Устройство для функционально-парамет-рического контроля логическихэлементов

Союз СоветскмиСоциалистическикРеслублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ц 830391Дата опубликования описания 25.05,81Г. Х. Новик, В, В. Сташин, Е. И. Мазур и .ф ШибертГхнь ь ; 46 и ь ДЬ1 ИРМосковский ордена Ленина и ордена Трудовог(71) Заявитель Знамени институт инженеров железнодорожного транспортаИзобретение относится к вычислИтельной и управляющей технике и автоматике и может быть использовано для входного контроля логических элементов, в том числе интегральных микросхем и потребителей, для функционально-параметрического контроля печатных плат с логическими элементами изготовителями логических устройств автоматики и вычислительной техники-, а также для функционально-параметрического контроля интегральных микросхем, включая контроль при разбраковке пластин, при ресурсных и прочих испытаниях, в особенности, когда необходима непрерывная фиксация функционирования микросхем.Известны устройства с программным управлением, в том числе цифровые вычислительные машины, которые применяются в совместной цифровой вычислительной и управляющей технике для контроля правильности функционирования логических элементов, для входного (у потребителя) и выходного (у изготовителя) контроля интегральных логических микросхем. Работа этих устройств основана на использовании.традиционных способов контроля функционирования и измерения электрических парамет 2ров (параметрического контроля) путем формирования программой последовательностей стимулирующих воздействий и анализа каждого отклика на каждом выходе контролируемого логического элемента или микросхемы 11.Однако такой подход к решению проблемы контроля логических элементов требует использования запоминающиХ устройств большой емкости для хранения программ стимуляции и реакций выходов или размеще 1 о ния этих данных на бумажных носителях,что делает эти устройства дорогостоящими, ненадежными в эксплуатации и плохо приспосабливаемыми для контроля новых логических элементов и микросхем. Кроме того, высокая стоимость такого оборудования для 15 функционально-параметрического контролямикросхем, т.е. его сложность, высокая трудоемкость и материалоемкость, не позволяет оснастить им большое количество организаций и предприятий, изготавливающих раз- Юнообразную электронную аппаратуру автоматики и вычислительной техники на основе логических элементов и микросхем.В результате отсутствия массовой, простой и дешевой аппаратуры входного контроля логическихэлементов и микросхем при изготовлении цифровых устройств имеют место большие непроизводительные затраты, связанные с поиском, локализацией и заменой неработоспособных элементов в изделии. Именно поэтому предприняты попытки создания достаточно простых, дешевых, легко производимых в массовых количествах и легко обслуживаемых устройств для функционального контроля логических элементов, в том числе интегральных микросхем. При этом в качестве тестирующих стимуляторов стремились использовать простые аппаратные средства в виде счетчиков, а в качестве регистраторов выходных двоичных векторов или сравнение с эталонным, заведомо годным логическим элементом, или счетчики числа переключений в выходном векторе, или сумматоры их составляюших.Наиболее близким по техническому решению к изобретению является устройство функционального контроля логических элементов, в том числе интегральных логических микросхем, отличительной особенностью которого является использование в качестве стимулятора входных воздействий генератора кодов, построенныго на основе двоичного счетчика, который последовательно во времени перебирает все возможные комбинации входных векторов для контролируемого элемента. Регистрация выходного двоичного вектора производится с помощью двоичного сумматора с циклическим переносом. Контрольная сумма сравнивается с результатом, полученным при контроле заведомо годных аналогичных элементов 2 .Однако данное устройство не может быть использовано для функционального контроля большого класса схем, в том числе логических интегральных микросхем (как правило, средней и высокой степени интеграции), отличительной особенностью которых является полифункциональность и, как следствие этого, наличие специальных управляющих входов, являвшихся несовместимыми, т.е. таких входов, на которые внутренней струкг,рой схемы не допускается одновременная шдача действуюших значений сигналов (например, входы прибавления и вычитания в реверепвных счетчиках, входы еппхронпоп гашения и синхронизированной установки в триггерах, входы гашенияз;.