DE69206848T2

DE69206848T2 - Verbindungsanordnung für Prüfeinrichtung

Info

Publication number: DE69206848T2
Application number: DE69206848T
Authority: DE
Inventors: Robert H Pincus; Calvin S Winroth
Original assignee: Genrad Inc
Current assignee: Genrad Inc
Priority date: 1991-02-22
Filing date: 1992-02-18
Publication date: 1996-08-29
Anticipated expiration: 2012-02-19
Also published as: US5124636A; EP0502624A1; JP3285212B2; JPH04323577A; EP0502624B1; DE69206848D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft automatische Schaltungsprüfeinrichtungen und insbesondere eine Anordnung zum Verbinden von Prüfgeräten mit Systemkontaktstiften der Prüfeinrichtung.
Die hohen Geschwindigkeiten vieler moderner elektronischer Schaltungen haben den für deren Prüfung vorgesehenen automatischen Vorrichtungen strenge Leistungsanforderungen auferlegt. Eine spezifische Anforderung betrifft die Mehrfachausnutzung von Prüfgeräten. Obwohl das gesamte Prüfen einer bestimmten Leiterplatte es erfordern kann, daß Verbindungen zwischen Prüfgeräten und einer großen Anzahl von Prüfpunkten auf der Leiterplatte hergestellt werden müssen, ist die Anzahl der Prüfgeräte, die bei automatischen Prüfeinrichtungen erforderlich sind, normalerweise nur einer kleiner Bruchteil der Gesamtanzahl der möglichen Leiterplattenprüfpunkte, da in jedem gegebenen Teil der Prüfung lediglich ein Bruchteil der Prüfpunkte verwendet wird. Die Prüfgeräte können deshalb mehrfach genutzt werden.
Die zu beachtenden Signalgeschwindigkeiten erfordern jedoch, daß die Mehrfachnutzung sorgfältig implementiert wird. Die typische Möglichkeit der selektiven Verteilung eines gemeinsamen Signals auf eine große Anzahl von Prüfpunkten oder des selektiven Angleichens des Zugriffs einer großen Anzahl von Prüfpunkten auf ein gemeinsames Ziel besteht darin, eine Busanordnung zu verwenden, d.h. einen gemeinsamen Signalleiter zwischen den verschiedenen potentiellen Quellen und Zielen anzuordnen und an diesen verschiedenen Quellen und Zielen den Leiter mit Anzapfungen zu versehen. Eine solche Anordnung ist in US-A-3854125 offenbart und ist vorteilhaft, weil ein gemeinsamer Leiter den größten Teil des Signalweges zu den gesamten zahlreichen Quellen und Zielen darstellt.
Ein Nachteil solcher Systeme besteht jedoch darin, daß sie herkömmlicherweise Reaktanzleitungen bzw. "Abzweigleitungen" entstehen lassen. Das heißt, Signalwege erstrecken sich normalerweise beispielsweise von einer Signalquelle nicht nur bis zum gegenwärtig vorgesehenen Ziel, sondern auch auf dem größten Teil des Weges bis zu Zielen, die in anderer Teilen der Prüfung vorgesehen sind. Diese Alternativwege oder Abzweigleitungen dienen als Reflexionsquellen, die die Genauigkeit des Signals verringern. Die Prüfsignalgenauigkeit wird deutlich verschlechtert, wenn die Hin- und Rücklaufzeit in einer Abzweigleitung sich der Signalanstiegszeit nähert. Ein Ziel für die Prüfsystementwickler, die mit der Genauigkeit von Signalen mit höherer Bandbreite befaßt sind, besteht deshalb darin, die kumulativen Abzweigleitungslängenauswirkungen so zu minimieren, daß die Signalverschlechterung innerhalb der Festlegungen für die Anstiegszeit des Systems liegt.
Es stellt sich heraus, daß dieses Ziel normalerweise bei digitalen Prüfgeräten leichter erreicht wird als bei analogen Prüfgeräten; da eine viel größere Anzahl von digitalen Prüfgeräten (Treiber/Sensoren) in der Prüfvorrichtung vorhanden sein muß, können die Schaltmatrizen bei geringen Verlusten an Flexibilität normalerweise so angeordnet sein, daß jedes gegebene digitale Prüfgerät unter Mehrfachnutzung lediglich mit einer kleinen Anzahl von Systemkontaktstiften Übertragungen durchführen muß. Die verschiedenen Kontaktstifte, an die das digitale Prüfgerät unter Mehrfachnutzung Übertragungen durchzuführen hat, können deshalb eng aneinanderliegen, so daß die Abzweigleitungslängen relativ kurz sind.
Dies gilt normalerweise nicht für analoge Prüfgeräte, von denen normalerweise eine relativ kleine Anzahl vorhanden ist, von denen jedes mit einer großen Anzahl - und möglicherweise allen - der Systemkontaktstifte mehrfach genutzt werden muß. Bei Hochleistungsschaltungen mit Anstiegszeiten von einer Nanosekunde sind kumulative Abzweigleitungslängen von 10 Zentimetern oder darüber für die meisten Messungen nicht akzeptabel. Wenn nicht alle Systemkontaktstifte innerhalb eines 10 Zentimeter breiten Bereichs angeordnet werden können, kann möglicherweise keine herkömmliche Busorganisation verwendet werden.
Eine Möglichkeit, dieses Problem zu vermeiden, besteht darin, daß Umschalten an einer Stelle in der Nähe der gemeinsamen Quelle oder des gemeinsamen Zieles auszuführen; die Langstreckenwege zu den Alternativquellen (oder -zielen) werden dabei durch den Schaltvorgang getrennt und wirken somit nicht als Abzweigleitungen und bewirken kein Einschwingen. Eine solche Anordnung hat jedoch nicht den Vorteil des gemeinsamen Weges, der für Bussysteme charakteristisch ist, so daß sie normalerweise zu einer unbequemen großen Anzahl von Langstreckensignalwegen führt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung stellt eine Schaltungsprüfeinrichtung bereit, die die Vorteile der Busorganisation beibehält, ohne die Abzweigleitungslängenprobleme zu haben, die normalerweise mit herkömmlichen Bussen verbunden sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird bereitgestellt:
eine automatische Schaltungsprüfeinrichtung (10) mit:
Systemkontaktstiften (24), die zum Verbinden mit Prüfpunkten an einer zu prüfenden Vorrichtung bzw. an einem Prüfling (12) geeignet sind;
Prüfgeräten (14, 16, 18) zum Erzeugen von Signalen oder zum Überwachen von an diese angelegten Signalen;
mindestens drei Verbindungsmodule (74A-H, 76A-H, 78A-H), von denen jeweils mindestens drei mindestens einem entsprechenden aus einer Vielzahl von Prüfeinrichtungshilfsmitteln (14, 16, 18, 24) zugeordnet sind, wobei mindestens eines der Prüfeinrichtungshilfsmittel ein Systemkontaktstift (24) und mindestens ein anderes der Prüfeinrichtungshilfsmittel eines der Prüfgeräte (14, 16, 18) ist; und
einer Steuerschaltung (28, 30, 34), die zum selektiven Annehmen eines aus einer Vielzahl von Steuerzuständen eingerichtet ist;
