Способ определения места и характера дефекта в цифровом блоке



 


Владельцы патента RU 2433418:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия войсковой противовоздушной обороны Вооруженных Сил Российской Федерации" (RU)

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Технический результат: сокращение времени диагностирования. Сущность: в процессе эксплуатации цифровых блоков набирается статистика по возникающим дефектам. На основе собранных данных определяются частоты появления всех возможных дефектов для каждой группы идентичных цифровых блоков. Перед очередным диагностированием цифрового блока, используя его принципиальную схему и теорию булевых функций, создают аналитическую эталонную копию блока. В процессе диагностирования цифрового блока под управлением программы поочередно моделируют дефект, выбранный из множества возможных, при этом очередность выбора дефекта определяется частотой его появления, начиная с наибольшей. Для каждого промоделированного дефекта формируют псевдослучайные многоразрядные кодовые наборы. Подают их одновременно на входы диагностируемого цифрового блока и его аналитической эталонной копии, на выходах которых регистрируют отклики и сравнивают. Если отклики совпали, то контроль прекращают, а по месту и характеру дефекта, промоделированного в аналитической эталонной копии, определяют место и характер дефекта в диагностируемом цифровом блоке. После чего уточняют статистические данные о частоте появления данного вида дефектов.

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для повышения скорости определения места и характера дефекта в неработоспособном цифровом блоке черескаскадным методом.

Известен способ [1] экспресс-диагностики многоканальных цифровых блоков, заключающийся в том, что воздействуют тестовым сигналом на объект контроля, регистрируют отклики объекта контроля, сравнивают эталонные и зарегистрированные отклики объекта контроля, при этом задают в цифровом коде информационно-ценные амплитудно-временные значения тестовых сигналов и эталонных откликов объекта контроля, формируют тестовые сигналы по заданным в цифровом коде информационно-ценным амплитудно-временным значениям в заданном объеме, осуществляют воздействие на соответствующие входы объекта контроля тестовыми сигналами с заданной временной разновременностью, фиксируют отклонения от эталонных в откликах объекта контроля во временной области на соответствующее воздействие, визуализируют по окончании полного объема воздействия виды отклонений в откликах объекта контроля, возобновляют формирование тестовых сигналов по заданным в цифровом коде информационно-ценным амплитудно-временным значениям в заданном объеме до первого отклонения и периодически повторяют данное воздействие до устранения отклонения, визуально отображают принятое решение по результатам диагностики.

Однако этот способ можно применять только для определения характера потенциального дефекта в работоспособном цифровом блоке, но нельзя использовать для указания его места.

Известен также способ [2] поиска дефектов в цифровых блоках, состоящий в том, что в диагностируемом цифровом блоке поочередно на каждом устройстве амплитуду питающего напряжения ступенчато уменьшают от номинального значения Еном до порогового Епорi с шагом ΔЕп, при этом при каждом шаге уменьшения питающего напряжения устройства на входы диагностируемого цифрового блока подают в заданном объеме псевдослучайные многоразрядные кодовые наборы, состоящие из логических нулей и единиц с равной вероятностью появления логического нуля или логической единицы в каждом разряде, при этом заданный объем кодовых наборов определяется количеством входов диагностируемого цифрового блока и вычисляется с помощью метода синтеза тестов по критерию минимальной длины, сравнивают выходные отклики с их эталонными уровнями, фиксируют величину напряжения Eпорi, являющуюся порогом функционирования, для каждого устройства при появлении частоты сбоя Fc, вычисляют область работоспособности по напряжению питания ΔEpi и выбирают дефектное устройство по наименьшему значению области работоспособности ΔEpi.

Однако этот способ можно применять только для указания места потенциального дефекта в работоспособном цифровом блоке, но нельзя использовать для определения его характера.

Общим недостатком способов [1, 2] является то, что их нельзя применять для диагностирования неработоспособных блоков.

Известен способ [3] поиска дефектов в цифровых блоках, состоящий в том, что формируют псевдослучайные многоразрядные кодовые наборы, состоящие из логических нулей и единиц с заданной вероятностью появления логического нуля или логической единицы в каждом разряде и подают их на информационные и управляющие входы диагностируемого цифрового блока, регистрируют полученные логические уровни на выходах диагностируемого цифрового блока и сравнивают их с эталонными уровнями, фиксируют годность диагностируемого цифрового блока при совпадении полученных логических уровней с эталонными.