грузин г регистрах и тл.1. Если в как в; . гпмхлятора ходных воздействийя гчкпх ехе используется только счети пекгторые моменты времени в ре:,. е циклического перебора всех возм аминьх состояний счетчика состояния разлп пых выходов счетчика обязательно совпадут между собой, т,е. сформируются ненсовместимые входные воздеиствия, которые влекут за собой недетерминированное поведение испытуемого логического элемента и, и:;и следствие. невозможность его объективного контроля. 4Кроме того, данный прибор не реализуетфункций параметрического контроля логических элементов и интегральных микросхем в наихудших электрических режимах входов и выходов контролируемых логических элементов.Цель изобретения - повышение достоверности результатов контроля и увеличение быстродействия устройства.Поставленная цель достигается тем, чтов известное устройство, содержащее сигнатурный анализатор и последовательно соединенные тактовый генератор, первый счетчик и коммутатор-преобразователь, введены мультиплексор, второй счетчик и дешифратор, входами и выходами подключенный через коммутатор-преобразователь к соответствующим выходам первого счетчика и входам контролируемого логического элемента соответственно, информационный вход сигнатурного анализатора подключен к выходам контролируемого логического элемен та через последовательно соединенные коммутатор-преобразователь и мультиплексор, адресные входы которого через коммутатор- преобразователь соединены с выходами второго счетчика, счетный вход которого через коммутатор-преобразователь подключен к выходу старшего разряда первого счетчика.Устранение непосредственного соединения выходов первого счетчика с несовместимыми входами контролируемого логического элемента и подача на эти входы тестовых З 0 сигналов от дешифратора разделенных вовремени и принципиально несовпадаюших стимулов обеспечивает возможность проведения полного функционального контроля логических элементов с несовместимыми входами, а подача всех стимулирующих сигналов через коммутатор-преобразователь уровней входов (выходов), который коммутирует все цепи и формирует наихудшие условия входных сигналов Ои 1 и условия максимальных нагрузок выходов 40 для этих состояний, обеспечивает возможность проведения одновременно с функциональным и параметрического контроля, так как сколько-нибудь значительные изменения электрических параметров входов (повышенные токи) и выходов (повышенный 45 Оо и пониженная 10) контролируемого логического элемента приведут соответственно к выходу на пределы О или 1 выходных или входных сигналов, т.е.к изменению выходного двоичного вектора, 50что и фиксируется регистратором, в качестве которого применен сигнатурный анализатор. Устранение необходимости регистрации выходного двоичного вектора на каждом выходе контролируемого многовыходного логического элемента с помошью мультиплексора, адресные входы которого перебираются вторым счетчиком, запускаемым от старшего разряда первого счетчика, а мультиплексируемые входы соединены 1 че5рез коммутатор-преобразователь) соответственно со всеми выходами контролируемогомноговыходного логического элемента, позволяет значительно повысить быстродейст.вие системы контроля, поскольку последовательно образованный всеми выходами выход- эной двоичный вектор при циклической работе первого счетчика через единственныйвыход мультиплексора подается на сигнатурный анализатор,На чертеже поедставлена структурнаясхема устройства (с разнесенным изображением коммутатора-преобразователя длялучшего показа работы схемы).Устройство содержит тактовый генератор 1, который обеспечивает тактовые синхросигналы максимальной рабочей частоты,15необходимой для работы контроля прямогологического элемента 2, первый счетчик 3,предназначенный для обеспечения переборавходных тестовых последовательностей, дешифратор 4, необходимый для формирования тестовых сигналов для несовместимых 26входов контролируемого логического элемента 2, мультиплексор 5, необходимый длямультиплексирования выходов контролируемого многовыходного логического элемента2, второй счетчик 6, осуществляющий перебор адресных входов мультиплексора 5,сигнатурный анализатор 7, являющийся регистратором выходных двоичных векторовконтролируемого логического элемента 2,коммутатор-преобразователь 8, который обеспечивает проводную коммутацию выходовсчетчика-стимулятора 3 на совместимыевходы контролируемого логического элемента 2 и на соответствующие входы дешифратора 4, выходы которого также с помощьюкоммутатора-преобразователя 8 коммутируются на несовместимые входы контролируемого логического элемента 2. Кроме того, коммутатор-преобразователь 8 обеспечивает проводную коммутацию выходов элемента 2, выходов счетчика 6 на входы мультиплексора 5, а также коммутацию уровней питания на соответствующие выводы контролируемого элемента 2. Коммутатор-преобразователь 8 помимо этого содержит схемы преобразователей уровней входов- выходов, т.