JP3275952B2 - ディジタル論理回路のテスト回路 - Google Patents

ディジタル論理回路のテスト回路

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はディジタル論理回路
(以下、論理回路と称する)に関し、特に論理回路の良
否を判定するためのテスト回路に関する。
【0002】
【従来の技術】論理回路において、その動作が正常であ
るかをテストすることは重要である。
【0003】従来、論理回路のテストは一般的に、外部
からテストパタンを入力し、これに対する出力パタンを
解析することによって回路をテストする方法がとられて
いる。
【0004】特に、半導体集積回路(以下、LSIと称
する)のテストにおいて、回路の状態を観測しようとす
るとき、最も簡単な方法は観測したい内部ノードを直接
外部ピンに接続することである。しかし、LSIのパッ
ケージにおいて入出力ピンの数は有限個であり、内部ノ
ードをすべて外部に取り出すのは不可能である。
【0005】そこで、内部ノードの観測性を高めるため
に、スキャンパス法が考えられている。
【0006】図6に論理回路のテスト回路の第1従来例
として最も基本的なスキャンパス法を示す。これは回路
中のフリップフロップ(以下、FFと称する)を図示の
ようにスキャンパスレジスタ201,202,203,
204に置き換え、直列に接続することで実現される。
スキャンパスレジスタ201,202,203,204
は図7に示すように、通常のFFが持つ、DI(データ
イン)、DO(データアウト)、CK(クロック)端子
以外に、TS(テスト)、SI(シフトイン)、SO
(シフトアウト)端子を持ち、マルチプレクサ210と
FF211とから構成されている。通常のモード時に
は、マルチプレクサ210はDIを出力し、スキャンパ
スレジスタは通常のFFとして機能する。テストモード
になるとマルチプレクサ210はSIを出力し、図6に
示すようにスキャンパスレジスタ201,202,20
3,204のSI,SO端子を直列接続することで、ス
キャンパスレジスタはシフトレジスタとして機能する。
スキャンパスレジスタの最終段204のSO端子を観測
点として、外部端子であるSHIFTOUT端子205
に出力し、テストモードにおいて、クロックをスキャン
パスレジスタに入力することにより、内部のFFの値を
順次、観測することができる。
【0007】また、図8にテスト回路の第2従来例を示
す。
【0008】第2従来例の構成は、第1従来例と同様、
回路中のFFをスキャンパスレジスタ301,302,
303,304に置き換え、直列に接続することで、実
現できる。
【0009】スキャンパスレジスタ301,302,3
03,304は、図9に示すように、第1のFF311
と第2のFF310とマルチプレクサ312および31
3とから構成されている。スキャンパスレジスタにおい
て、論理回路の状態を記憶する第1のFF311はDI
データを記憶してDOに出力する。第2のFF310は
TSがアクティブのとき、SIのデータを記憶する。マ
ルチプレクサ312はFF310のQ端子のデータがア
クティブのときに、FF311のQ端子のデータを出力
し、インアクティブのときSIを出力する。マルチプレ
クサ313はTSがアクティブのときFF310のQ端
子のデータをSOに出力し、インアクティブのときマル
チプレクサ312の出力をSOに出力する。
【0010】以下に図8の従来例の動作について図10
のタイミングチャートを参照して説明する。
【0011】図8は内部に4個のスキャンレジスタ30
1,302,303,304を持つ回路の例である。
今、スキャンレジスタ303のDOのデータを外部から
観測する場合を考える。
【0012】図10に示すようにTEST端子81をア
クティブするのと同時に1クロック間SHIFTIN端
子をアクティブする。(ただし、すべての第2のFF3
10はリセットされているものとする。)シフト動作に
より、観測したいスキャンレジスタ303の第2のFF
310がセットされるまでTEST端子81をアクティ
ブ(この場合は3クロック。)に保つ。以上の作業によ
り、スキャンレジスタ301,302,303,304
中の第2のFF310のみがセットされた状態になり、
また選択されたことになる。
【0013】TEST端子81をインアクティブしたと
