JPH0212076A - Ａ／ｄ変換器試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は一般にハイブリット回路要素の、すなわち、ア
ナログおよびデジタルの両人出力ボートを備えでいるも
ののインサーキット機能性試験に関するものであり、更
に詳細には汎用アナログ・デジタル変換器のインサーキ
ット測定および試験を行う装置と方法とに関する。

（従来技術） 本発明では、インサーキット試験または測定とは、各種
分離技法を利用して、特定の回路構成や周囲回路の影響
に関係なく、個々の回路板構成要素に関して「ビン・チ
エツク」または「総合機能試験」を行うプリント回路板
試験を言う。ｒピン・チエツク」は素子く装置）のあら
ゆるビン（素子への物理的接続）について適切な電気的
動作をｆＩｌ認するよう特に設計された試験である。「
統合機能試験」はビン・チエツクより包括的で、ビンに
おける動作を単に確認する他に素子の基本機能を確認す
るように設計されたり験を言う。いずれの試験も回路板
構成要素の仕様の機能性試験を完全に行うものではない
。

「ハイブリッド」電子構成要素、すなわち、その設計に
アナログとデジタルとの両機能を組入れた集積回路が激
増して、このような機能回路を利用する印刷回路板アセ
ンブリに対し、標準の欠陥検出技法が時代遅れとなり、
製造上および品質管理上の問題が発生してきた。

この問題の中心は変換器として知られでいる構成要素の
部類であり、変換器には二つの基本形式がある。デジタ
ル・アナログ変換器（Ｄ／Ａ＞はデジタル入力信号をア
ナログ出力信号に変換し、アナログ・デジタル変換器（
Ａ／Ｄ）はアナログ人力信号をデジタル出力信号に変換
する。従来のアナログまたはデジタルのインサーキット
試験だけでは、これらノ１イブリッド構成要素の包括的
インサーキット機能試験を行う手段として不充分である
。その結果、Ｄ／ＡおよびＡ／Ｄ変換器を使用する印刷
回路板アセンブリは、プログラム的に発生するインサー
キット試験がこれら構成要素に対しては従来扱いにくい
問題のため、試験するのが困難になっている。

（発明の目的） 本発明はアナログ・デジタル変換器のインサーキット機
能試験用の装置と方法とを提供することにより、従来技
術の欠点を除去することである。

（発明の概要） 本発明による試験は、供試変換器をその付随回路から電
気的に切離しくアナログおよびデジタルのオーバドライ
ビングによる）、適切なアナログ波形で人力ボートをプ
ログラム的に刺激しく入力し）、最後に出力ビット・パ
ターンを予想と比較して変換器の応答を評価することに
より行われる。このプロセスは試験中の特定の変換器を
完全に評価するのに必要な回数だけ繰返される。本発明
の装置は、決定論的および非決定論的ビット・チエツク
により、高次および低次のビットの両方を評価するのに
有効に使用することができる。従って試験は電気的に雑
音の多い環境で可能であり、また供試素子の下流および
上流の回路とは無関係である。

（実施例） 第１図は供試アナログ・デジタル変換器１０を一つの構
成要素として含む試験印刷回路板アセンブリ６と、該ア
ナログ・デジタル変換器１０に対しプログラム的に発生
するインサ・−キット「ビン・チエツク」および「統合
機走試験ｊを行う本発明による試験モジュール８と、こ
れらの接続状態きを示した概略図である。試験モジュー
ル８はコンピュータ・インターフェース３６と、特定の
供試Ａ／Ｄ変換器に対して発生される試験プログラムと
により駆動される。そして試験治具およびスキャナ・リ
レー２２を通して被試験印刷回路板６とつながれる。

インサーキット試験を行うためには、試験モジュール８
は供試Ａ／Ｄ変換器１０をそのあらゆる周囲回路から分
離し、該変換器を刺激し、そして適切な測定を行って変
換器の機能性を求めなければならない。分離技術は変換
開始線２１のようなデジタル入力の他に、アナログ人力
、特に基準電圧入力１３と変換器へのアナログ人力１５
とに対して設けられる。出力測定はＡ／Ｄ変換器の機能
性を求めるためＡ／Ｄ変換器１０のデジタル出力２３で
行われる。

