modus arbeitet, müssen alle Regeln des Verhaltens für jenen Modus erfüllt sein. Kombinationen dieser Modus für die Multimoduskomponenten werden erprobt unter Verwendung eines Rückverfolgungsalgorithmus, bis eine konsistente Lösung des vollständigen Schaltungsmodells gefunden ist.
• Das Problem bei der zweiten Alternative besteht darin, daß sie zu unmöglich großen Kombinationen von zu untersuchenden Modellen führen kann, was eine unakzeptabel lange Rechnerzeit erfordert. Aus diesem Grund wird die erste Alternative im allgemeinen bevorzugt, obwohl von der zweiten Alternative Gebrauch gemacht werden kann.
• Wenn überprüft wird, ob die Funktion einer Analogschaltung konsistent ist mit ihrem gemessenen Verhalten, muß in Erinnerung behalten werden, daß Komponentenwerte nicht exakt ihrem spezifizierten Wert entsprechen können, sondern an den Grenzwerten ihrer spezifizierten Toleranz liegen können. Messungen können nur korrekt innerhalb eines spezifizierten Bereiches von Genauigkeit sein. Demgemäß sollten berechnete Knotenspannungen und -ströme nicht ein einziger Wert sein, sondern ein Bereich von Werten, wobei die Größe dieses Bereiches abhängt von Komponenten, Toleranzen und der Meßgenauigkeit.
• Um die Ungenauigkeit auszugleichen, werden die Werte von Parametern, wie Spannung und Strom, rings um einen Schaltkreis als Bereiche repräsentiert, innerhalb welchen der richtige Wert liegen muß. Beispielsweise hat jeder Knoten eine maximale und eine minimale mögliche Spannung und jeder Zweig an jedem Knoten einen maximalen und einen minimalen möglichen Strom. Diese Bereiche werden anfänglich auf extreme Werte gesetzt, wie Spannungsschienen. Wenn die Beschränkungen der Komponentenmodelle angewandt werden, werden diese Bereiche progressiv verkleinert, bis eine weitere Anwendung der Beschränkungen keine Wirkung mehr hat.
Beispiele von einfachen DC-Komponentenmodellen Ein Schaltungsknoten.
• Die Ströme an einem Knoten müssen in der Lage sein, sich zu Null zu summieren. Der maximale Strom an irgendeinem Zweig kann deshalb nicht höher sein als die Negation der Summe der minimalen Ströme an allen anderen Zweigen an dem betreffenden Knoten. In gleicher Weise kann der minimale Strom für den betreffenden Zweig nicht kleiner sein als die Negation der Summe der maximalen Ströme an allen anderen Zweigen.
Ein typischer bipolarer NPN-Transistor.
• Dieser hat vier Moden zulässigen Verhaltens. Die typische Schwellenspannung wird mit 0,5 Volt beispielsweise genommen In allen Modus muß die Summe des Stromes an allen Elektroden null sein. Erlaubte Stromrichtungen sind so spezifiziert, daß Strom in die Basis-Sperrschicht fließt.
• 1) Der "AUS"-Modus. Damit ein npn-Transistor in den Aus-Modus gelangt, muß der Strom an jeder Elektrode null sein, und die Basis-Emitterspannungsdifferenz muß kleiner als 0,5 Volt sein. Die Basis-Kollektorspannungsdifferenz muß ebenfalls kleiner als 0,5 Volt sein.
• 2) Der "AKTIVE" Modus. Damit ein npn-Transistor in den aktiven Modus gelangt, muß die Spannungsdifferenz von Basis zu Emitter im Bereich 0,5 bis 0,8 Volt sein, und der Maximalwert des Basisstromes kann den Maximalwert des Kollektorstromes, dividiert durch den Minimalwert der Transistorstromverstärkung, nicht überschreiten. Die Kollektor-Emitter-Spannungsdifferenz muß mindestens 0,5 Volt betragen.
• 3) Der "GESÄTTIGTE" MODUS. Damit ein npn-Transistor im Sättigungsmodus sein kann, muß die Spannungsdifferenz von Basis zu Emitter im Bereich 0,5 bis 1,1 Volt liegen. Die Spannungsdifferenz vom Kollektor zum Emitter muß im Bereich 0 V bis 0,5 V liegen. Der Basisstrom ist nicht vernachlässigbar.
• 4) Der "RÜCKWÄRTS"-Modus. Damit ein npn-Transistor in den Rückwärtsmodus gelangt, werden die Rollen von Emitter und Kollektor vertauscht. In dieser Situation sind die Emitter- und Kollektorströme in entgegengesetzter Richtung zu derjenigen der aktiven oder gesättigten Bedingungen.
Ein Widerstand.
• Ein Widerstand hat nur einen Modus zulässigen Verhaltens. Die Summe der Ströme an den beiden Anschlüssen muß null sein. Die Toleranz des Widerstandes wird verwendet, um einen Bereich von zulässigen Widerstandswerten zu bilden. Neue Maximum- und Minimumwerte des Stromes an jedem Anschluß werden berechnet durch Anwendung des Ohm'schen Gesetzes auf die maximalen und minimalen Werte der Knotenspannung an jedem Ende des Bereichs der Widerstandswerte. Neue Maximum- und Minimumwerte von Spannung an jedem Ende können berechnet werden durch Anwenden des Ohm schen Gesetzes auf den Bereich von Widerstandswerten, wobei der Strom und die Spannung sich am anderen Ende befinden.
