NO883758L - Datamaskintilkoplet sonde for maaling paa trenivaakretser. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår elektroniske feil-søkings- eller testapparater og nærmere bestemt en datamaskintilkoplet sonde for kontroll og måling av trenivåkretser, dvs. kretser som fremviser ett av tre ulike tilstandsnivåer, såvel som binære og analoge kretser.

Kort beskrivelse av teknikkens stilling

I den parallelle US patentsøknad 548612 av 4.11.83, samme søker, beskrives en datamaskintilkoplet sonde som letter test av elektroniske kretser.

Denne konstruksjon innenfor teknikkens stilling virker i korthet ved å regulere tilførselsspenningen til minst én strømdrivenhet hvis utgang genererer strømpulser. Strøm-driveren mettes så i respons på pulser som tilføres dens inngang. Regulering av tilførselsspenningen skjer på basis av et digitalt dataregister for lagring av en digital representa-sjon for det ønskede spenningsnivå av den injiserte strøm og en D/A-omvandler som arbeider under kommando av dataregiste-ret .

Samme re feransespenning som benyttes som spennings-tilførsel til strømdriveren genererer også en terskelspenning for en strømsløyfe med en spenningskomparator og som regulerer bredden av de påtrykte pulser i samsvar med impedansen av den krets som testes.

Det benyttes doble strøminjiserende drivere som muliggjør at strømpulsene påtrykkes ved to forskjellige refe-ransespenningsnivåer, typisk ved det lave henholdsvis det høye logiske nivå som benyttes i den aktuelle krets som testes. Følgelig kan denne kjente konstruksjon benyttes til måling på kretser som er bygget opp med en hvilken som helst logikk-

type og er ikke begrenset til spesielle logikkgrupper såsom TTL- og CMOS-kretser som tilnærmet benytter de samme logiske nivåer.

Selv om denne kjente sonde er funnet å være meget anvendelig ved feilsøking av integrerte kretser, vil dens etterfølger i form av en videreutvikling kunne giøkede test-muligheter.

Kort beskrivelse av den foreliggende oppfinnelse Den nå presenterte datamaskintilkoplede sonde inne- bærer en videreføring av teknikkens stilling som omtalt og gir ytterligere målemuligheter. Sonden ifølge oppfinnelsen omfatter nemlig en trenivåkrets for registrering av de høyimpedan-sede tilstander innenfor trenivålogikk. Denne sonde er istand til å arbeide ved høye hastigheter (50 MHz) og omfatter en detektorkrets med to terskelnivåer og som tillater registrering av en mellomliggende "gråsone". Sonden kan både registrere pulser og gi en hurtig kontroll av en krets' knutepunkter ved å bestemme om et omkoplingssignal foreligger.

Takket være den forbedring som nå tilveiebringes, kan feil registreres mer nøyaktig når kretsen arbeider med store dataoverføringshastigheter, såsom ved 50 MHz. En slik sonde kan plasseres i direkte kontakt med knute- eller til-koplingspunkter for integrerte kretser uten risiko for at disse svekkes eller ødelegges.

Når sonden ifølge den foreliggende oppfinnelse benyttes har man funnet at det er mulig å registrere tonivås data innenfor 100 mV ved en inngang på<±>30 V. I tillegg kan pulser registreres når pulsbredden overskrider 20 ns.

Foreliggende oppfinnelse omfatter en hurtigprøve-krets for å finne ut om nivåomskifting finner sted i et bestemt knutepunkt, dvs. om begge de to logiske nivåer for et konvensjonelt binært signal forefinnes i et bestemt punkt. Hvis nøyere undersøkelser skal foregå, f.eks. hvis det er nød-vendig å bestemme tidsforløpet for omskiftingen, kan et lager tas i bruk slik at det utføres sammenligninger mellom signal-omskiftingen i et bestemt knutepunkt og et referansesignal. Samtlige sammenligninger av testdata som tas opp med sonden ut-føres i en sentral prosessorenhet (CPU).

Kort gjennomgåelse av tegningene

De nå omtalte formål og fordeler med den foreliggende oppfinnelse vil lettere forstås ved å betrakte de ved-føyede tegninger, hvor fig. 1 viser et perspektivriss av et system som benytter en konstruksjon innenfor teknikkens stilling, fig. 2 viser et blokkdiagram av den foreliggende oppfinnelse, fig. 3 viser et blokkskjema av en trenivåkrets, og fig. 4 viser en skjematisk fremstilling av en nivådetektor for to terskelnivåer.