Ａ／Ｄ変換器はすべて増幅器１４で概要的に示したもの
のようなソースにより発生されたアナログ出力信号１５
を必要とする。またわずかな割合が基板上の基準電圧発
生器１２により発生された外部電圧基準１３を必要とす
る。Ａ／Ｄ変換器１０を１２および１４により発生され
た基板上信号から分離するために、試験モジュール８は
、試験プログラムで決まる電圧を直接Ａ／Ｄ変換器の入
力１３と１５とに加える方法として、アナログ・オーバ
ドライブを利用する。基準電圧入力１３の場合には、リ
モート・センシングを（その負入力に）有するアナログ
・オーバドライブ増幅器２４がり、Ｃ電圧源２６（例え
ば、±０．１％の精度、３．０ｍＶの分解能で、±ＩＯ
Ｖの範囲を発生ずる）と組合されて所要電圧レベルをセ
ットする。Ａ／Ｄ変換器１０へのアナログ入力線１５の
場合は、アナログ・オーバドライブ増幅器２８（その負
入力にリモート・センシングを有する）が組合せＡＣ／
ＤＣ源３０（例えば、±０．１％の精度で、３．０ｍＶ
の分解能で、±ＩＯＶの範囲、１０．５％の精度、０．
５Ｈｚの分解能で０．５　Ｈｚ　〜３０ｋＨｚの範囲を
発生する。）と結合されて所要波形を供試Ａ／Ｄ変換器
１０に供給する。分離および刺激を必要とする唯一のデ
ジタル人力線は変換量　始人力２１である。この信号は
オーバドライブ用デジタル・ドライバ３２により供試変
換器１０に加えられて変換プロセスを発動させる。デジ
タル・オーバドライビングを使用することにより、被試
験回路板６上の他のデジタル回路２０とは無関係にこの
信号を直接変換開始入力２１に加えることができる。

このデジタル・オーバドライブ分離技法は試験シーケン
スの期間中影響するものである。これはデジタル・オー
バドライブ試験が上流回路の構成要素（図に示す変換開
始ドライバ２０）に損傷を与える可能性があるので重要
である。しかしながら、試験モジュール８は試験プロセ
スを迅速に終了するように作られており、注意深い試験
セットアツプおよび監視と関連して大部分の集積回路の
オーバドライブ許容範囲内で試験を行うことができる。

アナログ変換器入力の分離と刺激とが適切であるとき、
変換プロセスは変換開始線によって開始され、試験サイ
クルは変換器出力線２３での応答を測定することにより
完了する。このデータは試験モジュール８中のデジタル
受信器３４により集められる。大部分の変換器では、こ
れは２段階プロセスである。第１に、変換完了線２５は
アナログ・デジタル変換プロセスが完了したという指示
を監視しなければならない。この信号をデジタル受信器
３４で受取ると、出力データはＡ／Ｄ変換器のデータ出
力２３でもう一度デジタル受信器３４により読取られて
期待結果と比較される。

本発明の試験モジュールはアナログ・デジタル変換器の
機能性を評価する多数の特定の試験オプション（項目）
をサポートしている。成る変換器では、単純な「オーバ
ー・レンジ／アンダーレンジ」試験が適当である。これ
は高速２バス（Ｐａ５ｓ）決定論的試験であって、入力
信号を供試Ａ／Ｄ変換器１０の変換範囲より上、下に加
えることから構成される。次に、データ出力２３での応
答、即ちすべて「０」またはすべて「１」　（あるいは
同等のオーバ・レンジおよびアンダー・レンジのデータ
）がデジタル受信器３４により測定され、そして試験制
御プログラムにより評価される。オーバー・レンジ条件
に対して決定論的応答を示さない変換器に対しては、も
っと手の込んだ試験手順が必要である。この場合には、
複数の高次ビットの評価（入力におけるもっと大きな電
圧変化に対応するもの）が、上記のプロセスの場合のよ
うに、単に適切な入力端子をセットし、ビット挙動を測
定することにより決定論的に行うことができる。

しかし、かなり困難なのはＡ／Ｄ変換器の複数の低次ビ
ットの評価（アナログ入力電圧の非常に小さな変化に対
応するもの）である。この測定の問題は、変換器入力に
おけるデジタルおよびアナログのオーバー・ドライブか
ら生ずる電気的に雑音の多い試験環境において、より悪
化する。素子の基準人力１３とアナログ人力１５でリモ
ート・センシングを行うことにより、この問題のきびし
さは減る。その他に、アナログ入力におけるＡＣ信号に
応答して複数の変換サイクルを開始し、最初に、興味あ
る所定のビット線上の「１」出力を探し、その後同じ線
上の「０」出力を探すようにした非決定論的測定技法を
利用することができる。