Eine Black Box.
• Ein Black-Box-Modell wird verwendet, um die Modelle von verdächtigen Komponenten in dem Diagnosealgorithmus zu ersetzen, wie unten erläutert wird. Sie hat nur einen Modus zulässigen Verhaltens. Es werden keine Beschränkungen hinsichtlich der zulässigen Höhe oder Richtungen des Stromes an jedem Anschluß angelegt oder irgendwelche Beziehung zwischen Anschlußspannungen und Strömen. Die einzige Beschränkung, die mittels eines Black-Box-Modells erzwungen wird besteht darin, daß alle Ströme in die Black Box hinein sich zu Null aufsummieren müssen (die Leistungsanschlüsse von Komponenten, wie Operationsverstärkern, müssen dabei berücksichtigt werden).
• Bei der Prüfung wird die Schaltung stimuliert und die Resultate werden gemessen. Wenn für alle angelegten Tests Messungen mit den Stimuli, den Funktionen des Modus und den Verdrahtungen konsistent ist, ist kein Fehler gefunden worden. Anderenfalls kann geschlußfolgert werden, daß ein Fehler vorliegt, und die verbleibende Arbeit besteht darin, den fehler zu lokalisieren.
• Sowohl die Fehlererkennung als auch die Lokalisierung werden hierarchisch ausgeführt. Die Schaltung wird in Blöcke unterteilt und ein anfänglicher Satz von Messungen genommen. Die Reaktion der Schaltung, die geprüft wird, wird verglichen mit der erwarteten Reaktion, und wenn sie unterschiedlich sind, kann die Schaltung als fehlerhaft angenommen werden. Das Ziel ist, jeden Block zu entdecken, dessen Funktion inkonsistent ist mit den beobachteten Messungen. In dem einfachen Falle, wo die Eingänge und Ausgänge zu einem Block direkt gemessen worden sind und inkonsistent sind mit der Funktion, ist es sofort offensichtlich, daß der Block fehlerhaft ist. Anderenfalls wird ein Versuch unternommen, fehlerhafte Blöcke zu isolieren unter Anwendung von der Beschränkungsanspanntechnik.
• Man betrachte die Schaltung nach Figur 1, in der die Blöcke X, Y beziehungsweise Z Verstärker mit Verstärkungsfaktoren von 1, 2 beziehungsweise 3 repräsentieren. Wenn die äußeren Anschlüsse A, C und D Signalamplituden von 3, 0 beziehungsweise 9 Volt aufweisen, ist es offensichtlich, daß ein Fehler vorliegt. Wenn der Knoten B gemessen werden kann und einen Wert von 3 Volt ergibt, ist es direkt offensichtlich, daß der Block Y fehlerhaft ist, während X und Z in Ordnung sind. Dies könnte auch geschlußfolgert werden, wie später erläutert wird.
• Bei Verwendung des sehr einfachen Falles der Schaltung der Figur 1 ist die Art und Weise, in der der Algorithmus arbeitet, wie folgt. Anfänglich werden den Knoten A, B, C und D Spannungsbereiche gegeben, die den Spannungsschienen entsprechen. Die Bereiche werden dann verringert, um den Messungen zu entsprechen, wobei Zugeständnisse für die Meßgenauigkeit gemacht werden. So könnte beispielsweise die Amplitude am Knoten A bekannt sein dafür, daß sie zwischen 2,95 und 3,05 Volt liegt. Die Beschränkungen werden dann angewandt auf jeden der Bereiche, um sie durch das Modell auszubreiten. Unter der Beschränkung, daß Block x eine Verstärkung von zwischen 0,95 und 1,05 aufweist, kann sein Ausgang als zwischen 2,8 und 3,2 Volt liegend erwartet werden, so daß der gemessene Wert an B zwischen 2,95 und 3,05 als korrekt angenommen wird. Im Falle von Block Y jedoch ist sein gemessener Ausgang zwischen -0,05 und 0,05, was einen Eingang von zwischen -0,1 und 0,1 implizieren würde. Offensichtlich ist hier eine Inkonsistenz und sowohl die vollständige Schaltung als auch in diesem Fall der Block Y können als fehlerhaft deklariert werden.
• In diesem einfachen Fall wurden nur Spannungen an den Knoten betrachtet. Es ist möglich, daß Spannungsmessungen konsistent sind, jedoch Ströme (die nicht leicht zu messen sind) inkonsistent.
• Man betrachte die Schaltung nach Figur 2, in der die Spannungen A und C inkonsistent sind und in der der Ausgang von Block V abhängt von dem Strom in seinem niederimpedanten Eingang. Wegen der niedrigen Impedanz wird eine A.enderung des Eingangsstromes nur einen geringen Einfluß auf die Spannung bei B haben. Dies wird als konsistent innerhalb der Meßgenauigkeiten erscheinen, mit A sowie C unabhängig voneinander. Beide Blöcke sind verdächtig. Um die korrekte Wirkungsweise des Blockes Y zu bestätigen, muß ein Bereich von Strom am Ausgang von Block X vorliegen, der konsistent ist mit einem der Sätze am Eingang zu Block Y und mit dem Eingang und der Funktion von Block X. Wenn es keine solchen konsistenten Strombereiche für Blöcke X und Y gibt, ist es nicht möglich zu sagen, welche Ströme falsch sind, und es ist deshalb nicht möglich zu sagen, in welchem Block sich ein Fehler befindet, ohne daß weitere Sondenmessungen vorgenommen werden.
