68. Диагностика цифровых устройств методом сигнатурного анализа.

Метод сигнатурного анализа позволяет распространить на дискретные устройства преимущества, свойственные методам проверки аналоговых устройств, в которых можно четко указать эталонные значения напряжений и осциллограмм основных сигналов. Сравнивая реальные значения напряжений и осциллограмм с эталонными, можно легко определить точку, где схема начинает неправильно работать.

В дискретных устройствах очень трудно отличить сигналы на довольно длинных интервалах времени, и в схемной документации обычно не содержится информация, необходимая для облегчения процесса поиска. Средства сигнатурного анализа позволяют получить такую информацию для каждой точки дискретного устройства.

В основе сигнатурного анализа лежит способ сжатия информации, преобразующие двоичные последовательности любой длины в определенном узле схемы в однозначную сигнатуру состоящую из последовательности шестнадцатеричных цифр характеризующих этот узел. Его применение для диагностирования основано но том принципе, что исправное цифровое устройство при периодическом возбуждении одного и того же входа будет всегда выдавать одинаковый выходной сигнал в виде последовательности импульсов, преобразуемый в короткую сигнатуру. Если же этот периодический выходной сигнал отличается от эталонного, то устройство неисправно.

Для получения сигнатур используется специальный сигнатурный генератор (рис. 4.29,а), основными элементами которого является 16-разрядный сдвиговой регистр и пятивходовый сумматор по модулю 2

При реализации метода сигнатурного анализа для контролируемых устройств предварительно вычисляют эталонные сигнатуры в контрольных точках схемы либо определяют их с помощью заведомо исправного эталонного устройства. В качестве входного воздействия при построении сигнатуры (калибровки генератора) используют генераторы псевдослучайных чисел.

При обнаружении неисправной работы цифрового устройства по несовпадению эталонной и реальной сигнатур на его выходе для локализации неисправности выполняется процедура. при которой последовательно, начиная от места несовпадения, прослеживают по схеме элементы до тех пор, пока не удается обнаружить элемент с правильными входными, но ошибочными выходными сигналами.

Д ля обозначения сигнатур обычно используют следующие нестандартные шестнадцатеричные символы: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, G, F, H, P, U, которые удобно индицировать с помощью семисегментного индикатора без риска ошибиться в обозначениях (например цифра 8 и буква В).

69.Особенности внутрисхемного (поэлементного) контроля цифровых устройств. Диагностика и отладка цифровых устройств методом внутрисхемной эмуляции.

Метод поэлементного внутрисхемного контроля дискретных устройств заключается в проведении последовательности проверок каждого компонента или фрагмента схемы на печатных платах с учетом обеспечения условий исключения взаимного влияния электро-радиоэлементов и неповреждающего характера тестовых воздействий. Так же как и для аналоговых схем метод реализуется с использованием одиночных щупов – зондов и генераторов, групповых зажимов – клипс, одеваемых непосредственно на контролируемую микросхему, установленную на печатной плате, или с применением специального матричного игольчатого контактного устройства, которое присоединяется ко всей печатной плате. Элементы печатной платы в процессе испытания не извлекаются и питание с них может не сниматься.

Применение такого испытания обусловлено возможностью изоляции испытываемого компонента от окружающей схемы таким образом, чтобы за время проверки не повредить не сам компонент, ни связанные сч ним микросхемы.

Для ТТЛ ИС проблема изоляции формулируется как возможность установки на каком-либо входе испытуемого компонента тестового сигнала «1», в то время как выход предыдущего компонента, подключаемого к этому входу, находится в состоянии «0». Для принудительного перевода входа в логическую «1» требуется инжектировать ток от 36 до 94 мА, что значительно превышает нормативный допуск на втекающий ток для выходных каскадов ТТЛ. Однако, если импульс инжектируемого тока достаточно мал по длительности, энергетические условия работоспособности подключаемого к данному входу элемента не нарушается. Скорость принудительных испытаний обычна близка к предельной рабочей частоте ЦИМС (до 100 МГц).