Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛЬНО НЕНАДЕЖНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ЦИФРОВОМ БЛОКЕ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения потенциально ненадежных элементов в еще работоспособном цифровом блоке.

Известен способ [1] поиска дефектов в цифровых блоках, содержащих двунаправленные шины, после подачи данного многоразрядного кодового набора на управляющие и информационные входы диагностируемого игрового 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 высоко-импедансному 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, он не позволяет определять потенциально возможные дефекты в еще работоспособном блоке.

Известен способ [2] 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 но заданным в цифровом коде информационно-ценные 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.

Прототипом предлагаемого изобретения является способ [3] поиска дефектов в цифровых блоках, состоящий в том, что в диагностируемом цифровом блоке поочередно на каждом устройстве амплитуду питающею напряжения ступенчато уменьшают от номинального значения E_ном до порогового E_порi с шагом ΔE_п, 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 ладонными уровнями, фиксируют величину напряжения E_порi, являющуюся порогом функционирования, для каждого устройства при появлении частоты сбоя F_c вычисляют область работоспособности но напряжению питания ΔE_pi, и выбирают дефектное устройство по наименьшему значению области работоспособности ΔE_pi.

Однако глубина диагностирования данным способом достигает только конструктивных элементов 1 уровня (модуль, ТЭЗ, ячейка).

Недостатком способа является невозможность выделения потенциально ненадежной элементной базы (ИМС, электронных приборов) в конструктивных элементах 1 уровня (модуль, ТЭЗ, ячейка).

Технический результат предлагаемого изобретения - расширение возможностей технического диагностирования по определению потенциально ненадежных элементов в цифровых блоках.

Технический результат достигается тем, что печатную плату дефектного устройства (модуль, ТЭЗ, ячейка) с наименьшим значением области работоспособности в диагностируемом цифровом блоке разбивают поэлементно на участки (зоны), в каждом из которых находится один из радиоэлементов цифрового устройства. С помощью узконаправленного облучателя, каждый участок последовательно подвергают программно-управляемому воздействию СВЧ излучения, при этом при каждом облучении элементов устройства на входы диагностируемого устройства из состава 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 устройства и вычисляется с помощью метода синтеза тестов по критерию минимальной длины, сравнивают выходные отклики с их с эталонными уровнями, фиксируют величину мощности СВЧ излучения, являющуюся порогом функционирования.

Способ реализуется в два этапа. На первом этапе определяют потенциально ненадежное устройство (модуль, ТЭЗ, ячейку) в диагностируемом цифровом блоке, для этого поочередно на каждом устройстве амплитуду питающего напряжения ступенчато уменьшают от номинального значения E_нор до порогового E_порi с шагом ΔE_п, 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 (тестовые воздействия), при этом заданный объем кодовых наборов определяется количеством входов диагностируемого цифрового блока и вычисляется с помощью метода синтеза тестов но критерию минимальной длины, сравнивают выходные отклики с их эталонными уровнями, фиксируют величину напряжения E_порi, являющуюся порогом функционирования, для каждого устройства при появлении частоты сбоя F_c1, вычисляют область работоспособности но напряжению питания ΔE_pi по формуле

где ΔE_pi - область работоспособности i-го устройства по напряжению питания;

E_ном - номинальное напряжение питания диагностируемого блока;

E_порi - пороговое напряжение питания i-го устройства, при котором на выходе диагностируемого блока появляются сбои;

i - номер устройства.

Дефектное (потенциально ненадежное) устройство определяют но наименьшему значению области работоспособности ΔE_pi, которое выбирают по результатам сравнения областей работоспособности всех устройств, входящих в состав диагностируемого цифрового блока.

Частоту сбоя F_c1 определяют по формуле

,

где m₁ - количество псевдослучайных многоразрядных кодовых наборов, при прохождении которых через цифровой блок произошел сбой в его работе;

n₁ - количество псевдослучайных многоразрядных кодовых наборов, поданных на вход цифрового блока.

В результате ступенчато уменьшающейся амплитуды питающего напряжения от номинального значения E_ном до порогового E_порi с шагом ΔE_п, создаются условия для неправильного функционирования выбранного устройства. Это однозначно обеспечивает появление искажений в выходных откликах диагностируемого цифрового блока.

Нa втором этапе определяют потенциально ненадежный элемент в составе дефектного устройства. Для этого печатную плату устройства условно разделяют на участки (зоны) с посадочными местами под интегральные микросхемы (ИМС) и радиокомпоненты.

На входы устройства при номинальном значении питающего напряжения подают тестовые воздействия, формируемые аналогично как на первом этапе диагностирования, при этом каждый участок печатной платы последовательно подвергают воздействию СВЧ излучения из узконаправленного облучателя. После каждого круга облучения СВЧ мощность ступенчато увеличивают от минимального значения - P_min до максимально допустимого значения P_{max доп}. При каждом облучении фиксируют отклики устройства на тестовые воздействия и сравнивают их с эталонными. Для каждого элемента при появлении частоты сбоя F_c2 вычисляют область работоспособности по СВЧ воздействию ΔP_pi, по формуле

,

где ΔP_pi - область работоспособности i-го устройства по СВЧ воздействию;

P_min - минимальное значение мощности СВЧ воздействия;

P_pi - пороговое значение мощности СВЧ воздействия на i-й участок, при котором на выходе диагностируемого устройства появляются сбои;

P_{max доп} - максимально допустимая мощность СВЧ воздействия для данного тина устройств;

i - номер облучаемого участка цифрового устройства.

Частоту сбоя F_c2 определяют но формуле

,

где m₂ - количество псевдослучайных многоразрядных кодовых наборов, при прохождении которых через цифровое устройство произошел сбой в его работе;

n₂ - количество псевдослучайных многоразрядных кодовых наборов, поданных на вход цифрового устройства.

Дефектный элемент (ИМС, радиокомпонент) выбирают по наименьшему значению области работоспособности ΔP_pi.

В результате при минимальных временных и аппаратных затратах обеспечивается глубина диагностирования цифровых блоков, на предмет наличия скрытых отказов, вплоть до конструктивно неделимых элементов ИМС и радиокомпонентов.

Способ определения потенциально ненадежных элементов в цифровом блоке был проверен в макете контрольно-технической аппаратуры, состоящей из объекта диагностирования (цифровой блок типа Д40-109, каждый из которых состоит из 7 модулей, выполненных па ИМС серии 133, 530, 533, 537. 1531), персональной ЭВМ типа IBM PC/AT, устройства сопряжения объекта диагностирования с персональной ЭВМ, радиоизмерительного прибора РИП 3 с подвижным узконаправленным рупорным облучателем и программного обеспечения для персональной ЭВМ, написанного на языке высокого уровня Delphi 6.0. Процесс диагностирования сопровождался относительно большими временными затратами, в связи с необходимостью ручной наводки облучателя и перестройки мощности, однако автоматизация этих операций позволит значительно сократить время диагностирования.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №840770, кл. G01R 31/28, 1981.

2. Авторское свидетельство РФ №2133479, кл. G01R 31/28, G06F 11/26, 1999.

3. Авторское свидетельство РФ №2255369, кл. G06F 1 1/22, G01R 31/317, 2005, (прототип).