• Blöcke, die nicht als konsistent bestätigt worden sind, werden zum nächstniedrigeren Hierarchiepegel ausgedehnt und die Diagnosemethode wird wiederholt, bis das Ganze konsistent gemacht werden kann durch die Anspannung der Beschränkungen in diesem oder in anderen Blöcken.
• Die Konsistenzprüfmethode verhält sich nicht wie ein konventioneller analoger Simulator, und wie oben bemerkt, wird nicht der Versuch unternommen, die Knotenspannungen und Ströme auf einen einzigen Wert zu konvergieren, sondern stattdessen auf einen kleinen Bereich von Werten, die konsistent sind mit den Beschränkungen, auferlegt durch die Schaltungsstruktur und Funktion. Infolgedessen unterliegt das Verfahren nicht den Konvergenzproblemen, wie konventionelle Simulatoren. Ein anderer Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß es ermöglicht, die Eingangswerte einer Schaltung, die konsistent sind mit einem gemessenen Ausgang, zu berechnen. Die Meßgenauigkeit und die Komponententoleranzen werden berücksichtigt, wenn diese Wertebereiche berechnet werden. Werte, berechnet für irgendeinen Knoten, repräsentieren den Bereich, innerhalb welchem sie zu liegen erwartet werden. Auch ist es möglich, zusätzliche Messungen zu verwenden, um die berechneten Bereiche zu bestätigen oder weiter einzuengen und den Beschränkungsanspannungsprozeß auszuführen.
• Eine detailliertere Beschreibung des Verfahrens folgt. Jeder Knoten hat einen Bereich von ihm zugeordneten Spannungen. Diese werden anfänglich auf die Extreme möglicher Werte gesetzt (beispielsweise die Grenzwerte der Leistungsschienen). Jeder Zweig jedes Knotens hat einen Bereich von Strömen, die ihm zugeordnet sind, welche ebenfalls anfänglich auf extreme Werte gesetzt werden. Wenn die Anfangswerte gesetzt worden sind, erfolgen Beschränkungsroutinen für die Komponenten und Knoten. Die Beschränkungsroutinen für die Komponenten beziehen sich auf die Spannungen und Ströme für jene Komponente. Die Beschränkungsroutinen für einen Knoten wenden Kirchhoff's Stromgesetz an und schließen dann Spannungsbereiche aus für den Knoten, die nicht zu einer konsistenten Lösung führen können.
• Die Konsequenz der Anwendung einer Beschränkung ist, für einige Bereiche neue Werte zu liefern. Vorausgesetzt, daß die Schaltung mit ihren Beschränkungen konsistent ist, wird es eine überlappung des alten Bereichs mit dem geben, der aus den Beschränkungen berechnet wird. Die neuen Werte für die Bereiche werden gegeben durch die Überlappungen.
• Immer dann, wenn ein neuer Meßwert verwendet wird oder eine Deduktion erfolgt, die den Bereich irgendeines Strom- oder Spannungswertes herabsetzt, werden die Ergebnisse einer solchen Änderung in anschließende Knoten und Komponenten ausgebreitet. Das Verhalten jener anschließenden Knoten oder Komponenten wird dann untersucht, um zu überprüfen, ob die neue Information zu irgendeiner inkonsistenten Lösung führt oder ob irgendeine weitere Deduktion bezüglich der Wertebereiche erfolgen kann. Dieser Prozeß wird fortgesetzt, bis keine weitere Änderung an den Bereichen mehr auftritt.
• Der Schaltkreis wird als konsistent bezeichnet, wenn ein Bereich von Spannungswerten für jeden Knoten und ein Bereich von Strömen für jeden Zweig jedes Knotens impliziert werden kann aus den Messungen, welche nicht irgendeine der Beschränkungen durchbrechen, erzwungen durch die Schaltungsverdrahtung und die Komponentenmodelle.
• Im Falle einer fehlerhaften Komponente ist deren Verhalten nicht mehr korrekt, so daß die Werte an den Verbindungen nicht mit den Beschränkungen, erzwungen durch die Funktion, übereinstimmen. Der vollständige Schaltungsbetrieb in einem fehlerhaften Zustand könnte simuliert werden, wenn die korrekte Funktion der angenommenen fehlerhaften Komponente ersetzt werden könnte durch ein Modell der fehlerhaften Funktion. Dies könnte dann verglichen werden mit den Messungen, um die Annahme der falschen Komponente zu bestätigen. In analogen Schaltkreisen ist dies unpraktisch infolge der sehr großen Anzahl möglicher Fehler.