ころで、テストしたいプログラム、パタン等を回路に入
力する。このときスキャンレジスタ303のSOには観
測しようとするスキャンレジスタ303のDOと等しい
データが出力される。また、スキャンレジスタ304の
SOはスキャンレジスタ304のSIと等しい値が出力
されるため、SHIFTOUT端子82でスキャンレジ
スタ303のDOの値を観測することができる。
【0014】他のスキャンレジスタのデータを観測する
ときも同様に観測したいスキャンレジスタの第2のFF
をセットすることで、実現できる。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のテスト
回路は、図8で示すスキャンパス法では、テストモード
においては、内部のFFはシフトレジスタ動作をしてい
るため、すべてのFFのデータを出力端子へ出力するま
で、プログラムの実行を停止しなければならず、スキャ
ンデータのビット数、および入力するテストのパターン
数等が増大すればするほど、テストタイムも増大すると
いう欠点がある。
【0016】また、図8の方法では、リアルタイムに論
理回路動作のテストを行うことが可能であるが、1つの
スキャン回路で1ビットだけのみしか観測できないとい
う欠点がある。
【0017】本発明の目的は、論理回路の良否を判定す
るためのテストを行う際、すべてのスキャンデータの結
果を出力端子に反映させ、さらに、テストタイムの増加
を防ぐ論理回路のテスト回路を提供することである。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明のディジタル論理
回路のテスト回路は、被テスト論理回路の複数の出力信
号を各々対応するレジスタでラッチし、ラッチした信号
をクロック信号により1ビット毎に次段のレジスタに出
力し最終段のSHIFT OUT端子の出力信号を正し
い値と比較することでディジタル論理回路の良否を判定
するテスト回路において、SHIFT IN端子のある
レジスタの場合は、前記ラッチした信号と前記SHIF
T IN端子の入力信号との論理演算を行い、又前段に
レジスタがある場合は、前記ラッチした信号と前段レジ
スタの論理演算手段の出力信号との論理演算を行い、前
記ラッチした信号にかえて前記演算結果を次段のレジス
タに出力し、最終段のSHIFT OUT端子の出力信
号で全レジスタの値を用いて論理演算された信号をシリ
アル出力する。
【0019】Nを2以上の整数として、被テスト論理回
路の出力データを保持する第1の保持手段と、第1の保
持手段に対応して設けられた第2の保持手段と、第1の
保持手段および第2の保持手段の出力信号を入力として
演算を行う演算手段とを含むN個の第1の回路を有し、
Mを1以上、N−1以下の整数として、M番目の第1の
回路の演算手段の出力信号M+1番目の第1の回路の
第2の保持手段の入力信号とすることによって、N個の
第1の回路が直列に接続され、1番目の第1の回路の第
2の保持手段の入力信号を任意の固定値とし、システム
クロック周期毎に出力される前記被テスト論理回路の出
力信号をもとに、前記クロック周期毎に演算を行いなが
らシフト動作を繰返してN番目の第1の回路の演算手段
の演算結果を観測用外部端子に出力するものを含む。
【0020】
【0021】前記第1、第2の保持手段がともにフリッ
プフロップであり、前記演算手段が排他的論理和であっ
てもよい。
【0022】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
【0023】図1は本発明の論理回路のテスト回路の一
実施形態の回路図、図2は図1のレジスタ101,10
2,103,104の回路図、図3は図1のテスト回路
の動作を示すタイミングチャート図、図4は図3のDI
にある任意のデータを入力した場合のタイミングチャー
ト図、図5は図4のDIにある任意の故障データが入力
された場合のタイミングチャート図である。
【0024】この実施形態のテスト回路は、m(mは自
然数)ビットの入力端子1とn(nは自然数)ビットの
出力端子2を持ち、論理回路部3および4と、レジスタ
101,102,103および104とから構成されて
いる。レジスタ101,102,103および104は
それぞれCK端子によってクロック(CLOCK)端子
5に接続され、またSI,SO端子によって直列接続
されている。レジスタ101の端子SIはSHIFTI