第２図は、第１図の試験モジュールを使用して、アナロ
グ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器のインサーキット「ピン
・チエツク」と「総合機能試験」とをセットアツプする
のに使用するステップの概要流れ図である。試験セット
アツプはステップ４０で始まり、適切な構成要素試験プ
ログラムをロードし、スキャナ・リレー２２を介して供
試Ａ／Ｄ変換器１０を備えている回路板６へのすべての
電気的接続を行う（第１図参照）。

ステップ４２でデジタル・ドライバ３２が変換開始線２
１に接続され、デジタル受信器３４が変換完了線２５と
データ出力ボート２３とに接続される。次に、ステップ
４４で、ＤＣ源２６がリモート・センスするオーバドラ
イブ増幅器２４（例えば、３．０オームの最大出力イン
ピーダンスをもち、１５０ｍＡの最小出力電流を発生す
る）によりＡ／Ｄ変換器１０の基準人力１３に接続され
る。これにより電圧基準１２のオーバドライビングが可
能となり、所定の電圧が変換器の基準人力１３に加えら
れる。この電圧は試験の期間中所定のままになっている
。ステップ４６で、複合ＡＣ／ＤＣ源３０がリモート・
センスするオーバドライブ増幅器２８（例えば、仕様は
増幅器２４と同様）によりＡ／Ｄ変換変換器ｌ子ナログ
人力１５に接続される。

これにより基板上のアナログ源１４がオーバドライブさ
れるので、各種の試験段階で所望の波形を変換器人力１
５に加えることができる。

決定論的オーバー・レンジ／アンダー・レンジ挙動を有
するＡ／Ｄ変換器に関して第３図に示すように、オーバ
ー・レンジ／アンダー・レンジ試験技法が使用される。

これは供試膜Ａ／Ｄ変換器１０のすべてのビット−高次
および低次の双方−を試験するものである。ここで、ス
テップ５２で示したとおり、まずその変換器の最大変換
能力を超えるＤＣ電圧がＡＣ／ＤＣ電圧源３０とアナロ
グ・オーバドライブ増幅器２８とにより変換器のアナロ
グ入力に加えられる。次に変換開始信号がステップ５４
でデジタル・オーバドライビング・ドライバ３２（例え
ば、５．０ｍＶの分解能で−３，５〜５．ＯＶの範囲を
発生し、±５００ｍＡの電流能力をもつ）により与えら
れる。次に試験モジュール８は、ステップ５６で、変換
の完了を待つが、これは変換完了線２５とデジタル受信
器３４とにより検知される。変換が完了すると、データ
出力は、ステップ５８で、デジタル受信器３４により読
取られる。このデジタル応答の測定値は、ステップ６ｏ
で、予想応答（すべて「ＩＪまたは同等のオーバー・レ
ンジ応答）と直接比較され、試験の結果が合格か不合格
かが判定される。次に、ステップ６４で、ステップ５４
からステップ６０までを繰返すアンダー・レンジ試験（
第２合格試験）がＡ／Ｄ変換器１ｏの最小変換能力によ
り低い電圧を加えることにより行われ、出力２３ですべ
て「０」　（または同等のアンダー・レンジの指示）で
あることを確Ｓ忍する。

第２の決定論的確認オプションが第４図に開示されてい
るが、予測可能なオーバー・レンジ／アンダー・レンジ
挙動をせずに変換器に適用される。この場合には、決定
論的ビット・チエツクが供試変換器１０の複数高次ビッ
トの性能（高レベルのアナログ入力信号に対応するもの
）だけをｗｉｍ　＜検査）するのに使用される。これら
のビットは、高次のデジタル出力ビットが特定の予測可
能な変化を起す電圧レベルを変換器に加えることにより
一つづつ評価される。ステップ６６で、適切なりＣ電圧
がＡＣ／ＤＣ電圧源３０とアナログ・オーバドライブ増
幅器２８とによりＡ／Ｄ変換器１０のアナログ人力１５
に加えられる。次に、ステップ６８で、デジタル・オー
バドライビング・ドライバ３２により変換開始信号が与
えられる。次に試験モジュール８は、ステップ７０で、
変換の終了を待つが、変換の終了は変換完了線２５とデ
ジタル受信器３４とにより検知される。変換が完了する
と、ステップＴ２でデータ出力２３かデジタル受信器３
４により読取られる。

次にステップ７４で、試験結果の合格、不合格を決める
ために、測定されたデジタル・パターンが予測応答と直
接比較される。このシーケンスはプログラム制御のちと
に、供試Ａ／Ｄ変換器１０のすべての高次ビットがステ
ップ７６で決定論的に試験されるまで繰返される。

第５図は低次ビット（変換器のアナログ人力における低
いレベルの電圧に対応する入力ビット）の非決定論的評
価の試験手順を示す。この手順は、試験環境下での電気
的雑音レベルによリ、印加されたアナログ電圧レベルと
Ａ／Ｄ変換器１０の低次ビット出力との絶対相関が妨げ
られるとき使用される。このプロセスはオーバー・レン
ジ／アンダー・レンジ法により試験された変換器には不
要である。このプロセスでは、ＡＣ入力信号に応じて複
数の変換サイクルが同じビットからの「０」出力ど「１
」出力との両方を探しながら行われる。状態の変化がビ
ット機能性の指示として使用される。この試験では、ス
テップ７８で、ＡＣ／ＤＣｔ圧源３ｏとアナログ・オー
バドライブ増幅器２８とにより適切なＡＣ電圧がＡ／Ｄ
変換器１０のアナログ人力５に加えられる。次に、ステ
ップ８０で変換開始信号がデジタル・オーバドライビン
グ・ドライバ３２により与えられる。次に試験モジュー
ル８は変換の完了を待つが、変換の完了は、ステップ８
２で、変倹完了線２５とデジタル受信器３４とにより検
知される。変換が完了すると、ステップ８４で、データ
出力がデジタル受信器３４により読取られる。

このデータは、ステップ８６で、記録され、試験は必要
に応じ、ステップ８８から９６まで、すべてのビットが
「１」出力と「０」出力との双方を示すまで繰返される
。面出力が示されると、試験はステップ１００で合格し
たと考えられる。かなりな数（変換器の仕様に基づいて
統計的に決定される）を繰返した後、一つ以上のビット
が単一の状態に「固定」していれば不合格９８が指示さ
れ、従って機能していないと考えられる、。

オーバー・レンジ試験と決定論的または非決定論的ビッ
ト試験との選択は供試Ａ／Ｄ変換器の仕様と形式とによ
る。また、「低次」ビットから「高次」ビットのクロス
オーバ点は供試Ａ／Ｄ変換器の仕様によって決まり、試
験プログラムに組込まれるので、適切な試験技法が特定
の供試変換器に適用される。Ａ／Ｄ変換器の試験セット
アツプのクリーンアップを第６図に示す。こごて、ステ
ップ１０２と１．０４とで、供試Ａ／Ｄ変換器１０と試
験モジュール８との間の接線はすべて切離される。これ
はスキャナ・リレー２２を開くことによって行われる。

上述の技法は通常のＡ／Ｄ変換器の試験要件を満足して
いる。変換器の正確な仕様あるいは特徴に依存して、こ
の手順は処理量を増すためにもっと少いステップに切り
縮めてもよい。あるいは更に他の仕様要件を満足させる
ためにもっと多数のステップに分割することができる。

（発明の効果） 以上の説明のように、本発明は変換器が存在している回
路とは無関係に、アナログ・デジタル変換器のインサー
キット総合機能試験をプログラム的に発生ずる独特な手
段および方法を提供するものである。従って本発明はこ
れらハイブリッド装置を備えた印刷回路板の製造におけ
る品質管理の方法を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は供試Ａ／Ｄ変換器を含む被試験プリント回路板
と、本発明によるＡ／Ｄ変換器試験装置と、これらを接
続する手段とを示した概略図、第２図から第６図は本発
明による試験ステップを示した流れ図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流信号を発生する第１電圧発生手段と、直流信
   号と交流信号とを発生する第２電圧発生手段と、前記第
   １、第２電圧発生手段の出力信号を増幅して供試Ａ／Ｄ
   変換器を他の回路要素から電気的に切離すオーバー・ド
   ライブ増幅器と、前記供試Ａ／Ｄ変換器の変換開始入力
   を付勢するためのオーバー・ドライブ回路と、変換終了
   信号および変換された出力デジタル信号を受信するデジ
   タル受信手段と、前記出力デジタル信号を期待値と比較
   する手段とを含むＡ／Ｄ変換器試験装置。
2. （２）供試Ａ／Ｄ変換器をその周辺回路要素から電気的
   に分離すること、前記供試Ａ／Ｄ変換器の最大変換範囲
   を超える直流電圧を供給すること、前記供試Ａ／Ｄ変換
   器の最小変換範囲より小さい直流電圧を供給することを
   含むＡ／Ｄ変換器の機能試験方法。