• In der hier beschriebenen Technik werden die Beschränkungen, erzwungen durch die Funktionen der Komponenten, sukzessiv entfernt, und die resultierenden Schaltungsmodelle werden überprüft bezüglich Konsistenz. (Tatsächlich wird diese Entfernung bewirkt durch Ersetzen der Funktion durch ein Black-Box-Modell, das unbeschränkt ist). Eine Komponente oder ein Satz von Komponenten könnten die Ursache für den Fehler sein, wenn die Entfernung von deren Beschränkungen die Konsistenz wieder herstellt.
• Unter Anwendung dieser Technik kann man deshalb Fehler in Schaltungen ohne Fehlersimulation lokalisieren. Sie ist deshalb besonders geeignet für analoge Schaltungen.
• Man betrachte erneut die Schaltung nach Figur 1 in Verbindung mit der Tabelle 1 unten und ohne Messungen an Knoten B. Im Falle, wo der Block V nicht arbeitet, waren die Messungen als inkonsistent mit den durch die Funktionen erzwungenen Beschränkungen befunden worden. Wenn die Beschränkungen des Blocks V entfernt würden (oder eher ersetzt würden durch das beschränkungsfreie Black-Box-Modell), würden die Messungen wieder konsistent mit den Beschränkungen werden. Wenn dagegen einer oder beide anderen Blöcke mit ihren Beschränkungen verschärft würden, würde die Konsistenz nicht wiederhergestellt werden. Es kann daher in diesem einfachen Falle geschlossen werden, daß der Block Y fehlerhaft ist.
• (Man beachte, daß die Konsistenz auch wiederhergestellt werden könnte durch Entfernen der Beschränkungen sowohl von X als auch von Z. Die Sparsamkeit jedoch verleitet zu der Annahme, daß ein einziger Fehler, der die Symptome erklärt, der wahrscheinlichere ist). Tabelle 1 Modulbeschränkun en entfernt Wert an B, geschlossen aus A Wert an B, geschlossen aus C Wert an B, geschlossen aus D konsistent wahrscheinlichste Erklärung
• Um die Wirkungen von Komponententoleranzen und Meßgenauigkeiten aufzufangen, wird dieses Verfahren verwendet mit der Ausnahme, daß anstelle von Absolutwerten jeder Wert durch einen Bereich repräsentiert ist. Der Effekt der Anwendung von Beschränkungen ist, progressiv den Bereich einzuengen, innerhalb welchem der Wert liegen kann. Inkonsistenz wird erkannt nicht infolge der Unterschiedlichkeit der Absolutwerte, sondern dadurch, daß die abgeleiteten Bereiche unterschiedlicher Beschränkungen einander nicht überlappen.
• Wenn ein Fehler in einem Teil einer Schaltung auftritt, werden die Werte in anderen Teilen falsch sein, die von dem fehlerhaften Teil gespeist werden. Im Falle von Schaltungen mit Rückkopplungsschleifen kann dies die Wirkung haben, daß Werte in der gesamten Schleife falsch sind einschließlich des Eingangs der fehlerhaften Komponente. Es genügt deshalb nicht, durch die Schaltung zurückzusuchen, bis korrekte Werte gefunden werden. Dies wird nur bis zum Eingang der fehlerhaften Rückkopplungsschleife führen. Da das Verfahren jedoch Modelle von korrekt funktionierenden Komponenten verwendet und davon ausgeht, daß die Komponenten sich angemessen verhalten für die Eingänge, die sie empfangen, ist es möglich, die Werte zu deduzieren innerhalb der Schaltung selbst, obwohl jene Eingänge falsch sein können. Daraus ist es möglich zu schlußfolgern, welche Komponente fehlerhaft ist unter der Voraussetzung, daß es genügend überwachte Punkte innerhalb der Schleife gibt.
• Die Technik ist nicht beschränkt auf das Auffinden einzelner Fehler. Wenn die Beschränkungen, erzwungen durch die Funktion einer einzelnen Komponente, entfernt werden und dies keine konsistente Lösung ergibt, kann man nicht sagen, daß jene Komponente nicht fehlerhaft ist, sondern nur, daß es sich nicht um den einzigen Fehler innerhalb des Blocks handelt. Wenn dem Algorithmus erlaubt wird, mehr als eine Komponente zu einem Zeitpunkt zu entfernen, können Hypothesen von Mehrfachfehlern erzeugt werden. Das Gruppieren von Komponenten in Blöcke, die entweder aus dem Verdacht herausgenommen werden oder als eine Einheit behandelt werden können, minimiert die Arbeit des Beschränkungsanspannalgorithmus in sowohl Einzel- als auch Mehrfachfehlersituationen.
• Weitere Messungen können verwendet werden, um jeglichen Zweifel auszuschließen. Entweder sondiert man an zusätzlichen zugänglichen Punkten innerhalb der Schaltung oder man verwendet mehr Eingangsteststimuli, was oft zu einer kleineren Anzahl von Komponenten führt, die in der Lage sind, die beobachteten Inkonsistenzen zu erzeugen.
• Zusammengefaßt wird auf jedem Niveau der Hierarchie der erste Prozeß darin bestehen, eine Überprüfung der Konsistenz der Blöcke und Messungen vorzunehmen. Wenn diese inkonsistent sind, wird die Beschränkungsanspannung verwendet zum Postulieren möglicher fehlerhafter Blöcke. Wenn der Fehler nicht auf einem Block isoliert werden kann, werden weitere Messungen zwischen den Blöcken verwendet, um die Isolation zu unterstützen. Wenn der Fehler auf einen Block isoliert worden ist, wird derselbe Prozeß innerhalb des Blocks wiederholt. Wenn es mehr als eine Möglichkeit gibt, wird die Beschränkungsanspannung an dem Unterteil jedes der möglichen Blöcke ausgeführt, wiederum mit den Beschränkungen, die durch die anderen ganzen Blöcke erzwungen werden.