dadurch gekennzeichnet, daß:
A) die Prüfeinrichtung ferner einen Signalbus (50) mit mindestens einer Busleitung aufweist, wobei mindestens eine der Busleitungen unterbrochen ist, um eine geordnete Serie von Verbindungen (70A-H, 72A-H) zu bilden, wobei jede der Verbindungen ein erstes und ein zweites Ende hat, die einander gegenüberliegen;
B) jedes der Verbindungsmodule (74A-H, 76A-H, 78A-H) einem entsprechenden Paar einer ersten (70A-H) und einer zweiten (72A-H) benachbarten Verbindung zugeordnet ist, die mit dem zweiten Ende der ersten Verbindung des ihm zugeordneten Paares und mit dem ersten Ende der zweiten Verbindung des ihm zugeordneten Paares verbunden werden, wobei jedes Verbindungsmodul in einem ersten, zweiten und dritten Modulzustand betriebsfähig ist, so daß:
i. jedes Verbindungsmodul in seinem ersten Modulzustand das zweite und das erste Ende der ersten bzw. der zweiten Verbindung eines Paares von ihm zugeordneten Verbindungen miteinander koppelt, um Durchgang zwischen diesen Verbindungen herzustellen, sie jedoch von jedem ihm zugeordneten Prüfeinrichtungshilfsmittel zu trennen;
ii. jedes Verbindungsmodul in seinem zweiten Modul zustand das zweite Ende der ersten ihm zugeordneten Verbindung mit einem ihm zugeordneten Prüfeinrichtungshilfsmittel verbindet und das erste Ende der zweiten ihm zugeordneten Verbindung vom ersten Ende und von jedem ihm zugeordneten Prüfeinrichtungshilfsmittel trennt; und
iii. jedes Verbindungsmodul in seinem dritten Zustand das erste Ende der zweiten ihm zugeordneten Verbindung mit einem ihm zugeordneten Pwüfeinrichtungshilfsmittel koppelt und das zweite Ende der ersten ihm zugeordneten Verbindung von jedem ihm zugeordneten Prüfeinrichtungshilfsmittel und von der zweiten ihm zugeordneten Verbindung trennt; und
C) jeder aus der Vielzahl von Steuerzuständen der Steuerschaltung einem anderen Paar von Verbindungsmodulen zugeordnet ist; und
D) die Steuerschaltung eines der zugeordneten Paare von Verbindungsmodulen in seinen zweiten Zustand, das andere in seinen dritten Zustand und alle Verbindungsmodule zwischen den Modulen, die diesem Steuerzustand zugeordnet sind, in ihre ersten Zustände schaltet, wodurch in jedem Steuerzustand die Prüfeinrichtung einen Signalweg zwischen Prüfeinrichtungshilfsmitteln, die den Verbindungsmodulen zugeordnet sind, die diesem Steuerzustand zugeordnet sind, herstellt, während sie diese Hilfsmittel von Verbindungen im Bus, die über diesen Teil hinausgehen, trennt, wobei die Verbindung zwischen den Verbindungsmodulen, die diesem Steuerzustand zugeordnet sind, hergestellt wird.
Der Signalbus unterscheidet sich von herkömmlichen Bussen darin, daß jede Leitung einer Anzahl von Busleitungen, die als Signalwege zwischen den Prüfpunkten des Prüflings DUT (DUT = "device under test") und den Prüfgeräten dienen, wiederholt in ihrer Länge unterbrochen wird, um eine Folge von Verbindungen auszubilden. Jedes Verbindungsmodul ist zwischen zwei benachbarten Verbindungen angeordnet und getrennt mit ihnen verbunden. Das Verbindungsmodul weist eine Umschaltschaltung auf, die mindestens einen ersten, einen zweiten und einen dritten Modulzustand annehmen kann. Im ersten Zustand verbindet das Verbindungsmodul seine beiden benachbarten Verbindungen miteinander. Im zweiten Zustand verbindet das Modul eine erste der Verbindungen mit dem Systemkontaktstift oder dem Prüfgerät und läßt die zweite Verbindung getrennt. Im dritten Zustand ist die erste Verbindung die eine, die getrennt ist und die zweite die eine, die mit dem Systemkontaktstift oder dem Prüfgerät verbunden ist.
Um das Prüfgerät in Kommunikation mit einem Systemkontaktstift zu bringen, nehmen die Verbindungsmodule zwischen denjenigen, über die das Prüfgerät und der Systemkontaktstift jeweils in Kommunikation treten, ihren ersten Zustand an, um im Busweg Durchgang zwischen diesen beiden Modulen herzustellen, die einen zweiten bzw. dritten Zustand annehmen, um den Systemkontaktstift und das Prüfgerät mit entgegengesetzten Enden des Weges zu verbinden, der somit entsteht, ohne sie mit Verbindungen, die in beiden Richtungen über den Weg hinaus gingen, zu verbinden. Durch diese Anordnung werden die Abzweigleitungen beseitigt, die bei der herkömmlichen Busorganisation auftreten würden, die Vorteile der gemeinsamen Wege bleiben jedoch bestehen, die solche Busorganisationen bieten.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Diese und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachstehend in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer automatischen Schaltungsprüfeinrichtung, die die Lehren der vorliegenden Erfindung anwendet;
Fig. 2 eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht einiger Elemente dieser Prüfeinrichtung;
Fig. 3A und 3B gemeinsam eine schematische Darstellung eines Teils der Abtasterschaltung der Prüfeinrichtung;
Fig. 4 eine isometrische Ansicht einer der Abtaster- bzw. Scanner- Leiterplatten mit auf dieser angeordneten Zusatzleiterplatten;
Fig. 5 eine schematische Darstellung der Verbindungen zwischen bestimmten der Zusatzleiterplatten auf einer Hauptabtaster-Leiterplatte;
Fig. 6 eine schematische Darstellung der Verbindung der Relais, die auf den Zusatzleiterplatten der in Fig. 5 beschriebenen Art vorhanden sind;
Fig. 7 eine schematische Darstellung der Verbindungen zwischen anderen der Zusatzleiterplatten auf der Abtaster-Leiterplatte gemäß Fig. 4;
Fig. 8 eine schematische Darstellung der Verbindung der Relais auf einer Zusatzleiterplatte der in Fig. 7 beschriebenen Art;
Fig. 9 eine schematische Darstellung der Verbindungen mit einer weiteren der Zusatzleiterplatten, die auf der Abtaster-Leiterplatte gemäß Fig. 4 angeordnet sind;
Fig. 10 eine schematische Darstellung der Verbindung der Relais auf der Zusatzleiterplatte gemäß Fig. 9;
Fig. 11 eine schematische Darstellung der Verbindungen zwischen weiteren Zusatzleiterplatten, die auf der Abtaster-Leiterplatte gemäß Fig. 4 angeordnet sind; und
Fig. 12 eine schematische Darstellung der Verbindung der Relais auf Zusatzleiterplatten der in Fig. 11 dargestellten Art.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINER DER DARSTELLUNG DIENENDEN AUSFÜHRUNGSFORM