N端子6に接続されL(ロウ)が入力されている。レジ
スタ104のSO端子は外部端子であるSHIFTOU
T端子7に接続されている。
【0025】レジスタ101,102,103および1
04は図2に示すように、第1のFF111と第2のF
F110と排他的論理和112とからなる共通した構成
をもっている。
【0026】第1のFF111は論理回路部3の状態を
記憶するFFで、DIのデータを記憶しDOに出力す
る。第2のFF110はSIのデータを記憶する。排他
的論理和112はFF110とFF111を入力し、S
Oに結果を出力する。
【0027】以下、図3のタイミングチャートにより、
このテスト回路の動作を説明する。
【0028】論理回路部3より出力され、レジスタ10
1,102,103,104の第1のFF111に記憶
されたデータをそれぞれDI1,DI2,DI3,DI
4とし、排他的論理和112で演算を行ったデータをそ
れぞれEOR1,EOR2,EOR3,EOR4とし、
および演算結果を記憶する第2のFF110のデータを
それぞれSO1,SO2,SO3,SO4で表す。
【0029】今、ある任意の時間をtとすると時間t
時のSO1,SO2,SO3,SO4はそれぞれ、SO
1は、時間(t−1)のDI1と0の排他的論理和、S
O2は、時間(t−1)のSO1と時間(t−1)のD
I2の排他的論理和、SO3は、時間(t−1)のSO
2と時間(t−1)のDI3の排他的論理和、SO4
は、時間(t−1)のSO3と時間(t−1)のDI4
の排他的論理和を出力している。
【0030】上述した内容を式にすると次の通りに表す
ことができる。(以下、排他的論理和を表す記号は^で
示す。) SO1(t)=DI1(t−1)^0 SO2(t)=DI2(t−1)^SO1(t−1) SO3(t)=DI3(t−1)^SO2(t−1) SO4(t)=DI4(t−1)^SO3(t−1) また、上記演算式は、 SO1(t)=DI1(t−1)^0 SO2(t)=DI1(t−2)^DI2(t−1)^0 SO3(t)=DI1(t−3)^DI2(t−2)^DI3(t−1)^ 0 SO4(t)=DI1(t−4)^DI2(t−3)^DI3(t−2)^ DI4(t−1)^0 で表すこともできる。
【0031】ここで、SHIFTOUT端子7はSO4
(t)と同値であるので、つまり、SHIFTOUT端
子7からは、時間(t−4)のDI1と時間(t−3)
のDI2と時間(t−2)のDI3と時間(t−1)の
DI4と0との排他的論理和演算を行ったデータを出力
することができ、また、最大でも4クロック分しか遅れ
ていない(nビット構成の場合はnt分の遅れ。)DI
のデータから生成された演算結果データをSHIFTO
UT端子7から観測できるため、ほぼリアルタイムのテ
スト実行が可能であることがわかる。
【0032】次に、DIに任意のあるデータを入力した
一例を考察してみる。図4にその場合のタイミングチャ
ートを示す。
【0033】前述したように、SO4からは、図の○印
しで示されているデータによって、 DI1(t−4)^DI2(t−3)^DI3(t−2)^DI4(t−1)^ 0 で表すことのできるデータが出力されていることがわか
る。ここで、SO4から出力されるべきデータ値は、D
I1、DI2、DI3、DI4のデータ値から設計上定
まるので、観測されるSO4の値をこれを比較すること
で論理回路動作の正否を判定することができる。
【0034】また、DIに誤ったデータが記憶された場
合の一例について考察する。
【0035】図5は図4のタイミングチャートに点線で
示すように誤ったデータが記憶されたとすると、SO4
からも図4のSO4とは異なったデータが出力されてい
ることがわかり、つまり、論理回路部が誤ったデータを
出力した場合、SHIFTOUT端子7から論理回路の
正否を容易に判断できることがわかる。
【0036】この実施形態の論理回路のテスト回路は、
内部のレジスタの正否を容易に外部端子に出力できるの
で、論理回路のLSIの良/不良や故障の有無を容易に
発見することができる。また、論理回路部の基準クロッ
ク周期毎に演算を行いながら出力端子に伝達するので、
プログラムを中断することなく、ほぼリアルタイムにデ
ータの観測を行えるため、テストパターンの削減および
テストタイムの短縮が計れ、効率のよいテストを行うこ
とができる。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように、第1の保持手段と