BEISPIELE
• Das Verfahren wurde verwendet an mehreren simulierten Schaltungen sowohl mit als auch ohne Fehler. Die folgenden Beispiele dienen zum Demonstrieren der Operation.
• Tabelle 2 zeigt, wie die aufeinanderfolgende Anwendung von Beschränkungen verwendet wird zum Verringern der Bereiche von Spannung und Strom in der Erkennung von Fehlern in der Schaltung nach Figur 3. Der Einfachheit halber wird nur der Teil der Schaltung rings um Q1 betrachtet. Anfänglich wird der Spannungsbereich aller Knoten auf die maximal möglichen Extreme ±15,05 Volt gesetzt, was die Versorgungsschienen sind unter Berücksichtigung von Toleranz> und die Ströme auf ±300 Ampere. Die gemessenen Werte an Eingang, Ausgang und Versorgungen werden dann verwendet, um die Bereiche jener Knoten zu begrenzen, wiederum unter Zulassung von Toleranzen. In Tabelle 2 beziehen sich die Änderungen in Stufe 0 auf jene, die hergeleitet werden können von den Messungen und den allgemeinen Beschränkungen für die Komponenten. Die Änderungen in Stufe 1 beziehen sich auf jene, welche den Aktivmodus regeln für Q1 entsprechend. Der Algorithmus fährt fort, Modus zu wählen und die Beschränkungen anzuwenden, bis die Konsistenz bewiesen ist oder sich als unerreichbar herausstellt mit der Schaltung, welche jenen Satz von Komponentenmodellen verwendet.
• Tabelle 2 zeigt die Spannungsbereiche für alle Knoten am Ende jeder Stufe. Tabelle 2 Komponente/Verbindung Spannung/Strom Min Max Berechtigung STUFE Vcc Vee Ein Aus R1 R2 Q1 Basis R3 Q1 Kollektor Q1 Emitter R7 Q1 Basis UND SO WEITER Messung Eingang ±15,05 an Q1 Basis, 10KΩ und Ohm'sches Gesetz Ausgang ±15,05 an Q1 Basis, 10KΩ und Ohm'sches Gesetz I in R1&R2 15±0,05 an Vcc, ±15,05 an Q1 Kollektor, 6,8KΩ & Ohm'sches Gesetz I in R3 Ib & Ic 15±0,05 an Vee, ±15,05 an Q1 Emitter, 15KΩ und Ohm'sches Gesetz I in R7 Kann nicht größer sein als Ie Ic Basisstrom, der von R1 & R2 fließt und Ohm'sches Gesetz Eingang, -10,22 bis 0,07 an Q1 Basis, 10KΩ und Ohm'sches Gesetz Ausgang, -10,22 bis 0,07 an Q1 Basis, 10KΩ und Ohm'sches Gesetz Ic und hfe Der Emitter muß zwischen 0,5 und 0,8 Volt negativ gegenüber Basis sein -15±0,05 an Vee, -11,10 bis -0,44 an Q1 Emitter, & 15KΩ Von dem Basisstrom und den Eingangs- und Ausgangsspannungen
• Tabelle 3 ist weniger detailliert als Tabelle 2, zeigt jedoch, wie der Prozeß durch mehr Stufen fortgesetzt wird. Tabelle 3 Knotennummer Simulationsergebnisse Abgeleitete Minimumspannungen Abgeleitete Maximumspannungen
STUFE (0):
• Bei Stufe null werden alle Spannungs- und Strombereiche initialisiert, und die Effekte von Messungen werden abgeleitet, die man an Eingang und Ausgang (Knoten 1 beziehungsweise 10) vornimmt. Die Meßgenauigkeit wurde auf 50mV spezifiziert. Demgemäß wurden die Anfangswerte am Knoten 5 (VCC) auf innerhalb des Bereiches 14,95 bis 15,05 Volt gesetzt, am Knoten 8 (VEE) auf innerhalb des Bereiches -15,05 bis -14,95 Volt, am Knoten O (Masse) auf in dem Bereich -0,05 bis 0,05 Volt liegend, am Knoten 1 (IN) auf in dem Bereich -0,05 bis 0,05 Volt liegend und am Knoten 10 (OUT) auf im Bereich -0,03 bis 0,07 Volt liegend. Anfangswerte der Knotenspannung an allen anderen Knoten wurden so gesetzt, daß sie im Bereich von -15,05 bis 15,05 Volt lagen. Anfangswerte des Stromes in allen Komponentenzweigen und an den Externanschlüssen GND, VCC, VEE und IN wurden willkürlich auf in dem Bereich -300 bis +300 Ampere liegend gesetzt. Der externe Strom am Knoten OUT wurde auf null gesetzt, weil kein Ausgangsstrom genommen wurde.