Fig. 1 stellt in Blockschaltbildform eine der vielen Arten von automatischen Schaltungsprüfeinrichtungen dar, bei denen die Lehren der vorliegenden Erfindung angewendet werden können. Die Prüfeinrichtung 10 prüft einen Prüfling (DUT) 12 unter Verwendung von digitalen Prüfgeräten in Form von Treibern/Sensoren 14, um Signale an den Prüfling anzulegen und die resultierenden Signale, die am Prüfling auftreten, zu beobachten. Zusätzlich zu den digitalen Prüfgeräten 14 kann eine Prüfeinrichtung auch analoge Prüfgeräte verwenden, z.B. einen Wellenformgenerator 16 oder ein digitales Voltmeter 18.
Um die Prüfgeräte mit dem Prüfling 12 zu verbinden, verwendet die typische automatische Prüfeinrichtung einen Abtaster 20 und einen Adapter 22. Der Abtaster 20 stellt eine große Anzahl von in festen Positionen befindlichen Systemkontaktstiften 24 bereit, und diese Kontaktstifte werden verwendet, um Signale zum und vom Prüfling zu transportieren. Sie sind jedoch nicht so physisch positioniert, daß sie mit Prüfpunkten auf einer bestimmten Leiterplatte in einer Reihe liegen, und Signale an den Systemkontaktstiften 24 müssen bei jeder Leiterplattenart oder -familie zu verschiedenen physischen Positionen geführt werden. Dies ist der Zweck des Adapters 22, der Verbindungen zwischen den Systemkontaktstiften 24 und den Adapterkontaktstiften ("Nägeln") 26 bereitstellt, die spezifisch für die gewünschten Prüfpunkte auf dem Prüfling 12 positioniert sind.
Bei vielen Prüflingen ist die Anzahl der erforderlichen Nägel 26 sehr groß, doch lediglich eine kleine Anzahl von ihnen werden gleichzeitig verwendet. Beispielsweise kann ein Prüfling eine große Anzahl von Komponenten haben, die insgesamt eine große Anzahl von Prüfpunkten erfordern, aber jede Prüfung einer einzelnen Komponente oder Schaltung kann lediglich die Prüfpunkte einbeziehen, die elektrisch mit den bestimmten Anschlüssen dieser Komponente oder Schaltung oder einigen wenigen anderen in Verbindung stehen, auf deren Betrieb Einfluß genommen werden muß, um diese Komponente oder Schaltung zu trennen. Beim Prüfen dieser bestimmten Komponente oder Schaltung läßt die Prüfeinrichtung alle anderen Prüfpunkte ungenutzt. Wenn das System andere Komponenten oder Schaltungen auf der Leiterplatte prüft. verwendet es folglich eine andere kleine Teilmenge der Prüfpunkte und somit eine andere kleine Teilmenge der Nägel 26.
Da jeder Teil der Prüfung nur eine kleine Teilmenge aller Nägel 26 erfordert, wird normalerweise in jedem Teil der Prüfung lediglich eine kleine Teilmenge der Systemkontaktstifte 24 verwendet. In vielen Fällen wäre es deshalb eine Verschwendung, ein gesondertes Prüfgerät für jeden Systemkontaktstift 24 bereitzustellen. Dies gilt besonders für analoge Prüfgeräte. z.B. für digitale Voltmeter 18 und Wellenformgeneratoren 16, da die Anzahl dieser gleichzeitig verwendeten Prüfgeräte normalerweise viel kleiner ist als die der Treiber/Sensoren 14. Die Prüfeinrichtung weist deshalb den Abtaster 20 auf, der eine Matrix von Schaltern und anderen Schaltungen ist, die die Verbindungen zwischen Prüfgeräten und Systemkontaktstiften 24 zwischen Signalbündeln umschaltet, so daß einzelne Prüfgeräte bei verschiedenen Teilen einer Prüfung für verschiedene Nägel verwendet werden können.
Die Steuerschaltung für die Prüfeinrichtung kann als Computer 28, Programmgeber 30 und Abtaster-Treiber 34 ausgeführt sein. Um die Prüfeinrichtung für ein Signalbündel einzurichten, tritt der Computer 28 mit dem Abtaster-Treiber 34 beispielsweise mittels industriegenormten MXIund VXI-Bussen 36 und 38 in Verbindung, um die Verbindungen festzulegen, die der Abtaster 20 zwischen den Prüfgeräten und den Systemkontaktstiften 24 herstellen soll. Der Abtaster-Treiber 34 reagiert, indem er mittels eines getrennten Abtaster-Busses, der unten beschrieben wird, Abtaster- Steuersignale an den Abtaster anlegt. Der VXI-Bus dient außerdem als Prüfgerätebus, der die Prüfgerätesteuersignale transportiert, z.B. diejenigen, mittels derer der Computer 28 einen Kontaktstiftspeicher 32 mit Werten lädt, die die Signdle darstellen, die die einzelnen Prüfpunkte empfangen sollen oder während des Signalbündels erzeugen sollen. Der Computer 28 kann auf ähnliche Weise ein analoges Prüfgerät, z.B. das digitale Voltmeter 18, programmieren, wenn ein solches Prüfgerät in einen Standardteil der Prüfeinrichtung eingeschlossen ist. Als Alternative kann ein analoges Prüfgerät, z.B. der Wellenformgenerator 16, der möglicherweise kein normaler Teil des Systems ist und nicht über Stecker an den VXI-Bus angeschlossen ist, mit dem Abtaster 20 verbunden und, möglicherweise mittels des Computers 28, getrennt programmiert werden kann.
Für eine Echtzeitsteuerung während des tatsächlichen Signalbündels übergibt der Computer 28 die Steuerung an den Hochgeschindigkeitsprogrammgeber 30, der die Treiber/Sensoren 14 und den Kontaktstiftspeicher 32 taktet und möglicherweise auch andere Prüfgeräte steuert.
Wenn das Impulsbündel beendet ist, liest der Computer 28 die Ergebnisse aus den Kontaktstiftspeichern 32 und beispielsweise aus dem digitalen Voltmeter 18 und verwendet entsprechende Einrichtungen, z.B. eine Anzeige 40, um die Ergebnisse entweder anschließend oder nach weiteren Impulsbündeln anzuzeigen.
Fig. 2 zeigt die physische Anordnung, die bestimmte Elemente gemäß Fig. 1 in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung annehmen könnten. Fig. 2 zeigt, dab der VXI-Bus 38 auf herkömmliche Weise als Rückwandbus ausgeführt ist, der in einer horizontalen Ebene in der Nähe der Unterseite eines Chassis; 42 einer Prüfeinrichtung liegt. Die Treiber/Sensoren 14 und das digitale Voltmeter 18 gemäß Fig. 1 sind mit einer Anzahl von Leiterplatten versehen, die in die VXI-Rückwandplatine 38 eingesteckt sind, um die Prüfgerätesteuersignale zu empfangen, die ihren Betrieb programmieren oder anderweitig steuern. Obwohl Fig. 2 lediglich eine dieser Leiterplatten 44 darstellt, verwendet eine typische Testeinrichtung viele solcher Leiterplatten, die physisch parallel angeordnet sind. In Fig. 2 sind die Verbinder weggelassen, in die diese weiteren Leiterplatten einzustecken wären.
Die Schaltungsprüfeinrichtung stellt den Abtaster 20 auf einer Vielzahl von Leiterplatten bereit. Lediglich zwei Abtaster-Leiterplatten 46 und 47 sind in Fig. 2 dargestellt, obwohl in der typischen Anordnung eine größere Anzahl verwendet wird. Im Abtaster 20 gemäß Fig. 1 ist auch ein Abtaster-Rückwandbus 50 einbegriffen, der physisch mehr oder weniger parallel zum VXI-Bus 38 ausgerichtet ist. Die Abtaster-Leiterplatte 46 ist in die Verbinder 48 an der oberen Kante der Leiterplatte 44 eingesteckt, wo an der Leiterplatte die Anschlüsse vorgesehen sind, an denen das analoge Prüfgerät oder die Treiber/Sensoren Signale weitergeben und/oder annehmen.
