Способ контроля технического состояния цифровых блоков

шкевич, .А,оги 99(088.8)свидетельство СССС О К 31/28, 198видетельство СССР.С 01 К 31/28, 1НТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСК1 Х БЛОКОВ 984.ОГО СО относится к вычисе и может быть исастности, в прои в процессентроля цифровойже при производЦель изобрететации ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИ АВТОРСКОМУ(54) СПОСОБ КОСТОЯНИЯ ЦИФРОВЬ(57) Изобретенилительной техникпольэовано, вцессе ее эксплпроведения входэлементной базьстве цифровых с ния - повышение достоверности определения технического состояния цифровых блоков, На контролируемый цифровой блок 2 подаются напряжение питания от блока 1 питания и тестовые воздействия от генератора 10 псевдослучайной последовательности, управляемого генератором 9 тактовых импульсов. Блок 3 выделения импульсов тока обеспечивает выделение высокочастотных импульсов, возникающих в цепи питания при работе цифрового блока 2, Эти импульсы усиливаются широкополосным усилителем. 4, обрабатываются компаратором 5 и триггером 6,Коррелятор 7 формирует импульсную харак" теристику цифрового блока 2, которая служит информативньнч параметром и выводится для сравнения с эталоном на блок 8 индикации, 3 ил,Изобретение относится к вычислительной технике и может быть испольУ =Ь(й- С)х(С) Й.Записывая (1) символически, полу 35чим у(й) = х(й) Ь(С),(2) где у;) - реакция линейной системына входное воздействие;40х(Т) - входное воздействие;- время;с - параметр интегрирования;Ь(й) - импульсная характеристикалинейной системы,Пусть К ( С) - антокорреляционнаях,хфункция входного воздействия (сигнала) х(1);К (С) - взаимная корреляционХ,ч 50ная функция входного и выходного сиг"налов, Эти Функции связаны тем жеуравнением свертки (2), что и сигналыК=К И)Ь( ), (3)Если К (с,) заменить функций Дирака558 Я), то иэ определения импульснойхарактеристики линейной системы,как реакции на К-функцию этой сисэовано н частности, в процессе ее эксплуатации и в процессе проведе.ния входного контроля цифровой элементной базы, а также при производстве цифровых систем.Цель изобретения - повышение достоверности контроля технического со О стояния цифровых блоков.На фиг. приведена блок-схема устройства для реализации способа; на фиг.2 - эпюры, поясняющие работу устройства; на фиг3 - блок-схема кор(5 релятора.Способ основан на применении теории Мура, с помощью которой можно вычислить с достаточной степенью точности, ограниченной лишь шумами из мерительных приборов, импульсную характеристику для произвольной кинетической модели по характеристикам входного заданного тестового сигнала. Любая система, также и непи-25 нейная с учетом метода линеаризации в окрестности рабочей точки, описывается импульсной характеристикой. Известно, что реакция линейной системы на .любое входное воздействие оп ределяется с помощью интеграла Дюамеля. темы, выражение (3) принодится к видуК (л)- 1)( ) Ь-Ь(л) (Д)Итак, если автокорреляционная функция входного сигнала ведет себя как д-функция, то взаимная корреляционная функция входного и выходного сигналон является импульсной характеристикой линейной системы. Этот метод определения импульсной характеристики применим к нелинейным системам (цифровым блокам) и дает возможность измерять их динамические характерис- тики в рабочей точке, Импульсная характеристика является результатом анализа переходного процесса цифрового блока,Переходный процесс. цифрового блока определяет изменение не одного, а совокупности параметров, характеризующих цифровой блок. Известно, что такой процесс является наиболее информативным и может повысить достоверность контроля цифроных блоков, Это объясняется тем, что переходной процесс представляет собой динамический режим работы диагностируемого цифрового блока, н котором наиболее полно появляется истинный уронень его технического состояния. Импульсная характеристика является индивидуальной функцией технического состояния цифрового блока н смысле объединения н себе совокупности значений отдельных параметров, характеризующих техническое состояние цифрового блока, с ее помощью. можно оценивать степень его работоспособности1(5)где, Ч - степень работоспособностицифрового блока;Ь - нормированное значение импульсной характеристикицифрового блока.