• Aus den anfänglichen Komponentenbeschränkungen und -messungen, die gemacht wurden, wurde geschlußfolgert, daß die Spannung am Knoten 2 im Bereich -15,05 bis 0,94 Volt lag. Dies trat ein, weil der Iterationsalgorithmus schlußfolgerte, daß höhere Werte der Spannung inkonsistent waren mit den zulässigen Richtungen des Q1-Basisstroms und der Spannung an den anderen Seiten der Widerstände R1 und R2. Es wurde auch geschlußfolgert in dieser Stufe, daß die Spannung am Knoten 7 im Bereich -15,05 bis 0,05 Volt lag. Dies konnte geschlußfolgert werden, weil der Strom in dem Widerstand R6 in derselben Richtung fließen mußte, wie der Strom in eine npn-Transistorbasis.
STUFE (1):
• In Stufe 1 wurde Q1 als im aktiven Modus seiend gewählt. Der Bereich möglicher Spannungen am Knoten 2 wurde reduziert auf -0,24 und 0,05V. Dies trat ein, weil der Strom in die Basis von Q1, wenn Q1 im aktiven Modus ist, beschränkt ist auf den Maximalwert des Kollektorstromes, dividiert durch die Minimalverstärkung eines guten npn-Transistors. Die Spannung am Knoten 3 wurde geschlußfolgert als in dem Bereich -1,04 bis -0,45 Volt liegend wegen des neuen reduzierten Bereiches an Knoten 2 und den Begrenzungen der Basisemitterspannung von Q1, die diese im aktiven Modus annehmen kann. Die Spannung am Knoten 4 wurde geschlußfolgert als in dem Bereich -0,54 bis 15,05 Volt liegend> weil die Kollektorspannung eines npn-Transistors mindestens 0,5V mehr positiv ist als die Emitterspannung im aktiven Modus.
STUFE (2):
• Nach Auswählen von Transistor Q2 als im aktiven Modus befindlich wurde der Bereich der Spannungswerte am Knoten 4 und am Knoten 6 reduziert auf 8,33 und 15,05 Volt, weil die Ströme von R4 und R3 beide geschlußfolgert wurden, als kleiner als der Strom von R7 zu sein. Dies begrenzte den möglichen Spannungsabfall über ihnen. Der Bereich von Werten am Knoten 7 wurde reduziert auf -0,13 bis 0,05 Volt, weil der Strom in die Basis von Q2 beschränkt wurde auf einen Bruchteil des maximalen Kollektorstroms.
STUFE (3):
• Nach Auswählen des Transistors Q3 als im aktiven Modus befindlich konnte sein Basisstrom berechnet werden aus dem Kollektorstrom. Infolgedessen wurde der Bereich von Werten am Knoten 9 reduziert auf 12,33 bis 12,52 Volt, weil der Strom in R5 geschlußfolgert wurde, als gleich der Summe der Ströme in R8, R2 und der Basis zu sein. Dies wiederum beschränkte den Bereich von Spannungen am Knoten 6 auf 11,53 bis 12,02V, weil die Spannung am Knoten 6 ein Basisemitterspannungsabfall niedriger als am Knoten 9 war. Der Strom in R4 ergab deshalb einen neuen Minimumwert, der den möglichen maximalen Wert des Stromes von R3 reduzierte. Demgemäß wurde die Spannung am Knoten 4 beschränkt auf den Bereich zwischen 11,26 bis 13,0 Volt.
• Keine weiteren Schlußfolgerungen waren möglich, und eine konsistente Lösung wurde erhalten.
• Ein Fehler wurde in die obige Schaltung eingebracht. Dieser Fehler war eine Unterbrechung in der Basiskollektorsperrschicht des Transistors Q3. Das Ergebnis der Simulation dieses fehlerhaften Schaltkreises und unter Verwendung des Beschränkungsüberprüfers sind in Tabelle 4 gezeigt. Tabelle 4 Knotennummer Simulationsergebnisse Abgeleitete Minimumspannungen Abgeleitete Maximumspannungen
• Messungen erfolgten am Knoten 6, wie auch an den Eingangs-/ Ausgangsstiften und Leistungsschienen. Die gemachten Messungen wurden als inkonsistent mit der Schaltungsfunktion befunden. Die Konsistenzprüfung wurde ausgeführt mit der Beschränkungsanspannung an jeder Komponente nacheinander. Eine konsistente Lösung wurde erhalten, wenn die Beschränkungen von Komponenten Q1, R2 oder Q3 suspendiert wurden. Der Eingangsstimulus wurde geändert auf +5 Volt, und eine konsistente Lösung wurde nur erzielt, wenn die Komponenten Q1, Q2 oder Q3 suspendiert wurden. Die gemeinsamen Verdächtigen sind nur Q1 und Q3. Die Liste der Verdächtigen wurde auf nur noch Q3 reduziert, wenn eine zusätzliche Messung an Knoten 2 hinzugefügt wurde.
• Die Bereiche, die an jedem Knoten des fehlerhaften Schaltkreises mit suspendiertem Q3 geschlußfolgert wurden, und Messungen> vorgenommen an Knoten 1, 2, 6 und 10> sind ebenfalls in Tabelle 2 gezeigt.
