10.2 Тестування цифрових пристроїв методом аналогового сигнатурного аналізу (аса)

Метод АСА, що був раніше розглянутий для тестування аналогових схем, є ефективним для тестування вхідних ланцюгів цифрових схем. Сучасні цифрові схеми, що здебільшого реалізуються за КМОН-технологіями, мають на входах захисні діоди, які часто виходять з ладу внаслідок значних перенапруг чи електричних зарядів. Розглянемо типову схему захисту лінії вводу/виводу цифрової інтегральної схеми (Рис.9.3).

Рис.9.3 Схема захисту лінії вводу/виводу цифрової інтегральної схеми

Додатні і від’ємні періоди сигналу тестування, що подається з локалізатора несправностей, заставляють обидва діоди проводити струм, тому результуюча сигнатура буде мати форму, що представлена на рис.9.4.

Рис.9.4 Сигнатура лінії вводу/виводу цифрової інтегральної схеми

Я кщо діоди були пошкоджені якимось стрибками напруги, більшими за допустимі, то сигнатура буде мати вигляд, як у звичайного резистора (рис.9.5).

Рис.9.5 Сигнатура лінії вводу/виводу цифрової інтегральної схеми

після виходу з ладу захисних діодів

10.3 Тестування цифрових пристроїв методом цифрового сигнатурного аналізу (цса)

Основним недоліком використання поширених алгоритмів для тестування складних цифрових схем є значна довжина тестових послідовностей. Побороти цей недолік дозволяють методи тестування на основі інтегральних оцінок, що мають меншу довжину. Зменшення довжин тестових послідовностей досягається стиском інформації. Одним з таких методів компактного тестування є метод цифрового сигнатурного аналізу.

Основу цифрового сигнатурного аналізатора складає регістр зсуву, виходи якого сполучені з входами суматора за модулем 2. Суматор забезпечує стиск інформації. Тестуючи завідомо справний цифровий пристрій, знаходять і запам’ятовують еталонні сигнатури пристрою, з якими потім порівнюють сигнатури контрольованих пристроїв. Нагадаємо, що сигнатурою називають «підпис», який є унікальним для кожного пристрою. Якщо в аналогових сигнатурних аналізаторах сигнатури – це вольт амперні характеристики компонентів, то в цифрових сигнатурних аналізаторах – це цифрові коди, отримані за певними правилами. Відхилення сигнатури цифрового пристрою від очікуваного значення вказує на наявність несправностей у пристрої.

Цифровий сигнатурний аналіз розроблений на основі двох використовуваних методів контролю помилок цифрових пристроїв – перший називають рахунком переходів, другий – циклічним надлишковим контролем. Сигнатурний аналіз немов би моделює перший спосіб, але діє за аналогією до другого способу.

Суть методу рахунку переходів полягає в підрахунку зміни стану цифрового виходу за певний інтервал часу. Для справного пристрою цей результат буде завжди унікальним і однозначним. У випадку виникнення несправності результат буде зміненим. Проте, недоліком цього методу є значна величина кодів, що потребує стиску інформації.

Інший спосіб базується на використанні циклічних кодів з надлишковим кодуванням, що застосовуються в системах передачі даних для підвищення завадостійкості.

Якщо взяти 8-розрядне двійкове число, то його можна розглядати як коефіцієнт поліному 7-ї степені. Двійковий набір B₇B₆B₅B₄B₃B₂B₁B₀ є скорочене представлення двійкового поліному

B₇*2⁷ + B₆ * 2⁶ + B₅*2⁷ + B₄*2⁴ + B₃*2³ + B₂*2² + B₁*2¹ + B₀*2⁰. (10.1)

Наприклад, двійкове число 11000001 можна представити у вигляді

1*2⁷ + 1 * 2⁶ + 0*2⁷ + 0*2⁴ + 0*2³ + 0*2² + 0*2¹ + 1*2⁰ . (10.2)

Представимо вираз (10.2) у загальному вигляді, замінивши конкретне значення змінної 2 символом Х, отримаємо

A(X)=1*X⁷+1*X⁶+0*X⁵+0*X⁴+0*X³+0*X²+0*X¹+1*X⁰. (10.3)

Даний поліном можна скоротити до виразу

A(X)=X⁷ +X⁶ + X⁰ = X⁷ + X⁶ + 1. (10.4)

Для розуміння принципу циклічного надлишкового контролю (ЦНК) припустимо, що є двійковий потік B(X) і породжуючий поліном G(X). Якщо розділити поліном B(X) на G(X), то отримаємо частку Q(X) і залишок R(X)

B(X)=G(X)*Q(X)+R(X). (10.5)

З (10.5) отримаємо

B(X) - R(X) = G(X)*Q(X). (10.6)

За методом ЦНК двійковий потік, що передається, ділиться на породжуючий поліном і отриманий залишок добавляється до потоку, що передається. На приймальній стороні вхідний двійковий потік в сумі з залишком ділиться на цей же поліном, що і на передавальній стороні, з утворенням залишку. В результаті ділення на приймальній стороні лінії зв’язку залишок повинен дорівнювати нулю, тому що B(X) + R(X) точно ділиться на G(X). Якщо залишок на приймальній стороні дорівнює нулю, то це свідчить про відсутність помилок.

За методом ЦНК найчастіше використовується поліном виду

ЦНК-16 = X¹⁶ + X¹⁵ + X² + 1. (10.7)