Этот способ можно применять для обнаружения факта годности-негодности к выполнению заданной функции цифровым блоком, содержащим однонаправленные шины, однако, в случае негодности цифрового блока способ не позволяет определить место и характер дефекта в нем.

Известен также способ [4] поиска дефектов в цифровых блоках, содержащих двунаправленные шины, после подачи данного многоразрядного кодового набора на управляющие и информационные входы диагностируемого цифрового блока через интервал времени, необходимый для окончания переходных процессов в диагностируемом цифровом блоке, измеряют уровень напряжения на каждой из двунаправленных шин диагностируемого цифрового блока, и, если на данной двунаправленной шине установлен уровень логической единицы или нуля, то его регистрируют, если на двунаправленных шинах установлены уровни, соответствующие высокоимпедансному состоянию или обрыву, то на данные двунаправленные шины подаются псевдослучайный многоразрядный кодовый набор, состоящий из логических нулей и единиц с заданной вероятностью появления логического нуля или логической единицы в каждом разряде, если на данной двунаправленной шине установлен уровень, находящийся в диапазоне между допустимыми уровнями логического нуля и единицы, считают диагностируемый цифровой блок негодным, сравнивают зарегистрированные на двунаправленных шинах объекта диагностирования логические уровни с эталонными и считают диагностируемый цифровой блок годным при совпадении полученных логических уровней на выходах и двунаправленных шинах объекта диагностирования с эталонными.

Этот способ можно применять только для обнаружения факта годности-негодности к выполнению заданной функции цифровым блоком, содержащим двунаправленные шины, однако, в случае негодности цифрового блока способ также не позволяет определить место и характер дефекта в нем.

Общим недостатком способов [3, 4] является то, что с их помощью нельзя получать информацию о месте и характере дефекта в диагностируемом цифровом блоке. Отсутствие такой информации способствует увеличению времени, затрачиваемого на локализацию дефекта, что в свою очередь приводит к увеличению времени восстановления работоспособного состояния цифрового блока, а в итоге и изделия, в состав которого этот блок входит.

Прототипом предлагаемого изобретения является способ определения места и характера дефекта в цифровом блоке [5], в котором перед диагностированием цифрового блока, используя его принципиальную схему и теорию булевых функций, создают аналитическую эталонную копию. В процессе диагностирования цифрового блока, под управлением программы, поочередно моделируют дефект, выбранный из множества возможных. При этом для каждого промоделированного дефекта формируют в объеме, вычисляемом с помощью метода детерминированных направлений, псевдослучайные многоразрядные кодовые наборы. Подают их одновременно на входы диагностируемого цифрового блока и его аналитической эталонной копии, на выходах которых регистрируют отклики и сравнивают. Если отклики совпали, то контроль прекращают, а по месту и характеру дефекта, промоделированного в аналитической эталонной копии, определяют место и характер дефекта в диагностируемом цифровом блоке.

Сущность метода детерминированных направлений заключается в следующем. На аналитическую эталонную копию диагностируемого цифрового блока, в которой отсутствуют дефекты, способом последовательного перебора подают многоразрядные кодовые наборы по количеству входов α, в объеме 2α. Причем из этого объема отбирают только такие входные многоразрядные кодовые наборы, которые приводят к изменению выходного отклика. Группируют их в интервалы, которые затем запоминают. Выбор кодового набора из каждого интервала осуществляют вероятностным методом, с помощью генератора случайных чисел.

Недостатком способа [5] является достаточно высокие временные затраты на диагностирование в случае проверки цифровых блоков с большим количеством элементов и межэлементных соединений.

Технический результат предлагаемого изобретения - сокращение времени диагностирования цифровых блоков.

Технический результат достигается тем, что в процессе эксплуатации цифровых блоков набирается статистика по возникающим дефектам. На основе собранных данных определяются частоты появления всех возможных дефектов для каждой группы идентичных цифровых блоков. Частота i-го дефекта из множества возможных определяется по формуле

,

где ni - количество дефектов i-го типа из общего числа возникающих дефектов цифрового блока;

N - общее число возникших дефектов в данной группе цифровых блоков за предшествующий период эксплуатации;

i - порядковый номер дефекта из множества возможных в рассматриваемой группе цифровых блоков.

Перед очередным диагностированием цифрового блока, используя его принципиальную схему и теорию булевых функций, создают аналитическую эталонную копию блока. В процессе диагностирования цифрового блока, под управлением программы, поочередно моделируют дефект, выбранный из множества возможных, при этом очередность выбора дефекта определяется частотой его появления, начиная с наибольшей.

