Вы здесь

Метод і засоби тестового діагностування цифрових та мікропроцесорних пристроїв з компонентами, побудованими за КМДН-технологією

Автор: 
Глущак Сергій Валеріанович
Тип работы: 
Дис. канд. наук
Год: 
2002
Артикул:
0402U002493
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

РОЗДІЛ 2
РОЗРОБКА МАТЕМАТИЧНИХ МОДЕЛЕЙ ПРОЯВУ ДИНАМІЧНИХ НЕСПРАВНОСТЕЙ ЦИФРОВИХ ПРИСТРОЇВ З КОМПОНЕНТАМИ, ПОБУДОВАНИМИ ЗА КМДН-ТЕХНОЛОГІЄЮ,
ТА ЗАСОБІВ ЇХ ВИЯВЛЕННЯ

2.1. Уточнення моделі цифрових та мікропроцесорних пристроїв з компонентами, побудованими за КМДН-технологією, як об'єктів діагностування

Виявлення динамічних несправностей цифрових та мікропроцесорних пристроїв з компонентами, побудованими за КМДН-технологією, згідно принципів теорії тестового комбінованого діагностування, виконується за допомогою спеціально розроблених тестів. Для розробки тестів необхідно знати структуру пристроїв, умови прояву і транспортування несправностей. Відповідно, постає задача моделювання цифрових та мікропроцесорних пристроїв з компонентами, побудованими за КМДН-технологією, як об'єктів діагностування з метою отримання діагностичної інформації [107-111].
Об'єктом моделювання є цифрові та мікропроцесорні пристрої з компонентами, побудованими за КМДН-технологією - це цифрові та мікропроцесорні пристрої як змонтовані на друкованих платах цифрові КМДН НВІС, що є функціональними вузлами блоків обчислювальної техніки та систем керування.
Накладемо на об'єкт обмеження за: 1) типом схем, 2) діапазоном частот функціонування, 3) складністю.
Пам'ять пристроїв, що розглядаються, реалізується або як ІС динамічної пам'яті, або як тригерні схеми (статична пам'ять). В ІС динамічної пам'яті використовуються спеціальні МДН-транзистори, основна функція яких полягає у збереженні заряду (наприклад, метал-діелектрик-оксид-напівпровідникові: Si3N4, Al2O3; з плаваючим затвором тощо [1]). Тригерні ж схеми використовують такі ж МДН-транзистори, як і логічні схеми (нормально закриті з індукованими каналами). Тестування схем динамічної пам'яті звичайно розглядається як окрема задача діагностування, тому обмежимось розглядом тригерних схем пам'яті і синхронних та асинхронних комбінаційних схем цих пристроїв.
Характеристики транзисторів і пристроїв в цілому залежать від діапазону робочих частот. Наприклад, короткоканальні транзистори працюють на більш високих частотах, ніж довгоканальні. Але для забезпечення високих робочих частот часто змінюють форму і параметри транзисторів (наприклад, зі схованим каналом, з подвійною дифузією, зокрема, гексагональні, з V- та U-каналами тощо [1-3]), що потребує введення нових моделей. Це закладає необхідність обмеження на модель за діапазоном робочих частот, в межах яких елементи пристроїв адекватно описуються відповідними елементами їх моделі. В даному випадку такий діапазон складає від 10 до 400 МГц.
Сучасні пристрої з НВІС значно відрізняються за кількістю елементів схем. Для ефективного опису об'єкта моделювання задамо значення складності об'єктів. Оскільки НВІС складаються з 104-106 елементів, а на окремій друкованій платі таких мікросхем буває, як правило, від 1 до 10, то значення максимальної складності об'єктів моделювання складає 10 млн. елементів. Пристрої вищої складності в даній роботі не розглядаються.
Згідно проведеного аналізу найбільш повно відображати динамічні несправності дозволяє модель "з'єднувач-ключ" (ЗК). Але їй властиві недоліки, зокрема, функції компонентів подано різними способами (таблиця істинності для з'єднувача, діаграма переходів для логічного конденсатора), функції транзисторів явно не задані. Крім того, ЗК-модель розроблена для цілей проектування, а не діагностування пристроїв, а відомі модифікації для діагностування не відображають динамічних несправностей. Уточнимо ЗК-модель з метою одержання моделі, використання якої дозволить розробляти тести динамічних несправностей. Модель пристрою задамо як неявну діагностичну модель через опис справних пристроїв і описи динамічних несправностей. При цьому розглянемо об'єкт діагностування як цифровий, а не імпульсний пристрій, що прийнято в технічній діагностиці. Функціонування об'єкта опишемо в логіко-структурній формі, а динаміку задамо через часові параметри, які поставлені у відповідність переходам з одного стану в інший накопичувача як логічного автомата.
Елементами цифрових та мікропроцесорних пристроїв з компонентами, побудованими за КМДН-технологією, є: 1) провідники кристалу НВІС; 2) провідники друкованої плати; 3) n-МДН-транзистори НВІС; 4) p-МДН-транзистори НВІС. Оскільки значну роль у функціонуванні цих пристроїв відіграють паразитні ємності, то необхідно їх явно відобразити в моделі. Звідси ми приходимо до наступних компонент моделі:
1) з'єднувач С, який моделює провідник кристалу НВІС або друкованої плати;
2) додатній перемикач Sn, який відображає n-МДН-транзистор;
3) від'ємний перемикач Sp, який описує p-МДН-транзистор;
4) накопичувач W, який моделює паразитні ємнісні взаємодії.
Сигнали цифрових пристроїв, які розглядаються, відносяться до імпульсних сигналів. Оскільки в даній моделі ми розглядаємо пристрій не як імпульсний, а як цифровий, то і сигнали задамо як логічні значення. До останніх віднесемо: 1) логічні нуль та одиницю; 2) стан високого опору. В КМДН-схемах можлива так звана "боротьба" сигналів (наприклад, при під'єднанні до заряду паразитної ємності тощо). При цьому фактичне значення сигналу в певний момент часу важко визначити. Тому в модель, як правило, вводять поняття невизначеного стану, яке і описує такі явища. Слід відрізняти невизначений стан від такого з'єднання, в якому стан адекватно визначається, наприклад, при монтажному з'єднанні. При цьому встановлюється значення з більшою напругою (меншим опором джерела). Для відображення правил визначення результуючого стану таких випадків часто вводять поняття сили сигналів. Виходячи з цього, задамо опис сигналів пристроїв, що розглядаються.
Нехай X = {x1, x2, ..., xl} - множина вхідних значень, Y = {y1, y2, ..., ym} - множина внутрішніх значень, Z = {z1, z2, ..., zn} - множина вихідних значень моделі. Тоді змінні компонентів моделі, значення яких належать множинам X, Y, Z моделі, приймають значення мінімальної множини значень сигналів V4:

V4 = {