Die Abtaster-Leiterplatten 46 und 47 sind auch in Verbinder, z.B. in den Verbinder 51 auf dem Abtaster-Bus 50, eingesteckt, von dem sie Abtaster- Steuersignale empfangen. Sie senden und empfangen auch Prüfgeräte- und Prüflingsignale über den Bus 50.
Obwohl in Fig. 2 Steckerleisten 48 zur Herstellung der Verbindung zwischen den Leiterplatten 44 und 46 dargestellt sind, sind Prüfgerät- Leiterplatten, die nicht vorn Prüfeinrichtungshersteller hergestellt sind, im allgemeinen nicht so angeordnet, daß sie derartig mit den Abtaster- Leiterplatten des Prüfeinrichtungsherstellers zusammenpassen. Aus diesem Grund führen die Prüfeinrichtungshersteller die Höhe ihrer eigenen Prüfgerät-Leiterplatten vorzugsweise größer aus als die Standardhöhe der VXI-Leiterplatte. Dadurch ist Platz zwischen der unteren Kante der Abtaster-Leiterplatte und den oberen Kanten der Prüfgerät-Leiterplatten (mit Standardhöhe) der anderen Vertreiber, wobei dann beispielsweise Koaxialkabelverbindungen zwischen den Leiterplatten hergestellt werden können.
Zur weiteren Vereinfachung ist in Fig. 2 nicht die großflächige herkömmliche Verbindung der VXI-Rückwandplatine 38 mit dem MXI-Bus dargestellt, über den der Computer 28 mit dem Abtaster 20 in Verbindung tritt. Wie oben ausgeführt, sendet der Computer Signale an die VXI- Rückwandplatine 38, und einige dieser entsprechend decodierten Signale werden an den Abtaster 20 weitergegeben, und zwar durch den Abtaster- Treiber 34, der in Fig. 2 dargestellt ist, und zwar in einer Ausführung als Leiterplatte, die paralle zu den Abtaster-Leiterplatten 46 und 48 ausgerichtet ist. Eine "Steckplatz-null"-Leiterplatte 52 stellt die Verbindungen zwischen der VXI-Rückwandplatine 38 und dem Abtaster-Treiber 34 her.
Die oberen Kanten der Abtaster-Leiterplatten 46 und 47 stellen Verbinder 54 und 56 bereit, die zusammen mit den entsprechenden Verbindern auf anderen nicht darstellten Abtaster-Leiterplatten einen Teil der Systemkontaktstifte 24 gemäß Fig. 1 enthalten. Ebenfalls angeordnet an den oberen Kanten der Abtaster-Leiterplatten 46 und 47 sind Verbinder 58 zum Befestigen von Koaxialkabeln, die beispielsweise vom externen Wellenformgenerator 16 gemäß Fig. 1 kommen. (Natürlich könnte der Wellenformgenerator so angeordnet sein wie die Treiber/Sensoren und das Voltmeter; d.h. er könnte zwischen die Abtaster-Leiterplatte und den VXI- Bus geschaltet sein.) Anhand einer Beschreibung der Verbindung zwischen den Systemkontaktstiften und den analogen Prüfgeräten, z.B. dem Wellenformgenerator 16 und dem digitalen Voltmeter 18, wird die vorliegende Erfindung nun dargestellt, obwohl die umfassenderen Prinzipien der Erfindung auch auf das Verbinden mit digitalen Prüfgeräten angewendet werden kann.
Fig. 3A und 3B stellen in schematischer Form einen Teil der Schaltfunktionen dar, die von der Abtaster-Leiterplatte 46 ausgeführt werden. Die sechzehn Kontaktpaare 68, die jeweils unten in Fig. 3A und 3B angeordnet sind, stellen Kontakte an den passenden Verbindern 51 (Fig. 2) dar, über die die Abtaster-Leiterplatte 46 mit acht Leitungswegverbindungspaaren in jeweils acht Folgen von vielen Verbindungen auf der Abtaster-Rückwandplatine 50 verbunden ist. (Die Abtaster-Rückwandplatine 50 transportiert außerdem de Abtaster-Steuersignale in Leitungen, die in Fig. 3A und 3B nicht dargestellt sind; d.h. die Abtaster-Rückwandplatine stellt einen Steuerbus sowie den Signalbus dar, der aus den Verbindungsfolgen besteht.) Jede Folge bildet einen Leitungsweg, der über die Länge des Abtaster-Busses 50 verläuft, wenn seine Teilverbindungen über Schalter auf den verschiedenen Abtaster-Leiterplatten in Reihe geschaltet sind, die, wie nachstehend erklärt wird, als Verbindungsmodule für diese Verbindungsfolgen fungieren. Eine erste Menge von Leiterverbindungen 70A-H (Fig. 3A) erstreckt sich zum Verbinder 51, und zwar vom nächsten Verbinder links auf der Abtaster-Pückwandplatine 50. Eine zweite Menge von Verbindungen 72A-H (Fig. 3B) erstreckt sich zum Verbinder 51, und zwar vom nächsten Verbinder rechts.
Der Zweck dieser Folge von Verbindungen besteht darin, Signale zwischen Systemkontaktstiften 24 auf einer Abtaster-Leiterplatte und analogen Prüfgeräten, auf die über eine andere Abtaster-Leiterplatte zugegriffen wird, zu transportieren. Die Voraussetzung für dieses Verfahren ist der Betrieb von Schaltern 74A-H, 76A-H und 78A-H, deren Betrieb nachstehend beschrieben wird, sowie von bestimmten anderen Schaltern, deren Betrieb später beschrieben wird.
Es wird angenommen, daß ein Wellenformgenerator, der mit einer Abtaster-Leiterplatte verbunden ist, die links auf der in Fig. 3A und 3B dargestellten Abtaster-Leiterplatte 46 angeordnet ist, ein Signal auf die Leiterverbindung 70A gelegt hat, wie später beschrieben wird. Es wird weiter angenommen, daß dieses Signal an einen der Systemkontaktstifte 24 auf der Abtaster-Leiterplatte, die in Fig. 3A und 3B dargestellt ist, weiterzugeben ist. Dieses Ergebnis wird erreicht durch Betätigen eines Erstverbindungs- und eines Zweitverbindungsschalters 74A und 76A und eines internen Schalter 78A, die alle der Verbindungsfolge zugeordnet sind, von der die Verbindung 70A ein Teil (die "Folge A") ist. Im einzelnen sind dann die Schalter 74A und 78A geschlossen, während der Schalter 76A offen bleibt. Ebenfalls offen ist der interne Schalter 78E, der der Folge E zugeordnet ist. Das Ergebnis dieser Schalterzustände besteht darin, daß das Signal von der Verbindung 70A zur oberen Schaltung in Fig. 3A und 3B gesteuert wird und nicht an die nächste Verbindung 72A in der Folge A weitergegeben wird.
Wir ändern nun die Annahme, so daß das Wellenformgeneratorsignal von einer Quelle auf der rechten Seite und nicht von einer Quelle auf der linken Seite kommt, aber dennoch für einen der Systemkontaktstifte 24 auf der Leiterplatte bestimmt ist, die in Fig. 3A und 3B dargestellt ist. Um dieses Ergebnis zu erreichen, bleiben die Zustände der internen Schalter 78A und 78E die gleichen, die Zustände des Erstverbindungs- und des Zweitverbindungsschalters 74A bzw. 76A werden jedoch umgekehrt. Die Schalter steuern dadurch das Signal von der Verbindung 72A zur oberen Schaltung und trennen die Verbindung 70A von der oberen Schaltung sowie von der Verbindung 72A.
Es wird nun angenommen, daß das Signal in einem Wellenformgenerator entsteht, der mit der Abtaster-Leiterplatte auf der rechten Seite der Leiterplatte in Fig. 3A und 3B verbunden ist, und daß sein Ziel die Abtaster-Leiterplatte auf der linken Seite der Leiterplatte in Fig. 3A und 3B ist; d.h. das Signal ist nicht für einen der Systemkontaktstifte 24 auf der Leiterplatte 26 gemäß Fig. 3A und 3B bestimmt. Um dieses Ergebnis zu erreichen, ist der interne Schalter 78A geöffnet, und der Erstverbindungsund der Zweitverbindungsschalter 74A bzw. 76A sind beide geschlossen, um die erste Verbindung 70A mit der zweiten Verbindung 72A über den gemeinsamen Knoten, mit dem die Schalter 70A und 72A verbunden sind, zu verbinden. Das heißt, die Leiterplatte, die in Fig. 3A und 3B dargestellt ist, stellt in der im andern Fall unterbrochenen Folge A, die die Verbindungen 70A und 72A aufweist, Durchgang her.