Для каждого промоделированного дефекта формируют в объеме, вычисляемом с помощью метода детерминированных направлений (сущность данного метода рассмотрена в прототипе), псевдослучайные многоразрядные кодовые наборы. Подают их одновременно на входы диагностируемого цифрового блока и его аналитической эталонной копии, на выходах которых регистрируют отклики и сравнивают. Если отклики совпали, то контроль прекращают, а по месту и характеру дефекта, промоделированного в аналитической эталонной копии, определяют место и характер дефекта в диагностируемом цифровом блоке. После чего уточняют статистические данные о частоте появления данного вида дефектов.

Способ определения места и характера дефекта в цифровом блоке был проверен в макете контрольно-технической аппаратуры, состоящей из объекта диагностирования (14 цифровых блоков типа Д40-109, каждый из которых состоит из 7 модулей, выполненных на ИМС серии 133, 530, 533, 537, 1531), персональной ЭВМ типа IBM PC/AT, устройства сопряжения объекта диагностирования с персональной ЭВМ и программного обеспечения, написанного на языке высокого уровня Delphi 6.0. На подготовительном этапе диагностирования, используя принципиальную схему и математический аппарат булевых функций, была создана аналитическая эталонная копия цифрового блока и введена в программное обеспечение персональной ЭВМ.

На этапе диагностирования, под управлением программного обеспечения персональной ЭВМ, поочередно моделировался дефект, выбранный из множества 2205 возможных. При этом для каждого промоделированного дефекта в объеме 36637 штук, формировались 16-разрядные псевдослучайные кодовые наборы, которые одновременно подавались на входы аналитической эталонной копии, расположенной в персональной ЭВМ, а через ее параллельный порт LPT1 и устройство сопряжения, на входы цифрового блока, с выходов которого, через это устройство сопряжения отклики кодовых наборов принимались и сравнивались с откликами аналитической эталонной копии. При появлении результата совпадения определялся характер дефекта и его месторасположение в цифровом блоке.

Подключение устройства сопряжения и цифрового блока к персональной ЭВМ осуществлялось с помощью многопроводного кабеля длиной не более 2 м. В соответствии с временными диаграммами работы цифрового блока Д40-109 длительность τu формируемых импульсов в кодовых наборах составляла 600 нс. Буферные регистры адреса и данных устройства сопряжения были выполнены на ИМС КР580ИР82 с тремя состояниями. Это позволило обеспечить буферирование системных шин персональной ЭВМ, хранение адреса и данных и в целом обеспечить скорость (70 кбайт/сек) передачи кодовых наборов в режимах записи и чтения.

Первоначальные максимальные временные затраты на определение места и характера дефекта цифрового блока Д40-109, состоящего из 147 ИМС и 2058 межэлементных соединений, для однократных дефектов (k=1, z=1), составляли порядка 19 минут. Применение предлагаемого способа на основе набранных в течение 18 месяцев статистических данных об эксплуатации 14 идентичных блоков Д40-109 позволило снизить среднее время диагностирования блока до 11,5 минут.

Набор статистики при более длительной эксплуатации позволит еще значительнее сократить время на поиск дефектов в цифровом блоке.

Способ определения места и характера дефекта в цифровом блоке, заключающийся в том, что воздействуют на объект контроля тестовым сигналом, осуществляют регистрацию отклика объекта контроля и сравнивают с эталоном, при этом в аналитической эталонной копии диагностируемого цифрового блока поочередно моделируют дефект, выбранный из множества возможных, для каждого промоделированного дефекта формируют в объеме, вычисляемом с помощью метода детерминированных направлений, псевдослучайные многоразрядные кодовые наборы и одновременно подают их на входы диагностируемого цифрового блока и его аналитической эталонной копии, регистрируют отклики на их выходах и сравнивают, при появлении результата совпадения откликов определяют место и характер дефекта в диагностируемом цифровом блоке, отличающийся тем, что по результатам предшествующей эксплуатации данного типа блоков множество возможных дефектов сортируют в порядке убывания частот их появления, моделирование дефектов в эталонной копии цифрового блока начинают с дефекта, частота появления которого наибольшая, и продолжают моделировать в порядке уменьшения частоты появления дефектов, после определения места и характера дефекта корректируют частоту выявленного дефекта, при этом для расчета и коррекции частоты появления дефектов используют формулу

где ni - количество дефектов i-го типа из общего числа возникающих дефектов цифрового блока;
N - общее число возникших дефектов в данной группе цифровых блоков за предшествующий период эксплуатации;
i - порядковый номер дефекта из множества возможных в рассматриваемой группе цифровых блоков.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться в источниках питания для исключения в них коротких замыканий при «пробое» тиристоров и сохранения выходного напряжения.