Импульсная характеристика цифрового блока по цепи питания определяется как нэаимная корреляционная функция входного тестового сигнала цифроного блока и выходного сигнала н цепи питания, который представляет собой реакцию в виде высокочастотных импульсов тока переключения элементов цифрового блока на входное воздействие, Задавая входное воздействие такое, чтобы его автокорреля2138 6 ствие появляются высокочастотные им(6) Ь=Ь + дЬТ1где ь=- 1 х(г 1 у(е- )де - энеченнеТОимпульсной характеристики по цели питания цифрового блока;х(г.) - входной сигнал в виде напряжения псевдослучайной последовательности;у(й) - выходной сигнал в цепи питания в виде импульсов напряжения переключения элементов в результате действия напряжения псевдослучайной последовательности на входах цифрового блока;Т - время интегрирования, равное . длительности псевдослучайной последовательности;Ьз " эталонное значение импульсной характеристики по цепи питания исправного цифрового блока;ЛЬ - среднеквадратическое отклонение импульсной характеристики от Ь полученное на основе статистической обработки результатов измерений на заранее исправных цифровых блоках, Невыполнение условия (6) говорит о неисправности цифрового блока, Измерение импульсной характеристики по цепи литания цифрового блока реализуется в следующей последовательности, На информационные входы цифрового блока подают входное воздействие в виде псевдослучайной последовательности (ПСП), в цепи питания эа счет срабатывания элементов на это воздей 50 55 5 155 ционная функция являлась д-функцией, используя для этой цели псевдослучайную последовательность, которую легко реализовать с помощью сдвигового регистра, коррелятором, подключенным к цепи питания, измеряют импульсную характеристику цифрового блока по цепи питания. В обшем случае импульская характеристика по цепи питания цифрового блока с неисправным элементом отлична от импульсной харак теристики по цепи питания исправного цифрового блока. Импульсная характеристика по цепи питания цифрового блока определяется как интеграл (1), значение которого получено коррелятором на конечном интервале измерения, является импульсной характеристикой по цепи питания, которая позволяет оценить техническое состояние цифрового блока, Для контролируемого цифрового блока выполняется условие 5 О 5 20 25 30 35 40 45 пульсы тока, превышающие уровеньфлуктуационного шума, Эти высокочастотные импульсы выделяются и преобразуются в импульсы напряженияусиливаются и поступают на коррелятор, который измеряет взаимную корреляционную функцию этих импульсов ивходного воздействия. Эта взаимнаякорреляционная функция являетсяимпульсной характеристикой по цепипитания цифрового блока,.Устройство для реализации способаконтроля технического состояния цифрового блока (фиг,1) содержит блок 1питания цифровой блок 2, блок 3 выделения импульсов тока, широкополосный усилитель 4, компаратор 5, триггер 6, коррелятор 7, блок 8 индикации, генератор 9 тактовых импульсов,генератор ПСП 10, Причем выход блока1 питания, питающего цифровой блок 2,соединен с входом блока 3 выделенияимпульсов тока, выход которого подключен к входу широкополосного усилителя4, выход которого соединен свходом компаратора 5, выход которого подкгюнен к входу триггера 6, выход которого соединенс вторым входом коррелятора 7, выходкоторого подключен к первому входублока 8 икэедикации. Выход генератора,9 тактовых импульсов соединен с вторым входом (вход синхронизации) блока8 индикации и с входом генератора ПСП1 О, выход которого подключен к информационным входам 2,1-2 еМ цифровогоблока 2 и к первому входу коррелятора 7,Устройство для реализации способа контроля технического состоянияцифровых блоков работает следующимобразом,Генератор 9 тактовых импульсов вырабатывает последовательность импуль-,сов напряжения с тактовой частотой до 1 О МГц (фиг.2 а), которые поступаютна вход генератора ПСП О для получения импульсов напряжения ПСП (фиг,2 б),Импульсы напряжения ПСП поступаютна все информационные входы цифрового блока 2, под воздействием которыхв его цепи питания образуются, как ре"акция на входное воздействие, импульсы тока (фиг,2 в) от переключениягэлементов, Блок 3 выделения импульсов тока и широкополосный усилитель 4 вы.