• Die einzige konsistente Lösung wurde erhalten, wenn Q1 als ausgeschaltet angesehen wurde (dies erfolgte in Stufe 1) und Q2 als aktiv geschlußfolgert wurde (dies trat auf in Stufe 2). Man kann erkennen, daß die Spannungen, die an allen Knoten geschlußfolgert wurden, konsistent waren mit den tatsächlich erhaltenen Werten. Mit suspendierter Funktion von Q3 waren die Werte des Stromes, geschlußfolgert an den Verbindungen, konsistent mit dem Fehler innerhalb Q3. Der Q3-Kollektorstrombereich wurde geschlußfolgert zu -0,04 bis +0,04 mA. Dies ist konsistent mit dem IST- Wert von null. Der Basis- und Emitterstrom von Q3 wurden geschlußfolgert als im Bereich von 0,67 bis 0,80 mA in richtiger Richtung liegend> was konsistent ist mit dem tatsächlichen Wert von 0,75 mA.
• Soweit, aus Gründen der Vereinfachung, wurde die Beschreibung beschränkt auf Erläuterungen des Gleichspannungsbetriebs. Bei Verwendung von Modellen der Wechselspannungsfunktionen der Komponenten jedoch, arbeitet der Algorithmus ebensogut bei der Auffindung von Wechselbetriebsfehlern.
• Die Technik ist benutzt worden in Tests zum Diagnostizieren von Fehlern in einer diskreten Verstärkerschaltung (Figur 3) und in einem hierarchischen Schaltkreis, wie Figur 1, wo jeder der Blöcke zu einem Zeitpunkt des diskreten Verstärkerschaltkreises expandiert. In jedem Fall wurde die Anzahl von Messungen innerhalb der Schaltung bei einem Minimum gehalten. Das Verfahren war in der Lage, Fehler in einer individuellen Komponente zu diagnostizieren mit nur zwei internen Knoten des Schaltkreises, die gemessen wurden (siehe Tabelle 5). Tabelle 5 Fehler Gemessener interner Knoten Verdächtige Komponenten Q1 Basis-Kollektorkreis offen Q3 Kollektor-Emitterkurzschluß Q3 Verbindung offen
• Danach wurde das Verfahren verwendet mit einem diskreten Hochgeschwindigkeits-Pufferverstärkerschaltkreis mit kompliziertem Schutz. Ein Operationsverstärker JFET und bipolare Transistormodelle waren erforderlich, wie auch Modelle für Dioden, Widerstände, Kondensatoren usw.. Es gab eine Gesamtzahl von über 80 Komponenten in der Schaltung, so daß sie in sechs funktionelle Blöcke unterteilt wurde und hierarchisch betrachtet wurde. Eine Vielzahl von Fehlern wurden eingeführt von Komponentenwertänderungen bis zu Komponentenfehlern. Die Schaltung wurde sowohl mit Gleichspannung als auch mit Wechselspannung hinsichtlich des Frequenzgangs getestet. Die Messungen wurden beschränkt auf den Eingang und den Ausgang, und die Schnittstellen zwischen den Blöcken (eine Gesamtzahl von 14). Alle Fehler, die erfaßt werden konnten mit den angelegten Stimuli, wurden auf 4 Verdächtige oder weniger diagnostiziert. In allen Fällen war die fehlerhafte Komponente einer der Verdächtigen. Einige der Resultate sind in der untenstehenden Tabelle 6 gezeigt. Die dargestellte Zeit ist die Zeit, die der Algorithmus benötigte, um die Diagnose auf einer SUN 3/50 Workstation zu beenden. Tabelle 6 Fehler Verdächtige Zeit Transistor (Q20) Basis-Kollektorkreis offen Transistor (Q24) Basis-Kollektorkreis offen Widerstand (R55) falscher Wert Diode (D56) verdreht Widerstand (R29) kurzgeschlossen Kondensator (C8) falscher Wert Transistor (Q74) geänderte Wechselcharakteristik Transistor (Q20), 2 Widerstände oder 1 Zener-Diode Transistor (Q24) oder 1 Zener-Diode Widerstand (R55), 1 Transistor oder 1 Diode Diode (D56), 1 Widerstand oder 1 Transistor Widerstand (R29) Kondensator (C8) oder 1 Widerstand 2 Transistoren (einschließlich Q74) oder 1 Widerstand
• Die Flußdiagramme in Figuren 4 bis 14 werden aus sich selbst heraus im Licht der vorangehenden Beschreibung. Kurz gesagt, zeigt Fig. 4 den Gesamtalgorithmus, in welchem der Kernarbeitsgang der Diagnoseblock 10 ist. Dies wird in größeren Einzelheiten in Fig. 5 dargestellt, umfassend Block 12, Fehlererkennung ausführen, was seinerseits erweitert wird in Fig. 6. In fig. 6 ist der erste Arbeitsgang die Initialisierung der Parameter, Block 14 in Fig. 7. Dann folgt das Anlegen von anfänglichen Beschränkungen, Block 16, dargestellt in Fig. 8 und in mehr Einzelheiten (Block 18) in fig. 9. Dann folgt in Fig. 6 Anlegen von Meßbeschränkungen, Block 20, was in Fig. 10 gezeigt ist. Schließlich umfaßt Fig. 6 die Konsistenzprüfung von Block 22> der im einzelnen in Fig. 11 gezeigt ist.