Schließlich wird angenommen, daß ein Wellenformgeneratorsignal von der oberen Schaltung in Fig 3A und 3B kommt, wie später beschrieben wird. Es wird weiter angenommen, daß dieses Signal an einen Systemkontaktstift 24 auf der Abtaster-Leiterplatte links von der Leiterplatte, die in Fig. 3A und 3B dargestellt ist, weitergegeben werden soll. Ferner wird angenommen, daß das Signal rach links entlang der Verbindungsfolge A, d.h. entlang der Verbindung 70A, weitergegeben werden soll. Um dieses Ergebnis zu erreichen, wird der interne Schalter 78E geöffnet, der interne Schalter 78A geschlossen, der Erstverbindungsschalter 74A geschlossen und der Zweitverbindungsschalter 76A geöffnet.
Das Ergebnis dieses Übertragungsprinzips besteht darin, das es die Länge des Signalweges automatisch so ändert, daß Abzweigleitungslängen minimiert werden. Insbesondere wenn Signale von einer Abtaster-Leiterplatte zu einer anderen übertragen werden sollen, werden nur die Abtaster- Busverbindungen, die zwischen diesen Leiterplatten angeordnet sind, verbunden; die anderen Abtaster-Busverbindungen werden von diesen Verbindungen getrennt, so daß trotz des gemeinsamen Weges, der sich aus einer Busorganisation ergibt, die Reflexionen, die sich im anderen Fall ergeben würden, vermieden werden.
Wir wenden uns nun der Matrixorganisation zu, die jeweils oben in Fig. 3A und 3B dargestellt ist. Diese Matrizen stellen vier parallele Baumstrukturen dar. Jede Baumstruktur hat jeweils einen von vier internen "Stamm"-Leitern 80A-D auf ihrer untersten Ebene. Ein Leiter 80A, der Stamm des ersten Baumes, ist den Verbindungsfolgen A und E zugeordnet. Ebenso ist der Leiter 80B den Folgen B und F zugeordnet. der Leiter 80C den Folgen C und G und der Leiter D den Folgen D und H.
Mit Hilfe von Baumschaltern 82-1A, 82-2A, 82-3A und 82-4A verzweigt sich der Stammleiter 80A auf der untersten Ebene des Baumes A in vier "Glied"-Leiter 84-1A, 84-2A, 84-3A und 84-4A auf der nächsthöheren Ebene. Die Gliedleiter 84-3A und 84-4A führen direkt zu Koaxialkabelleitern 58, während die Verbinder 84-1A und 84-2A sich beide weiter verzweigen. Mit Hilfe der Baumschalter 86-1A, 86-2A, 86-3A und 86-4A verzweigt sich beispielsweise der Gliedleiter 84-1A in vier "Zweig"-Leiter 88-1A, 88-2A, 88-3A und 88-4A. Jeder dieser Zweigleiter verzweigt sich wiederum in vier entsprechende Systemkontaktstifte 24. Mit Hilfe der Baumschalter 90-1A, 90- 2A, 90-3A und 90-4A verzweigt sich beispielsweise der Leiter 88-1A in vier entsprechende Systemkontaktstifte 24-1, 24-2, 24-3 und 24-4.
Mit Hilfe dieser und ähnlicher Glieder und Zweige kann der Stammleiter 80A mit jedem der Systemkontaktstifte 24 durch entsprechende Wahl von Schließungen von Schaltern verbunden werden. Da der Stammleiter 80A wiederum mit der linktan Verbindung 70A oder 70E oder der rechten Verbindung 72A oder 72E verbunden werden kann, können Signale in den Folgen A und E zu jedem der Systemkontaktstifte 24 gesteuert werden. Eine genaue Betrachtung von Fig. 3A und 3B läßt erkennen, daß jeder der anderen Stammleiter 80B, 80C und 80D ebenso über einen entsprechenden parallelen Baum mit jedem der Systemkontaktstifte 24 verbunden werden kann, so daß die Systemkontaktstifte zusätzlich mit den Verbindungsfolgen verbunden werden können, denen diese Stammleiter zugeordnet sind.
Die Stammleiter 80 können selektiv nicht nur mit den Systemkontaktstiften, sondern auch mit den analogen Prüfgeräten verbunden werden, mit denen der Abtaster verbunden ist. Schalter, z.B. der Schalter 82-3A, können einen Stammleiter mit einem Gliedleiter, z.B. dem Leiter 84- 3A, verbinden, der zu einem analogen Prüfgerät führt. Wenn die Leiterplatte 44 eine Analogprüfgerät-Leiterplatte ist, führt der Leiter 84-3A zu den Kontaktflächen der unteren Kante, die der Prüfgerät-Leiterplattenverbinder 48 (Fig. 2) aufnimmt. Um den Bereich von Merkmalen darzustellen, den eine Abtaster-Leiterplatte haben könnte, weist Fig. 3A jedoch Treiber-Sensor- Signalwege auf, die eine solche Abtaster-Leiterplatte, die mit der Treiber/Sensor-Leiterplatte verbunden ist, aufweisen würde. Bei einer solchen Abtaster-Leiterplatte werden die Analogprüfgerätewege, z.B. der Leiter 84-3A, mit dem an der oberen Kante befindlichen Stecker 58 verbunden, wobei in Fig. 3A eine solche Verbindung dargestellt ist.
Wenn eine Vielzahl von Abtaster-Leiterplatten eingesteckt sind, kann der Abtaster-Bus Verbindungen mit immerhin acht verschiedenen Prüfgeräten herstellen, obwohl die Systemkontaktstifte 24 an einer einzelnen Abtaster- Leiterplatte lediglich mit vier von ihnen gleichzeitig verbunden werden können. Dies bedeutet, daß beispielsweise in bezug auf den Systemkontaktstift 24-17 (Fig. 3B) die Leiter 88-5A, 88-5B, 88-5C und 88-5D die Anfänge der Wege darstellen, die die Prüfeinrichtung zu getrennten Prüfgeräten auf anderen Leiterplatten herstellt, wenn entsprechende Verbindungen hergestellt werden. Demzufolge kann mit Hilfe der Matrix- Schalter 90-17A, 90-17B, 90-17C und 90-17D der Prüfling-Leitungsweg 96-17, der dem Systemkontaktstift 24-17 zugeordnet ist, mit jedem der vier Prüfgeräteleitungswege verbunden werden, die mit entsprechenden Zweigleitern 88-5A, 88-5B, 88-5C und 88-5D beginnen.
Wie oben erwähnt, sind in Fig. 3A und 3B die Signalwege und andere Schaltungen dargestellt, die durch eine solche Abtaster-Leiterplatte bereitgestellt würde, die für eine Verbindung mit einer Treiber/Sensor- Leiterplatte bestimmt ist, die eine Gruppe von digitalen Prüfgeräten, z.B. Treiber/Sensoren, enthält. Auf einer solchen Abtaster-Leiterplatte ist jeder der Systemkontaktstifte 24 nicht nur mit den analogen Prüfgeräten verbindbar, mit denen der Verbinder 58 und die Abtaster-Leiterplatte 50 eine Verbindung herstellen, sondern auch mit einem entsprechenden spezifischen Treiber/Sensor auf der Leiterplatte 44. (Obwohl das Mehrfachnutzungsverfahren, das hier für analoge Prüfgeräte dargestellt worden ist, auch auf digitale Prüfgeräte anwendbar ist, nutzt die dargestellte Ausführungsform die digitalen Prüfgeräte nicht mehrfach, weil sie für Anwendungen bestimmt ist, bei denen nur geringe Hardwareeinsparungen daraus entstehen würden.) Beispielsweise wird durch das Schließen eines Schalters 102-1 der Systemkontaktstift 24-1 mit einem Leiter 100-1 verbunden, der zu einem Treiber/Sensor auf der Leiterplatte 44 führt. Zusätzlich kann eine Überspannungsschutzschaltung, die auf der Leiterplatte 46 angeordnet ist, aber nicht in den Zeichnungen dargestellt ist, mit dem Systemkontaktstift 24-1 verbunden werden, und zwar durch Betätigung eines Schalters der in Fig. 3A nicht dargestellt ist, aber vorgesehen ist als Schalter 104 in Fig. 6. Um nichtverwendete Prüfling- Prüfpunkte zu trennen und Abzweigleitungslängen zu minimieren, wenn diese verschiedenen Wahlmöglichkeiten genutzt werden, stellt die Leiterplatte außerdem weitere Schalter 106-1 und 108-1 bereit.