Detaljbeskrivelse av oppfinnelsen

Før den forbedrede sonde ifølge foreliggende oppfinnelse skal gjennomgås i detalj, skal det vises til fig. 1 hvor det illustreres et målesystem som benytter den sonde-konstruksjon som innledningsvis ble omtalt.

Hovedkomponentene i et kretstestsystem som benytter kjent teknikk er her vist, omfattende en PC (programmerbar datamaskin) A, typisk en mikrodatamaskin, og denne PC er sammenkoplet med en kommunikasjonsenhet C via en båndkabel B. Datamaskinen omfatter på vanlig måte et tastatur D og en videoskjerm E. Kommunikasjonsenheten C omfatter kontakter F

og G for sondeledninger H og I og en båndkabel J. Sondelednin-gene H og I er forbundet med respektive målehoder K og L for håndbetjening, og båndkabelen J er avsluttet i en kontakt M for tilkopling til et kretskorts N kantkontakt.

Kretskortet N som skal undersøkes omfatter typisk en rekke integrerte kretser 0, og systemets kontakt M er standardisert slik at både kretskortet N kan tilkoples over båndkabelen J, såvel som at kortet kan settes inn i en hjelpe-innretnihg for utprøving, systemundersøkelser eller reparasjo-ner. Båndkabelen J forbinder, som vist på fig. 1, kretskortet N og kontakten M med kommunikasjonsenheten E for overføring av bestemte testsignaler til kortet og retur av signaler fra dette.

Tilførselen av de forhåndsbestemte testsignaler over kretskortets N inngangskontaktelementer og tolkning av de returnerte signaler over utgangskontaktelementene overvåkes av datamaskinen A. Et program for denne, tilpasset det aktuelle kretskorts N integrerte kretser må følgelig omfatte logikk for de testsignaler som benyttes og de retursignaler som mottas for analyse av disse. Et slikt program kan delvis tilveiebringes ved å påtrykke testsignaler på en kjent og funksjonsdyktig tilsvarende krets og registrere dennes respons. En annen ting som også må tas i betraktning ved programmering av datamaskinen A er dens kommunikasjon med elementene i kom-munikas jonsenheten C. De som er bevandret innenfor denne teknologi vil være innforstå.t,t med at enheten C omfatter data-buffere, tidsstyrelogikk, spenningsforsyninger etc, og samtlige elementer vil være tilkoplet én eller flere av lederne i båndkabelen J for å tillate en simulering av den omgivende

hj elpeutrustning.

Målehodene K og L har begge en målespiss som er utformet slik at en systembruker kan plassere den på de enkelte pinner på de integrerte kretser 0. Anvendelsen av målehodene i en gitt måleprosedyre muliggjør adgang til knutepunkter og grener på kretskortet N uten at disse behøver å være forbundet direkte med kortets kantkontakt, hvorved eventuelle de-fekte integrerte kretser lettere kan finnes. Utformingen av målehodene og disses tilhørende kretser gjør det mulig å fore-ta en rekke generelle målerutiner som kan tilpasses et stort antall forskjellige kretskort.

Betraktes nå den foreliggende oppfinnelse og dennes blokkskjerna som er vist på fig. 2, fremgår at målehodet her består av en sonde 10 som er koplet til en rekke hjelpekretser som gjør det mulig å oppfylle ønsket om en forbedret konstruksjon.

Sonden 10 har en målespiss 12 av metall for kontakt mot koplingspunkter og strømledere i eller på kretser som skal undersøkes. Utgangen fra sonden 10 føres til et konvensjonelt filter 14 for amplitudeforming av signalet fra sonden. Filtre-ringen i filteret 14 reduserer sjansen for feil som kan forår-sakes av støy ved den videre prosessering av sondesignalene. Den filtrerte utgang føres så til et bufferlager 16, og når informasjonen (de lagrede måledata) leses ut av bufferlageret skjer dette ved at de digitale utgangssignaler undergår en tonivås deteksjon i en separat krets i form av en detektor for to terskelnivåer, gjerne kalt biterskeldetektor 18. Tonivås deteksjon utføres i denne detektor 18 ved at den til-føres to referansesignaler 20 og 22 med henholdsvis høyt og lavt spenningsnivå. På fig. 2 er disse referansesignaler an-tydet med henvisningstallene 20 hhv. 22 på de respektive inngangslinjer 38 og 40. Anvendelsen av en slik biterskeldetektor tillater at en såkalt "gråsone"-deteksjon kan foregå

i og med at pulser på målesondens utgang og hvis nivå ligger mellom detektorens omkoplingsnivåer også vil prosesseres. Beskrivelse av hvordan dette nærmere foregår følger noe senere.