е, цепи, имитирующие входные сигналы Оми 1 М, и максимальные нагруз ки выходов крнкретного контролируемого логического элемента 2. Коммутатор-преобразователь 8 в общем случае является индивидуальным для каждого конкретного логического элемента 2, хотя в случае общей цоколевки корпуса (платы) и общей элементной базы для нескольких логических элементов может быть использован один коммутатор-преобразователь.Устройство работает следующим образом.При контроле с помощью предлагаемого устройства конкретного элемента 2 его подключают через коммутатор-преобразователь 8 к счетчику 3, дешифратору 4 (при необходимости) и генератору 1 (входы), и к мультиплексору 5 (выходы). Одновременно коммутатор-преобразователь 8 (реализуемый в виде разъемной колодки с пассивными проводными перемычками и при необходимости с отдельными активными элементами типа, например транзисторов, для контроля схем ТТЛ, расширяемых по ИЛИ клапанов интегральных схем, инверторов и т.п.), подключенный к устройству, обеспечивает необходимую для контроля конкретного логического элемента коммутацию соответствующих разрядов счетчика 2 к входам дешифратора 4, счетчика 6 к входам мультиплексора 5. Таким образом, два разъемных соединения обеспечивают все операции подготовки к работе, после чего включается генератор 1, запускается на максимальной частоте счет чик 3 и соответственно дешифратор 4 и счетчик 6, благодаря чему осуществляется полный перебор всех необходимых стимулирующих воздействий для элемента 2, выходной двоичный вектор которого, образованный последовательным совмещением выходных векторов каждого из выходов элемента 2 на тактовую последовательность через мультиплексор 5, регистрируется анализатором 7 и полученная сигнатура сравнивается с расчетной (или эталонной). При этом сравнение может производиться вручную оператором всех элементов сигнатуры или последняя может быть распаяна на коммутаторе-преобразователе 8, и тогд результатом сравнения является единственный сигнал Годен/Не годен. При это р - ализуются все известные возможности и "11 еимущества сигнатурного анализатора и в частности, контроль нестабильных сигнатур.Использование предлагаемого устройства функционально-параметрического контроля логических элементов и инте 1 ральных логических микросхем обеспечивает по сравнению с известными возможность полного функционально-параметрического контроля логических элементов и интегральных микросхем, в том числе полифункциональных СИС и БИС с системой несовместимых управляющих входов, без необходимости иепользования цифровых вычислительных машин и перфорированных или магнитных носителей программ стимуляции и анализа реакций проверяемых элементов, а на основе простых аппаратных средств в составе генератора стимулов, коммутатора и сигнатурного анализатора; возможность функционально-параметрического контроля интегральных микросхем любых серий с минимальной перенастройкой, а также возможность функционально-параметрического контроля логических элементов и узлов на интегральных микросхемах.Кроме того, хранение схемы стимуляции и реакций (сигнатур) контролируемых элементов выполняется документально в виде7таблицы коммутации и четырехзначной шестнадцатиричной сигнатуры,Формула изобретенияУстройство для функционально-параметрического контроля логических элементов, содержащее сигнатурный анализатор и последовательно соединенные тактовый генератор, первый счетчик и коммутатор-преобразователь, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности результатов контроля и увеличения быстродействия устройства, в него введены мультиплексор, второй счетчик и дешифратор, входами и выходами подключенный через коммутатор-преобразователь к соответствующим выходам перво 8303918го счетчика и входам контролируемого логического элемента соответственно, информационный вход сигнатурного анализатораподключен к выходам контролируемого логического элемента через последовательносоединенные коммутатор-преобразовательи мультиплексор, адресные входы которогочерез коммутатор-преобразователь соединены с выходами второго счетчика, счетныйвход которого через коммутатор-преобразователь подключен к выходу старшего раз 10 ряда первого счетчика.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР378852, кл. б 06 Г 11/00, 1971.2. Патент США3883801, кл, 324 - 7:5,опублик. 1975 (прототип),Редактор Л. ПовханЗаказ 2668/10 Составитель В. Халчев Техред А. Бойкас Корректор В. Бутяга Тираж 745 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская иаб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г Ужгород, ул. Проектная, 4