Изобретение относится к области электронной техники, в частности предназначено для отбраковки КМОП микросхем, изготовленных на КНД (кремний на диэлектрике) структурах, по радиационной стойкости.

Изобретение относится к области вычислительной и контрольно-измерительной техники и может быть использовано для контроля программируемых логических интегральных схем, в частности, иностранного производства.

Изобретение относится к солнечной энергетике, в частности к имитаторам солнечного излучения на основе импульсных газоразрядных ламп для измерения световых вольтамперных характеристик и других фотоэлектрических параметров солнечных фотоэлементов и фотоэлектрических модулей с концентраторами излучения.

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано при разработке оперативных методов и средств определения или неразрушающего контроля значений теплоэлектрофизических параметров и электрофизической диагностики проводящих или резистивных структур интегральных схем (ИС).

Изобретение относится к области электронной техники, в частности предназначено для разбраковки микросхем оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) по уровню бессбойной работы (УБР).

Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано в технологии изготовления полупроводниковых интегральных схем (ИС), а также для анализа изделий, отказавших у потребителя.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для диагностики функционирования микросхем оперативной памяти во всех отраслях микроэлектроники и радиотехники

Изобретение относится к области электронной техники, в частности предназначено для разбраковки КМОП микросхем, изготовленных на КНД ("кремний на диэлектрике") структурах, по радиационной стойкости

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в контрольно-поверочной аппаратуре, для измерения технических параметров аварийных радиомаяков и радиобуев

Изобретение относится к технике измерения параметров интегральных микросхем и может быть использовано для контроля качества цифровых интегральных микросхем на основе КМОП логических элементов (ЛЭ)
Изобретение относится к полупроводниковой микроэлектронике и может быть использовано при создании и многократном регулировании сопротивления металлических перемычек, соединяющих электроды твердотельных приборов, работа которых основана на полярнозависимом электромассопереносе в кремнии (ПЭМП)

Изобретение относится к способам испытаний полупроводниковых приборов на стойкость к воздействию тяжелых заряженных частиц различных энергий космического пространства. Техническим результатом является снижение стоимости и продолжительности испытаний на радиационную стойкость, а также повышение достоверности результатов испытаний. В способе испытаний полупроводниковых БИС технологии КМОП/КНД на стойкость к эффектам единичных сбоев от воздействия тяжелых заряженных частиц (ТЗЧ) космического пространства путем облучения ограниченной выборки БИС импульсным ионизирующим излучением облучение производят гамма-нейтронным излучением импульсного ядерного реактора (ИЯР) со средней энергией 1,0-3,0 МэВ или импульсным рентгеновским излучением электрофизических установок (ЭФУ) с эквивалентной дозой, вызывающей равную с ТЗЧ генерацию радиационно-индуцированного заряда в чувствительном объеме БИС, и для определения стойкости к воздействию ТЗЧ с величиной порогового значения линейных потерь энергии LETTH в диапазоне от единиц до сотни МэВ·см2/мг используют значение коэффициента относительной эффективности RDEF (Relative Dose Enhancement Factor) воздействия полной поглощенной дозы рентгеновского или гамма-излучения по отношению к величине LETTH с использованием представленного соотношения. 6 з.п. ф-лы, 6 ил., 8 табл.