Når sondens utgangssignal så har undergått dual terskeldetektering åpnes en rekke alternative muligheter for videre prosessering: Signalene kan lagres i et lager 24 og sammenliknes på tidsbasis med en forventet testrespons. Den aktuelle sammenlikning utføres i så fall av en sentral prosessorenhet (CPU) som er tilkoplet utgangen av lageret 24 over en databuss 28 .

En hurtigprøvekrets 32 i form av en pulsdetekterende vippe er koplet til utgangen av biterskeldetektoren 18

og vil trigge på den stigende og den fallende flanke på de pulser som påtrykkes detektorens 18 utgang 42. Utgangen fra hurtigprøvekretsen 32 kan via en linje 26 koples direkte til lageret 24 for senere sammenlikning med et forventet eller prototypisk signalmønster, eller alternativt kan utgangen fra vippen føres til et register 34 som utfører en hurtigprøve-funksjon hvorved systemet på en enkel måte kan bestemme om et kontaktknutepunkt på en krets som testes har binære signaler eller ikke. Hvis f.eks. et bestemt knutepunkt ligger kortsluttet vil registeret 34 ikke overføre triggesignaler fra hurtigprøvekretsen 32, og dette indikerer da en feilfunksjo-nering.

Det henvises nå til fig. 4 hvor biterskeldetektoren 18 er skjematisk vist i nærmere detalj. Prinsipielt er denne detektor bygget opp av to komparatorer 18a og 18b. Den inverterende inngang 39 på den første komparator 18a er forbundet med likespenningsnivået som tjener som en referansespenning med høyt nivå (REF-H). Den andre komparator 18b har sin inverterende inngang 41 forbundet med et lavt referanse-spenningsnivå (REF-L) over inngangsledningen 40. Disse to referansenivåer kan programmeres ved å benytte programmerbare doble D/A-omvandlere (fig. 2) som da genererer passende referansesignaler i samsvar med påtrykte digitale signaler fra en datamaskin. Referansesignalene er da gjerne programmert slik at de ligger høyere hhv. lavere enn de respektive signal-nivåer fra sonden. Hvis således et sendesignal ligger mellom de to referansenivåer vil biterskeldetektoren 18 utføre pålite-lig omkopling og muliggjøre deteksjon i gråsonen. Dette vil fremgå klarere ut fra fig. 4, idet det fremgår at det forsink-ede signal fra sonden, ut fra bufferlageret 16 og over linjen 36 føres i parallell til de to direkteinnganger 44 og 46 på henholdsvis komparatoren 18a og 18b, og dersom signalnivået på linjen 36 ligger mellom de to referansenivåer på de respektive linjer 38 og 40 vil et signal foreligge på detektorens 18 to utganger 42a eller 42b.

Når det skal undersøkes om det foreligger ett av tre mulige nivåer på en krets aktiveres en trenivåkrets 30 (fig. 2) som direkte samvirker med sonden 10. Denne krets er nærmere vist på fig. 3 som viser hvordan respektive programmerbare referanselikespenninger med høyt og lavt nivå genereres og føres over henholdsvis en linje 52 og en linje 54 fra de programmerbare D/A-omvandlere 48 hhv. 50. Disse omvandlere tilsvarer helt de omvandlere som er beskrevet i forbindelse med biterskeldetektoren 18 vist i blokkskjemaet på fig. 2. Et tilpasset motstandspar med motstandene 56 og 58 og som henholdsvis overfører re feransespenningene med høyt og lavt nivå besørger dette over parallelle likestrømsgrener. Når sonden skal detektere trenivåer genereres et trenivåstyresignal av prosessorenheten og tilføres over en styrelinje 68, og dette signal bevirker lukking av et topolet relé-^kontaktsett med kontaktene 64 og 66. Når disse lukkes summeres spenningene over motstandene 56 og 58 og tilføres sonden 10 over linjene 60 og 62. Hvis f.eks. referansespenningene henholdsvis er 2 V og 1 V vil spenningen på sondens 10 utgang være 1,5 V. Trenivå-kretsen 30 endres lett ved å omprogrammere referansespennings-nivåene til de verdier som gir denønskede målespiss-spenning etter å være summert over motstandene 56 og 58.