Für jeden der zweiunddreißig Systemkontaktstifte 24 muß deshalb die Abtaster-Leiterplatte 46 acht Schalter aufweisen: einen Treiber/Sensor- Schalter, z.B. den Schalter 102-1, einen Überspannungsschutzschalter, z.B. den Schalter 104-1 (Fig. 6), zwei Trennschalter. z.B. die Schalter 106-1 und 108-1 und vier Matrix/Baumschalter. z.B. die Schalter 90-1A, 90-1B, 90- 1C und 90-1D. Diese sind zusätzlich zu den Baumschaltern der unteren Ebene und den Schaltern zum Wählen des Modus der Verbindung mit dem Abtaster-Bus 50 erforderlich.
Der Abtaster stellt diese große Anzahl von Schaltern als mechanische Relais bereit, die aufgrund ihrer Größe Entwurfs-und Abzweigleitungslängenprobleme darstellen können. Ein Aufbau, wie er in Fig. 4 dargestellt ist, vermindert sowohl die Entwurfs- als auch die Abzweigleitungslängenprobleme, indem sich der Entwurf in die dritte Dimension erstrecken kann. Die resultierende Anordnung vereinfacht das Entwurfsproblem, damit der Entwickler mehr Kanäle, als ein entsprechend großer zweidimensionaler Entwurf es erlauben würde, bereitstellen kann, und sie setzt die Abzweigleitungslänge auf einen Bruchteil herab, der erforderlich ist, um den in Fig. 3A und 3B dargestellten flexiblen Entwurf bereitzustellen.
Fig. 4 stellt repräsentative Teile der Abtaster-Leiterplatte 46 mit zwei Verbindern 110 und 112 dar, mittels denen sie auf die Treiber/Sensor- Leiterplatte 44 gesteckt wird. Fig. 4 stellt außerdem den Verbinder 51 dar, mit dem die Leiterplatte 46 in den Abtaster-Bus 50 gesteckt wird. Die verschiedenen Schichten der (mehrschichtigen) Leiterplatte 46 führen zu den vielen Leitungswegen, die in Fig. 3A und 3B dargestellt sind.
Die Schalter, die alle als mechanische Relais vorgesehen sind, sind jedoch auf Zusatzleiterplatten 114 angeordnet, die wiederum auf der Hauptleiterplatte 46 angeordnet sind und sich quer von ihrer Oberfläche weg erstrecken. Es gibt fünfzig Zusatzleiterplatten, die mit 114-1 bis 114-50 bezeichnet sind, von denen Fig. 4 lediglich sieben zeigt. Die Leiterplatten 114-1 bis 114-46 enthalten jeweils acht Relais. Die Leiterplatten 114-47 bis 114-50 enthalten jeweils sechs Relais.
Jede Leiterplatte enthält also Schaltungen, z.B. die integrierten Schaltungen 116 und 118 auf der Leiterplatten 114-10, zum Steuern der Relais auf dieser Zusatzleiterplatte. Die Schaltungen, die auf der Hauptleiterplatte 46 vorgesehen, aber nicht in den Zeichnungen dargestellt sind, empfangen mit Hilfe des Verbinders 51 an sie gebundene Anweisungen vom Abtaster-Bus 50, der wiederum diese Signale vom Computer 28 über den Abtaster-Treiber 34 (Fig. 2), die "Steckplatz-null"-Leiterplatte 52 (Fig. 2) und die Busse 36 und 38 (Fig. 1) empfängt. Die Schaltungen empfangen Signale vom Computer 28, der die Zustände festlegt, die die Relais annehmen sollen, und er steuert die Relais derartig, daß sie die richtigen Zustände annehmen.
Die ersten acht Zusatzleiterplatten 114 haben Funktionen, die bisher nicht beschrieben worden sind und nicht in Fig. 3A und 3B dargestellt sind. Fig. 5 zeigt die Verbindung der nächsten vier Leiterplatten 114-9, 114-10, 114-11 und 114-12, die sechzehn Relais 90-1A bis 90-1D, 90-2A bis 90-2D, 90-3A bis 90-3D und 90-4A bis 90-4D enthalten, die die Systemkontaktstifte 24-1, 24-2, 24-3 und 24-4 mit den Zweigleitern 88-1A bis 88-1D verbinden. Wie Fig. 5 zeigt, enthält die Hauptleiterplatte Zweigleitungswege 88-1A, 88-1B. 88-1C und 88-1D, mit denen entsprechende Anschlüsse auf jeder der Zusatzleiterplatten 114-9 bis 114-12 verbunden sind.
Fig. 6, die eine schematische Darstellung der Schaltverbindungen auf der Leiterplatte 114-9 ist, stellt diese Anschlüsse 120 auf der Leiterplatte 114-9 dar und zeigt, daß sie zu den Matrix-Schaltern 90-1A, 90-1B, 90-1C und 90-1D führen, die die Zusatzleiterplatte 114-9 bereitstellt. Ein weiterer Anschluß 122 verbindet das Trennrelais 106-1 mit dem Systemkontaktstift 24-1 über die Hauptleiterplatte, während noch ein weiterer Anschluß 124 das Relais 102-1 mit dem Treiber/Sensor-Kontaktstift 100-1 über die Hauptleiterplatte verbindet. Weitere Anschlüsse 126 und 128 stellen Verbindungen zwischen der Zusatzleiterplatte 114-9 und der Überspannungsschutzschaltung auf der Hauptleiterplatte 46 her.
Der besseren Übersichtlichkeit wegen sind in Fig. 6 die Relaistreiber- und anderen Steuerverbindungen, die zum Interpretieren und Aufbewahren von Anweisungen in bezug auf die erforderlichen Relaiszustände nötig sind, weggelassen. Durch Herausheben dieser Verbindungen sowie der in Fig. 6 dargestellten Verbindungen aus der Ebene der Hauptleiterplatte 46 wird der Leitungswegentwurf stark vereinfacht und werden, wie man später noch ausführlicher sehen kann, die Abzweigleitungslängen, die erforderlich sind, um die Vielseitigkeit der Schaltung zu erreichen, verringert.
Wir kehren nun zu Fig. 5 zurück. Die Zusatzleiterplatten 114-10. 114- 11 und 114-12 sind identisch mit der Leiterplatte 114-9; jede ermöglicht das Schalten, das erforderlich ist, um ihren zugehörigen Systemkontaktstift 24 mit einem der Bäume über ihre entsprechenden Zweigleiter 88-1A, 88-1B, 88-1C und 88-1D zu verbinden, von denen jeder sich zu vier Systemkontaktstiften verzweigt. Um Verbindungen für alle zweiunddreißig Systemkontaktstifte herzustellen, wird die Schaltung gemäß Fig. 5 achtmal (4 x 8 = 32) nachgebildet. Die Ausgänge dieser Gruppen von Schaltern sind acht Vier-Leiter-Gruppen, z.B. die Gruppe 88-1 gemäß Fig. 5, von denen jede vier entsprechende Zweigleiter enthält, einen für jeden der vier Bäume. Fig. 7 zeigt vier dieser Vier-Leiter-Gruppen 88-1, 88-2, 88-3 und 88-4, die zu zwei Zusatzleiterplatten 114-17 und 114-18 führen. Die anderen vier Vier-Leiter-Gruppen führen ebenso zu den fünfunddreißig und sechsunddreißig Zusatzleiterplatten 114, de nicht in den Zeichnungen dargestellt sind. Diese vier Leiterplatten enthalten die Relais 86, die die Zusammenfassung von den Zweigleitern zu der Gliedleitern 84 ermöglichen.
Fig. 8 ist eine schematische Darstellung der internen Schalteranordnung auf der Zusatzleiterplatte 114-17. Die Anschlüsse 130 der Zusatzleiterplatte 114-17 empfangen den A-Baum-Leiter von den vier Zweig- Leitergruppen, die zu den Leiterplatten 114-17 und 114-18 führen, während die Anschlüsse 132 dieser Leiterplatte, die C-Baum-Leiter von diesen Gruppen empfangen. Entsprechende Anschlüsse auf der Leiterplatte 114-18 empfangen die B-Baum- bzw. D-Baum-Leiter von diesen Gruppen. Das identische Zusatzleiterplattenpaar, das die anderen vier Zweigleitergruppen empfängt, trennt die A-, B-, C-, und D-Leiter auf gleiche Weise auf.
Die Leiterplatte 114-17 faßt ihre acht Zweige zu zwei Gliedern zusammen, wie es aus der schematischen Darstellung in Fig. 8 hervorgeht, in der die Relais entsprechend den Bezugszeichen, die in Fig. 3A und 3B angewendet werden, bezeichnet werden.
Fig. 9 stellt eine Zusatzleiterplatte 114-45 dar, deren Anschlüsse 138 mit dem Gliedleiter 84-1A, der vom Anschluß 134 (Fig. 8) der Zusatzleiterplatte 114-17 kommt, mit dem Gliedleiter 84-2A, der von dem entsprechenden Anschluß auf der fünfunddreißigsten Zusatzleiterplatte kommt, und zwei Leitungen 84-3A und 84-4A, die von zwei der Koaxialkabelverbinder 58 kommen, verbunden sind. Die Leiterplatte 114-45 faßt alle A-Baum-Gliedleiter zu dem A-Baum-Stammleiter 80A zusammen. Die Leiterplatte 114-45 empfängt auch alle C-Baum-Gliedleiter an ihren Anschlüssen 140 und faßt sie zum C-Baum-Stammleiter 80C zusammen. Die Leiterplatte 114-45 ist intern identisch mit der Leiterplatte 114-17, die in Fig. 8 dargestellt ist, doch Fig. 10 stellt ihre internen Verbindungen schematisch dar, um zu zeigen, wie ihre Relais denen in Fig. 3A und 3B dargestellten entsprechen.
Die sechsundvierzig Zusatzleiterplatten, die nicht in den Zeichnungen dargestellt sind, führen eine ähnliche Zusammenfassungsfunktion für den Bund D-Baum aus.
Wie Fig. 3A und 3B zeigen, kann jeder der "Stamm"-Leiter 80A-D selektiv mit zwei Verbindungen in jeder der beiden entsprechenden Verbindungsfolgen verbunden werden. Eine getrennte Zusatzleiterplatte für jeden Baum stellt die Relais bereit, die dieses Schaltvorgang durchführen. Fig. 11 und 12 stellen eine der Zusatzleiterplatten 114-50 dar, deren Relais diesen Schaltvorgang für den A-Baum durchführen. Die Leiterplatte 114-50 ist intern identisch mit der siebenundvierzigsten, achtundvierzigsten und neunundvierzigsten Leiterplatte, die jeweils die gleichen Funktionen für den D-, C- bzw. B-Baum ausführen. Wie Fig. 11 zeigt, ist ein allgemeiner Anschluß 146 mit dem Stammleiter 80A des A- Baumes verbunden. Fig. 12 zeigt die Verbindungen mit den Relais innerhalb der Leiterplatte 114-50, wobei gezeigt wird, daß sie die Relais 74A und E, 76A und E und 78A und E enthält, deren Funktionen oben in Verbindung mit Fig. 3A beschrieben worden sind. Ein Zusatzleiterplattenanschluß 148 stellt die Verbindung vom Relais 74A zum Leiterweg auf der Hauptleiterplatte her, der zum Hauptleiterplattenanschluß 68 führt, über den die Hauptleiterplatte mit der Verbindung 70A verbunden wird. Ebenso stellen die Anschlüsse 150, 152 und 154 die Verbindungen zu den Verbindungen 72A, 70E bzw. 72E her.
Wenn wir nochmals Fig. 3A und 4 betrachten, kann man die besonderen Vorteile der dreidimensionalen Schalterorganisation erkennen. Wie Fig. 3A zeigt, bilden die sechzehn Relais 90-1A bis 90-1D, 90-2A bis 90-2D, 90-3A bis 90-3D und 90-4A bis 90-40D eine Kreuzungspunktmatrix von Schaltern, die das ausführt, was man mit reziproker Baumverarbeitung bezeichnen kann: Es kann nicht nur ein Zweig 88-1 eines gegebenen Baumes mit irgendeinem der vier Systemkontaktstifte 24-1 bis 24-4 verbunden werden, sondern jeder dieser Systemkontaktstifte kann auch mit dem obersten Zweig 88-1 irgendeines der vier Bäume verbunden werden.
Jede dieser Wahlmöglichkeiten führt zu Übertragungsabzweigleitungen; d.h. obwohl ein Hauptweg über den geschlossenen Schalter gebildet wird, zweigt ein Abzweigleitungsweg vom Hauptweg zu den offenen Schaltern ab. Es ist wichtig, diese Abzweigleitungslängen kurz genug zu halten, damit die Hin- und Rücklaufzeit in ihnen im Vergleich mit den Anstiegszeiten der Signale, die das System verarbeiten soll, kurz ist.
Um das Abzweigleitungsproblem zu verstehen, das die Kreuzungspunktmatrizen darstellen, wird angenommen, daß die Relais so eingestellt werden, daß der Systemkontaktstift 24-4 mit dem A-Baum zu verbinden ist. Dies bedeutet, daß das Relais 90-4A geschlossen wird, während die Relais 90-4B, 90-4C und 90-4D offen sind. Demzufolge ist eine Abzweigleitung am Leiter 96-4 vorhanden, die, wie Fig. 4 zeigt, T-förmig ist. Im einzelnen tritt der Signalweg, der den Leiter 96-4 einschließt, im unteren Teil der Leiterplatte 114-12 auf und verzweigt sich, wenn er den oberen Teil dieser Leiterplatte erreicht. Das Signal soll auf linken Seite des Relais 90-4A weitergeführt werden, wo es zum Zweigleiter 88-1A geführt wird. Doch das Signal läuft auch nach rechts weiter, bis es das offene Relais 90-4D erreicht, das es reflektiert. Diese Strecke, d.h. die Strecke von der Verzweigung bis zum offenen Relais und zurück, muß unter einem Minimum gehalten werden, das von der kürzesten Signalanstiegszeit bestimmt wird, die das System verarbeiten muß. Da die langgestreckten Relais in Längsrichtung parallel angeordnet sind, kann der Leiter 96-4 sich in vier Relais verzweigen, ohne daß die Abzweigleitungslänge übermäßig groß wird.
Das gleiche Ergebnis könnte natürlich auch erreicht werden, wenn diese Relais auf der Hauptleiterplatte 46 und nicht auf der Zusatzleiterplatte 114-9 angeordnet würden. Wegen der reziproken Art der Baumverzweigung treten die Abzweigleitungen jedoch nicht nur mm Kontaktstiftleiter 96-4 auf der entsprechende Zweigleiter der vier Bäume überspannt, sondern auch mm Zweigleiter 88-1A, der vier Kontaktstiftleiter überspannt, die auf verschiedenen entsprechenden Zusatzleiterplatten 114-9 bis 114-12 vorhanden sind.
Obwohl das vom Systemkontaktstift 24-4 (Fig. 3A) empfangene Signal von der unteren Seite des Relais 90-4A auf der Leiterplatte 114-12 zur rechten Seite entlang dem Leiter 88-1A zur Leiterplatte 114-17 laufen soll, läuft es auch zur linken Sete entlang dem Leiter 88-1A, bis es das offene Relais 90-1A auf der Zusatzleiterplatte 114-9 erreicht, von dem es nach rechts reflektiert wird. Es st wichtig, daß diese Reflexionszeit kurz ist, und deshalb ist es auch wichtig, daß die Abzweigleitungslänge, die durch die Strecke zwischen den entsprechenden Enden der Relais 90-1A und 90-4A bestimmt wird, kurz ist. Es wäre in einem zweidimensionalen Entwurf praktisch unmöglich, dieses Ziel zu erreichen und die Abzweigleitung im Zweigleiter 88-1A außerdem noch kurz zu halten. In einem dreidimensionalen Entwurf können die Abzweigleitungen an beiden Leitern jedoch gleichzeitig kurz gehalten werden, indem Zusatzleiterplatten 114-9 bis 114-12 an ihren Kanten physisch parallel und relativ eng aneinander angeordnet werden. Der dreidimensionale Entwurf führt also zu einer höheren Packungsdichte und somit zu kürzeren Signalabzweigleitungen.
Durch Nutzung der Lehren der vorliegenden Erfindung kann man somit die Flexibilität, die zur Vermeidung von unnötige Investitionen in Prüfeinrichtungshilfsmittel erforderlich ist, erreichen und gleichzeitig die hohe Leistungsfähigkeit, die zum Testen von Hochgeschwindigkeitsschaltungen erforderlich ist, erreichen. Die vorliegende Erfindung stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Technik dar.

Claims

1. Automatische Schaltungsprüfeinrichtung (10) mit:

Systemkontaktstiften (24), die zum Verbinden mit Prüfpunkten in einer zu prüfenden Vorrichtung (12) geeignet sind;

Meßgeräten (14, 16, 18) zum Erzeugen von Signalen oder zum Überwachen von an diese angelegten Signalen;

mindestens drei Verbindungsmodulen (74A-H, 76A-H, 78A-H), von denen jeweils mindestens drei mindestens einem entsprechenden aus einer Vielzahl von Prüfeinrichtungshilfsmitteln (14, 16, 18, 24) zugeordnet sind, wobei mindestens eines der Prüfeinrichtungshilfsmittel ein Systemkontaktstift (24) und mindestens ein anderes der Prüfeinrichtungshilfsmittel eines der Meßgeräte (14, 16, 18) ist; und

einer Steuerschaltung (28, 30, 34), die zum selektiven Annehmen eines aus einer Vielzahl von Steuerzuständen eingerichtet ist;

dadurch gekennzeichnet, daß:

A) die Prüfeinrichtung ferner einen Signalbus (50) mit mindestens einer Busleitung aufweist, wobei mindestens eine der Busleitungen unterbrochen ist, um eine geordnete Serie von Verbindungen (70A-H, 72A-H) zu bilden, wobei jede der Verbindungen ein erstes und ein zweites Ende hat, die sich gegenüberliegen;

B) jedes der Verbindungsmodule (74A-H, 76A-H, 78A-H) einem entsprechenden Paar erster (70A-H) und zweiter (72A-H) benachbarter Verbindungen zugeordnet ist, die mit dem zweiten Ende der ersten Verbindung des ihm zugeordneten Paares und mit dem ersten Ende der zweiten Verbindung des ihm zugeordneten Paares verbunden werden, wobei jedes Verbindungsmodul in einem ersten, zweiten und dritten Modulzustand betriebsfähig ist, so daß:

i. in seinem ersten Modulzustand jedes Verbindungsmodul das zweite und das erste Ende der ersten bzw. der zweiten Verbindung eines Paares von ihm zugeordneten Verbindungen miteinander koppelt, um Durchgang zwischen diesen Verbindungen herzustellen, sie jedoch von jedem ihm zugeordneten Prüfeinrichtungshilfsmittel zu trennen;

ii. in seinem zweiten Modulzustand jedes Verbindungsmodul das zweite Ende der ersten ihm zugeordneten Verbindung mit einem ihm zugeordneten Prüfeinrichtungshilfsmittel verbindet und das erste Ende der zweiten ihm zugeordneten Verbindung vom ersten Ende und von jedem ihm zugeordneten Prüfeinrichtunghilfsmittel trennt; und

iii. in seinem dritten Zustand jedes Verbindungsmodul das erste Ende der zweiten ihm zugeordneten Verbindung mit einem ihm zugeordneten Prüfeinrichtungshilfsmittel koppelt und das zweite Ende der ersten ihm zugeordneten Verbindung von jedem ihm zugeordneten Prüfeinrichtungshilfsmittel und von der zweiten ihm zugeordneten Verbindung trennt; und

C) jeder aus der Vielzahl von Steuerzuständen der Steuerschaltung einem anderen Paar von Verbindungsmodulen zugeordnet ist; und

D) die Steuerschaltung eines der zugeordneten Paare von Verbindungsmodulen in seinen zweiten Zustand, den anderen in seinen dritten Zustand und alle Verbindungsmodule zwischen den Modulen, die diesem Steuerzustand zugeordnet sind, in ihre ersten Zustände schaltet, wodurch in jedem Steuerzustand die Prüfeinrichtung einen Signalweg zwischen Prüfeinrichtungshilfsmitteln, die den Verbindungsmodulen zugeordnet sind, die diesem Steuerzustand zugeordnet sind, herstellt, während sie diese Hilfsmittel von Verbindungen im Bus jenseits des Teils davon trennt, wobei die Verbindung zwischen den Verbindungsmodulen, die diesem Steuerzustand zugeordnet sind, hergestellt wird.

2. Automatische Schaltungsprüfeinrichtung nach Anspruch 1. wobei:

A) eine Vielzahl von Busleitungen eines Signalbusses (50) unterbrochen werden, um jeweils eine Vielzahl von geordneten Serien von Verbindungen (70A-H, 72A-H) mit jeder der Verbindungen mit einem ersten (70A-H) und einem zweiten (72A-H) Ende, die sich gegenüberliegen, zu bilden; und

B) jeder Verbindungsmodul (74A-H, 76A-H, 78A-H) einem Paar erster und zweiter benachbarter Verbindungen in der Serie von Verbindungen, das Teil einer Busleitung (z.B. 70A und 72A) ist, zugeordnet ist und jeweils Paaren erster und zweiter benachbarten Verbindungen in der Serie von Verbindungen zugeordnet ist, die Teile von anderen Busleitungen (z.B. 70B und 72B, 70C und 72C, 70D und 72D) sind, wobei der Verbindungsmodul mit dem zweiten Ende der ersten Verbindung jedes ihm zugeordneten Paares und mit dem ersten Ende der zweiten Verbindung jedes ihm zugeordneten Paares verbunden wird; und

C) jedes Verbindungsmodul in einem ersten, zweiten und dritten Modulzustand mit jeder der geordneten Serien von Verbindungen, der er zugeordnet ist, betriebsfähig ist.

3. Automatische Schaltungsprüfeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit:

A) einer im allgemeinen ebenen Scanner-Rückwandplatine (50), die den Signalbus darstellt; und

B) einer Vielzahl von im allgemeinen ebenen Leiterplatten (46, 47), die mit der Scanner-Rückwandplatine so verbunden sind, daß sie sich quer zu dieser erstrecken, wobei jede Leiterplatte einen anderen der Verbindungsmodule darstellt.

4. Automatische Schaltungsprüfeinrichtung nach Anspruch 1 oder 3, wobei jedes Modul aufweist:

A) einen gemeinsamen Knoten;

B) einen internen Knoten, der durch dieses Modul mit ihm zugeordneten Prüfeinrichtungshilfsrmittel verbindbar ist;

C) einen Erstverbindungsschalter, der jeder ersten Verbindung zugeordnet ist, die diesem Modul zugeordnet ist, und der zwischen die zugeordnete erste Verbindung und den gemeinsamen Knoten geschaltet ist, wobei der Erstverbindungsschalter im ersten und im zweiten Zustand dieses Moduls geschlossen ist und in seinem dritten Zustand geöffnet ist;

D) einen Zweitverbindungsschalter, der der zweiten Verbindung zugeordnet ist, der dieser Modul zugeordnet ist, und der zwischen die zugeordnet zweite Verbindung und den gemeinsamen Knoten geschaltet ist, wobei der Zweitverbindungsschalter im ersten und im dritten Modulzustand dieses Moduls geschlossen ist und in seinem zweiten Modulzustand geöffnet ist; und

E) einen internen Schalter, der zwischen den gemeinsamen Knoten und den internen Knoten geschaltet ist, wobei der interne Schalter im ersten Modulzustand dieses Moduls geöffnet ist und in seinem zweiten und dritten Modulzustand geschlossen ist.

5. Automatische Schaltungsprüfeinrichtung nach Anspruch 4, wobei jeder Modul ferner aufweist:

A) einen gemeinsamen Knoten, der jeder Serie von Verbindungen zugeordnet ist; und

B) einen internen Schalter (78A-H), der jeder Serie von Verbindungen zugeordnet ist und zwischen den gemeinsamen Knoten, der dieser Serie von Verbindungen zugeordnet ist, und den internen Knoten, der dieser Serie von Verbindungen zugeordnet ist, geschaltet ist, wobei jeder interne Schalter im ersten Modulzustand geöffnet ist und im zweiten und dritten Zustand geschlossen ist; und ferner ist

C) der Erstverbindungsschalter (74A-H), der jeder ersten Verbindung (70A-H) gehört, die diesem Modul zugeordnet ist, zwischen die zugeordnete erste Verbindung (70A-H) und den gemeinsamen Knoten, der der Serie zugeordnet ist, von der die zugeordnete erste Verbindung ein Teil ist, geschaltet, wobei jeder Erstverbindungsschalter im ersten und im zweiten Zustand dieses Moduls, die den Serienverbindungen zugeordnet sind, zu denen die erste Verbindung gehört, der dieser Erstverbindungsschalter zugeordnet ist, geschlossen ist und in seinem dritten Zustand, der dieser gleichen Serie von Verbindungen zugeordnet ist, geöffnet ist; und

D) der Zweitverbindungsschalter (76A-H), der jeder zweiten Verbindung (72A-H) zugeordnet ist, der dieser Modul zugeordnet ist, zwischen die zugeordnete zweite Verbindung und den gemeinsamen Knoten, der der Serie von Verbindungen zugeordnet ist, von der die zugeordnete zweite Verbindung ein Teil ist, verbunden, wobei der Zweitverbindungsschalter im ersten und im zweiten Modulzustand dieses Moduls, der der Serie von Verbindungen zugeordnet ist, zu der die zweite Verbindung gehört, der dieser Zweitverbindungsschalter zugeordnet ist, geschlossen ist und in seinem zweiten Modulzustand, der dieser gleichen Serie von Verbindungen zugeordnet ist, geöffnet ist.