第2の保持手段の出力信号を入力して演算を行う演算手
段を含むN個の回路を設けることにより、論理回路の動
作の正否が外部端子に出力されるので、LSI等の良/
不良や故障の有無が容易に発見でき、また、基準クロッ
ク周期毎に演算を行いながら正否を外部端子に伝達する
ので、プログラムを中断することなく、ほぼリアルタイ
ムにデータの観測ができ、テストパターンの削減および
テスト時間の短縮が計れて、テスト効率が向上するとい
う効果ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の論理回路のテスト回路の一実施形態の
回路図である。
【図2】図1のレジスタ101,102,103,10
4の回路図である。
【図3】図1のテスト回路の動作を示すタイムチャート
図である。
【図4】図3のDIにある任意のデータを入力した場合
のタイミングチャート図である。
【図5】図4のDIにある任意の故障データが入力され
た場合のタイミングチャート図である。
【図6】論理回路のテスト回路の第1従来例の回路図で
ある。
【図7】図6のスキャンパスレジスタ201,202,
203,204の回路図である。
【図8】論理回路のテスト回路の第2従来例の回路図で
ある。
【図9】図8のスキャンレジスタ301,302,30
3,304の回路図である。
【図10】図8のテスト回路の動作を示すタイミングチ
ャート図である。
【符号の説明】
1 入力端子 2 出力端子 3,4 論理回路部 5 CLOCK端子 6 SHIFTIN端子 7 SHIFTOUT端子 101,102,103,104 レジスタ 110 第2のFF 111 第1のFF 112 排他的論理和 DI1,DI2,DI3,DI4 第1のFFに記憶
されたデータ EOR1,EOR2,EOR3,EOR4 排他的論
理和で演算されたデータ SO1,SO2,SO3,SO4 第2のFFに記憶
されたデータ

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被テスト論理回路の複数の出力信号を各
    々対応するレジスタでラッチし、ラッチした信号をクロ
    ック信号により1ビット毎に次段のレジスタに出力し最
    終段のSHIFT OUT端子の出力信号を正しい値と
    比較することでディジタル論理回路の良否を判定するテ
    スト回路において、 SHIFT IN端子のあるレジスタの場合は、前記ラ
    ッチした信号と前記SHIFT IN端子の入力信号と
    の論理演算を行い、又前段にレジスタがある場合は、前
    記ラッチした信号と前段レジスタの論理演算手段の出力
    信号との論理演算を行い、前記ラッチした信号にかえて
    前記演算結果を次段のレジスタに出力し、最終段のSH
    IFT OUT端子の出力信号で全レジスタの値を用い
    て論理演算された信号をシリアル出力することを特徴と
    するディジタル論理回路のテスト回路。
  2. 【請求項2】 Nを2以上の整数として、被テスト論理
    回路の出力データを保持する第1の保持手段と、第1の
    保持手段に対応して設けられた第2の保持手段と、第1
    の保持手段および第2の保持手段の出力信号を入力とし
    て演算を行う演算手段とを含むN個の第1の回路を有
    し、 Mを1以上、N−1以下の整数として、M番目の第1の
    回路の演算手段の出力信号M+1番目の第1の回路の
    第2の保持手段の入力信号とすることによって、N個の
    第1の回路が直列に接続され、1番目の第1の回路の第
    2の保持手段の入力信号を任意の固定値とし、システム
    クロック周期毎に出力される前記被テスト論理回路の出
    力信号をもとに、前記クロック周期毎に演算を行いなが
    らシフト動作を繰返してN番目の第1の回路の演算手段
    の演算結果をSHIFT OUT端子に出力する請求項
    1記載のディジタル論理回路のテスト回路。
  3. 【請求項3】 前記第1、第2の保持手段がともにフリ
    ップフロップであり、前記演算手段が排他的論理和であ
    る請求項2記載のディジタル論理回路のテスト回路。
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