ния запишется в видеЛ = К К 2 -1, Л (9) деляют эти импульсы тока, преобразу Ют их в импульсы напряжения и усилиВают до необходимого значения(фиг,2 г,д). Компаратор 5, на вход которого поступают импульсы напряженияс выхода широкополосного усилителя 4 нормирует их по амплитуде (фиг,2 е). С выхода компаратора 5 импульсы наПряжения поступают на счетный вход триггера б, который пресбразует эту случайную последовательность импульсов напряжения к виду ПСП (фиг,2 ж) наступающей на информационные входы цифрового блока 2. С выхода генератора 11 СП 10 импульсы напряжения ПСП (фиг.26) поступают также на первый вход коррелятора 7, на второй вход Которого поступают импульсы напряжения с выхода триггера 6 (фиг.2 ж).Коррелятор 7 измеряет взаимную корреляционную функцию двух входных сигналов (фиг,2 б,ж), которая и является импульсной характеристикой по цепи питания цифрового блока 2, Блок 8 индикации с помощью синхронизации тактовыми импульсами (фиг,2 а) генератора 9 тактовых импульсов регистрирует на экране (электронно-лучевой трубке) устойчивое изображение импульсной характеристики по цепи питания цифрового блока 2 (фиг,2 и 3), Сравнивая измеренное значение импульсной характеристики по цепи питания цифрового блока 2 с эталонным значением, изображенным на шаблоне, ,определяют по степени их соответствия техническое состояние цифрового блока (фиг,2 и), В предлагаемом устройстве для реализации способа контроля технического состояния цифровых блоков блок 3 выделения импульсов тока и широкополосный усилитель 4, схемы которых приведены на фиг.З, конструктивно выполнены и экранированы в одном корпусе, Блок 3 выделения импульсов тока реализован на длинной линии, представляющей собой отрезок Ъакороченного на конце коаксиального кабеля.В блоке 3 выделения импульсов тока использованы формирующие свойства несогласованной линии, Компаратор 5с представляет собой компаратор без гистерезиса, в качестве триггера 6 применяется 1 К-триггер, Коррелятор с первым и вторым входами 7,1 и 7,2 (фиг,З) построен по схеме параллельного коррелятора и содержит К дискретных линий задержки (11.1, 11,2,11,3, 11,К), каждая из которых реализована. на отрезках коаксиальных кабелей. Дискретность задержки а составляет 10 нс, которая выбирается изл,условия 4 С- --- - где Г - часто 10 Гта тактовая. Количество перемножителей 12 (см, блок-схему коррелятора7 на фиг.З) равно количеству отсче"тов взаимной корреляционной функции.Интеграторы 13.1-13.К+1 выполнены наВС-цепочках, значения К, С выбираются исходя из требуемого времениинтегрирования, определяемого длительностью ПСП. Сумматор 14 собранпо схеме параллельного сумматора.В качестве блока 8 индикации (фиг.1)20 используется осциллограф С 1-99, Генератор 9 тактовых импульсов (фиг.1)выполнен по схеме кварцевого генератора на логических элементах, Генератор .ПСП 10 (фиг.1) построен по схе 25 ме генератора ПСП с управляемойзадержкой,Эффективность способа контролятехнического состояния может бытьпроиллюстрирована анализом приложе 30 ния способа к диагностике одного логического элемента, Логические элементы характеризуются двумя устойчивыми состояниями, В момент переходаиз одного состояния в другое, т,е, вмомент переключения схемы, работа ееописывается дифференциальным уравне- нием с 0 2 1 Щ 1 140С К 1 К 2-1 дС С К К 2-1.Из анализа выражения (7) вытекает, что для нормального функционирования, т.е. обеспечения переключения схемы, необходимо выполнение условияК 1 К 2 - 1 ) 0 , (8) Для транзисторных схем величиныК 1, К 2 равны,Редакто Подписн НТ СС изобретениям и открьггиям пр Раушская наб., д. 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент",аказ 329 Тираж 560НИИПИ Государственного комитета113035, Москва, ЖУжгород, ул, Га гари на, 101