Når et trenivås knutepunkt skal testes i en krets som er gjenstand for undersøkelse føres målespissen 12 av metall i kontakt med dette punkt, og hvis punktet er et tre-nivåpunkt (med en høy impedans som tilsvarer en åpen krets)

vil målespiss-spenningen etter kontakt med punktet fortsatt være den samme, i motsetning til hvis impedansen i punktet hadde vært lavere. Således registreres en trenivåtest til å være positiv. Under en slik måling programmeres biterskeldetektoren 18 til å overføre trenivåtestspenningen fra sonde-spissen, og enhver endring i målespiss-spenningen vil da lagres i lageret 24. En prosessorenhet overfører den lagrede informa-sjon over databussen 28 og gir det konkluderende resultat av trenivåtesten av et bestemt målepunkt.

Det vil være klart at oppfinnelsen ikke er begrenset til de konstruksjonsdetaljer som er vist og beskrevet her, og åpenbare modifikasjoner vil kunne tenkes for en fag-mann, idet oppfinnelsen kun er begrenset av de etterfølgende krav.

Claims (6)

1. Datamaskintilkoplet sondenettverk, KARAKTERISERT VED en biterskeldetektor (18) med en signalinngangslinje (36) og innrettet for å motta et referansesignal (20) med høyt nivå og et referansesignal (22) med lavt nivå, sondeorganer (10) med en målespiss (12) for kontakt mot koplingspunkter i en krets, organer (14, 16) for forbindelse mellom sondeorganene (10) og inngangslinjen (36), første programmerbare organer for generering av referansesignalene (20 og 22), og lagerorganer (24) forbundet med detektorens (18) utgang for lagring av et utgangssignal fra denne og som angir registrering av et sondesignalnivå mellom de to referansesignalers (20, 22) nivåer.

2. Nettverk ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED ytterligere'å omfatte prø veorganer (32) forbundet med detektorens utgang (42) for generering av et omskiftesignal i respons på sekvensielt vekslende pulser på detektorens (18) utgang og som angir at et koplingspunkt i en krets fører et normalt binærsignal.

3. Nettverk ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at detektoren (18) omfatter første og andre komparatorer (18a, 18b) hvis direkteinnganger (44, 46) er parallellkoplede og hvor hver komparators inverterende inngang (39, 41) henholdsvis er tilkoplet en linje (38) for referansespenning med høyt nivå og en linje (40) for referansespenning med lavt nivå.

4. Nettverk ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED en trenivåkrets (30) for trenivåundersøkelse av et koplingspunkt i en krets, omfattende: ytterligere programmerbare organer (48, 50) for henholdsvis generering av analoge referansesignaler med høyt og lavt nivå, motstandsorganer (56, 58) som enkeltvis er seriekoplet med de programmerbare organer (48, 50), omkoplingsorganer (64, 66) som forbinder motstandsorganene (56, 58) i parallellkopling til målespissen (12) for generering av en programmerbar spenning på denne, idet målespiss-spenningen holdes tilnærmet konstant når målespissen (12) kontakter et trenivåkretspunkt.

5. Datamaskintilkoplet sondenettverk, KARAKTERISERT VED en biterskeldetektor (18) med en signalinngangslinje (36) og innrettet for å motta et referansesignal (20) med høyt nivå og et referansesignal (22) med lavt nivå, sondeorganer (10) med en målespiss (12) for kontakt mot koplingspunkter i en krets, organer (14, 16) for forbindelse mellom sondeorganene (10) og inngangs linjen (36), første programmerbare organer for generering av referansesignalene (20 og 22) , lagerorganer (24) forbundet med detektorens (18) utgang for lagring av et utgangssignal fra denne og som angir registrering av et soncesignalnivå mellom de to referansesignalers (20, 22) nivåer, en krets (30) for undersøkelse av et kretskoplingspunkts tre-nivåtilstand, omfattende: ytterligere programmerbare organer (48, 50) for henholdsvis generering av analoge referansesignaler med høyt og lavt nivå, motstandsorganer (56, 58) som enkeltvis er seriekoplet med de programmerbare organer (48, 50), omkoplingsorganer (64, 66) som forbinder motstandsorganene (56, 58) i parallellkopling til målespissen (12) for generering av en programmerbar spenning på denne, idet målespiss-spenningen holdes tilnærmet konstant når målespissen (12) kontakter et trenivåkretspunkt, og med tillegg av prøveorganer (32) forbundet med detektorens utgang (42) for generering av et omskiftesignal i respons på sekvensielt vekslende pulser på detektorens (18) utgang og som angir at et koplingspunkt i en krets fører et normalt binærsignal.

6. Nettverk ifølge krav 5, KARAKTERISERT VED at detektoren (18) omfatter en første (18a) og en andre komparator (18b) hvis respektive direkteinnganger (44, 46) er parallellkoplet og hvor det til en andre inngang (39 hhv. 41) er tilført en referansespenning med høyt hhv. lavt nivå.