• Wenn die Meßbeschränkungen angelegt werden (Fig. 10), ist es erforderlich, die Wirkungen von irgendwelchen dadurch erzwungenen Änderungen anzuwenden, wie in Block 24 angegeben, der in Fig. 12 gezeigt ist. Dies seinerseits kann das Kollabieren eines Beschränkungsbereichs involvieren (Block 26), was implementiert wird, wie in Fig. 13 gezeigt. Schließlich müssen nach dem Ausführen der fehlererkennung, Block 12 in Fig. 5, irgendwelche erkannten Fehler lokalisiert werden, Block 28. Dies wird ausgeführt, indem man in der Hierarchie weiter abwärts steigt, wie in Fig. 14 gezeigt.
• Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann basieren auf eine Standard-Automatiktestanlage (ATE) 30 in Verbindung mit einem Computer 32 (Fig. 15), programmiert entsprechend dem Algorithmus der Flußdiagramme und Meßwerte, von dem Prüfling 34 über eine Schnittstelle 35 empfangen. Der Computer 32 sendet darüber hinaus Befehle an die ATE 30 zum Bestimmen der Stimuli, die an den Prüfling 34 angelegt werden (Block 36 in Fig. 4), und der schließliche Ausgang, Block 38 in Fig. 4, wird angelegt an eine Ausgangsvorrichtung 40> z.B. einen Monitor und/oder Drucker.
• Der Algorithmus der Flußdiagramme kann in dem Computer mittels eines Programms in irgendeiner geeigneten Programmiersprache implementiert werden.

Claims (11)

1. Ein Verfahren zum Testen einer Analogschaltung, umfassend einen Analysezyklus, bei dem ein Satz von Stimuli einschließlich Versorgungspotentialen ausgewählt wird für das Anlegen an erste Knoten der Schaltung und ein Satz von Testmessungen an zweiten Knoten der Schaltung abgegriffen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung als ein Netzwerk von Knoten und Modulen analysiert wird, abzuleiten aus den Stimuli, den Testmessungen und Beschränkungen, die durch die Module erzwungen werden unter Berücksichtigung von Toleranzen all dieser Stimuli-Testmessungen und Beschränkungen bei zumindest zwei unterschiedlich abgeleiteten Wertebereichen einer Variablen bei zumindest einem kompletten Satz von Knoten, und daß ein Fehler erkannt wird, wenn die unterschiedlich abgeleiteten Bereiche einander nicht überlappen.

2. Ein Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Analysezyklus wiederholt bezüglich einer Mehrzahl von Knoten durchgeführt wird.

3. Ein Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den wiederholten Zyklen weitere Beschränkungen eingeführt werden durch das Erfordernis, daß ein Knoten, bei dem abgeleitete Bereiche einander überlappen, einen Wert der Variablen aufweist, der innerhalb eines neuen Bereiches liegt, welcher der Schnittstelle der überlappenden Bereiche entspricht.

4. Ein Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Beschränkung in nachfolgenden Analysezyklen in die Ableitung von Bereichen an anderen Knoten übertragen wird.

5. Ein Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Analysezyklus, der zu einer Inkonsistenz geführt hat, wiederholt wird mit den Beschränkungen bezüglich eines ausgewählten Moduls, anders als daß alle Ströme in den Modul sich zu Null summieren, aufgehoben und der ausgewählte Modul als potentiell fehlerhaft behandelt wird, wenn ein solches Aufheben der Beschränkungen zu dem Wegfall der Inkonsistenz führt.

6. Ein Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erkennung eines Fehlers Analysezyklen unter Verwendung unterschiedlicher Stimuli und/oder Messungen und/oder Analysen ausgeführt werden zum Gewinnen zusätzlicher Information, die indikativ ist für die Fehlerlokalisierung.

7. Ein Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Analysezyklen in hierarchischer Weise ausgeführt werden.

8. Ein Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Analyse in Ausdrücken progressiv kleinerer Module ausgeführt wird.

9. Ein Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Testmessungen sämtlich Spannungsmessungen sind.

10. Ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die abgeleiteten Wertebereiche sowohl Spannungs- als auch Stromwerte umfassen.

11. Vorrichtung für das Testen einer analogen Schaltung (34), umfassend Schnittstellenmittel (35) für das Anlegen eines Satzes von Stimuli einschließlich Versorgungspotentiale an erste Knoten der Schaltung (34), Mittel (30) für das Abgreifen eines Satzes von Testmessungen von zweiten Knoten der Schaltung (34), und Datenverarbeitungsmittel (32), dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungsmittel (32) wirksam sind zum Analysieren der Schaltung (34) als ein Netzwerk von Knoten und Modulen zum Ableiten, aus den Stimuli, den Testmessungen und Beschränkungen, die durch die Module erzwungen werden unter Berücksichtigung von Toleranzen in all diesen Stimuli-Testmessungen und Beschränkungen, von mindestens zwei unterschiedlich abgeleiteten Bereichen von Werten einer Variablen bei zumindest einem des kompletten Satzes von Knoten, und daß die Datenverarbeitungsmittel (32) ferner wirksam sind zum Überprüfen, ob unterschiedlich ausgebildete Bereiche einander überlappen oder nicht.