Изобретение предназначено для использования на выходном и входном контроле качества цифровых КМОП интегральных микросхем и оценки их температурных запасов. Сущность: на входы одного или нескольких логических элементов контролируемой микросхемы подают последовательность высокочастотных переключающих греющих импульсов частотой Fгр, модулированных последовательностью прямоугольных видеоимпульсов с постоянным периодом следования Тсл, длительность τр которых изменяется по гармоническому закону с частотой ΩМ. На частоте модуляции ΩМ выделяют и измеряют амплитуду первой гармоники тока, потребляемого контролируемой микросхемой, амплитуду первой гармоники температурочувствительного параметра - выходного напряжения логической единицы того логического элемента, состояние которого не изменяется, и сдвиг фазы φ(ΩМ) между первой гармоникой тока, потребляемого контролируемой микросхемой, и первой гармоникой температурочувствительного параметра. По измеренным величинам определяют модуль и фазу теплового импеданса контролируемой микросхемы на частоте ΩМ. Технический результат: повышение точности измерения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может применяться для исследования измерительных характеристик и контроля точности работы измерительного устройства многоточечных измерительных систем с входной коммутацией датчиков. Предлагается способ контроля работоспособности многоточечной измерительной системы с входной коммутацией датчиков, заключающийся в том, что к входу коммутатора датчиков подключают формирователь ступеней имитатора сигналов датчиков, соответствующий типу подключаемых датчиков, и измеряют сигналы этого формирователя, по измеренным сигналам формирователя и их известным физическим значениям вычисляют функцию преобразования системы, затем к коммутатору датчиков подсоединяют соответствующий типу подключаемых датчиков второй формирователь ступеней имитатора сигналов датчиков, физические значения сигналов которого заранее известны, измеряют сигналы этого формирователя, по результатам этих измерений и вычисленной функции преобразования системы вычисляют значения сигналов второго формирователя ступеней имитатора и определяют разности с известными их значениями, по величине этих разностей оценивают степень работоспособности системы. Применение изобретения позволит упростить способ контроля, повысить надежность контроля работоспособности измерительного устройства для обеспечения измерения сигналов датчиков с заданной точностью и сократить время подготовки к проведению измерений многоточечной измерительной системы с входной коммутацией датчиков. 1 ил.

Способ предназначен для использования на выходном и входном контроле качества сверхбольших интегральных схем (СБИС) - микропроцессоров и микроконтроллеров - и оценки их температурных запасов. В контролируемую СБИС, установленную на теплоотводе и подключенную к источнику питания, загружают специальный «разогревающий» тест и программу управления и включают в режим периодического нагрева путем переключения контролируемой СБИС из режима выполнения специального теста в режим паузы с частотой Ω и скважностью 2. На частоте модуляции Ω выделяют и измеряют амплитуду I m 1 п о т ( Ω ) первой гармоники тока, потребляемого контролируемой СБИС, амплитуду U m 1 Т П ( Ω ) первой гармоники температурочувствительного параметра с известным отрицательным температурным коэффициентом KT, например, напряжения на встроенном в ядро СБИС р-n переходе или напряжения логической единицы на одном из нагруженных резистивной нагрузкой выводов СБИС, логическое состояние которого не изменяется при переключении СБИС из одного режима в другой, и сдвиг фазы φ(Ω) между первой гармоникой тока, потребляемого контролируемой СБИС, и первой гармоникой температурочувствительного параметра. Модуль теплового импеданса контролируемой СБИС на частоте Ω определяют по формуле: | Z T ( Ω ) | = U m 1 Т П ( Ω ) K T U п и т I m 1 п о т ( Ω ) , где Uпит - напряжение питания контролируемой БИС, а фазу φT(Ω) теплового импеданса контролируемой СБИС определяют как уменьшенную на 180° разность фаз между первой гармоникой температурочувствительного параметра и первой гармоникой тока, потребляемого контролируемой СБИС. 2 ил.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для измерения температуры активной области светоизлучающих диодов. Заявлен cпособ измерения переходных тепловых характеристик светоизлучающих диодов (СИД), при котором инжекционный ток подают в виде последовательности импульсов нарастающей длительности с периодом между импульсами, достаточными для остывания активной области и не менее времени считывания сигнала с выхода фотоприемной линейки. Далее на СИД подают постоянный инжекционный ток и измеряют спектр излучения в заданные моменты времени в течение цикла измерения вплоть до полного разогрева СИД. В устройстве для реализации способа последовательно соединены генератор инжекционного тока, светоизлучающий диод, электрооптический затвор, монохроматор и приемно-преобразовательный блок, включающий в качестве фотоприемного устройства многоэлементную фотоприемную линейку, первый и второй генераторы импульсов, АЦП и микроконтроллер. Управляющие выходы микроконтроллера соединены с входом генератора инжекционного тока и с входом первого генератора импульсов, выход которого соединен с управляющими входами электрооптического затвора и второго генератора импульсов, выходы которого соединены с управляющими входами фотоприемного устройства и АЦП. Технический результат - повышение точности определения переходных тепловых характеристик светоизлучающих диодов. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх