Спосіб перевірки працездатності цифрових пристроїв на основі псевдовипадкового енергодинамічного методу

Спосіб перевірки працездатності цифрових пристроїв на основі псевдовипадкового енергодинамічного методу, що включає аналіз діагностичних параметрів (імпульсів струму квазікороткого замикання), який відрізняється тим, що враховують вплив вихідної ланки узагальненої математи чної моделі логічного елементу на діагностичні параметри у загальному ланцюзі живлення об'єкта діагностування (модуля чи типового елемента заміни), тобто в його одній контрольній точці для усіх його елементів, формування тестових послідовностей здійснюють генератором псевдовипадкових сигналів, і застосовують осередки реєстрації окремих перевіряючих тестів, що дозволяє досягнути достовірності перевірки логічних елементів чи їх типових наборів, що входять до складу інтегральних схем Винахід відноситься до енергодинамічного способу перевірки працездатності цифрових пристроїв і може знайти широке застосування у засобах технічного контролю радіоелектронної техніки (PET) озброєння, зокрема в уніфікованих ремонтних модулях На даний час відомий спосіб перевірки працездатності цифрових пристроїв (Жердев Н К, Креденцер Б П , Белоконь Р Н Контроль устройств на интегральных схемах - Киев Техника, 1986- С 111-116) Сутність способу полягає у виділенні і обробці імпульсів струму енергодинамічного процесу у ланцюзі живлення логічного елементу Однак даний спосіб має суттєві недоліки При моделюванні процесів, що відбуваються у логічному елементі під час його переходу від одного стану до іншого не досить точно врахований вплив динамічних ланок на параметри імпульсів струму енергодинамічного процесу, що наводяться у ланцюзі його живлення та ідеалізовано вхідний вплив сигналу ЛІНІЙНОЮ залежністю Зокрема, у математичній моделі логічного елементу не враховано вплив вихідної інерційної ланки, яка суттєво впливає (до 30%) на точність оцінюючих параметрів Це призводить до того, що при одночасному спрацьовуванні декількох паралельно з'єднаних елементів в умовах їх спільного функціонування у межах окремого модуля, чи типового елемента заміни, які розглядатимемо як об'єкт діагностування (ОД), знижується достовірність проведення технічного контролю ОД Реалізація детермінованих та імовірнісних методів діагностування, що розглядаються в наведеному джерелі (Жердев Н К, Креденцер Б П , Белоконь Р Н Контроль устройств на интегральных схемах - Киев Техника, 1986 - С 24 - 27) апаратним чи програмним способом призводить до суттєвих, ВІДПОВІДНО, незручностей та неточностей При використанні імовірнісних методів діагностування цифрових пристроїв у порівнянні з детермінованими не гарантується повна перевірка усіх елементів об'єкту діагностування А при реалізації детермінованих недоліком є необхідність великих об'ємів пам'яті і тривалого часу щодо зберігання та подачі тестів, а також обробки результатів їх впливу на об'єкт діагностування, що, в решті, ускладнює процес діагностування Тому, в основі винаходу покладено завдання підвищити достовірність результатів перевірки технічного стану об'єктів та спростити цей процес Поставлене завдання вирішується тим, що на основі енергодинамічного методу діагностування, що включає аналіз діагностичних параметрів (імпульсів струму квазикороткого замикання) у визначених контрольних точках, згідно винаходу враховано впив його вихідної ланки узагальненої математичної моделі логічного елементу на діагностичні параметри у загальному ланцюзі живлення модуля (типового елемента заміни), тобто в одній контрольній точці модуля для усіх його елементів, а за рахунок використання апаратної ре 5 ю 54199 єстрацм та виділення окремих перевіряючих тестів на входах ВІДПОВІДНИХ ЛЕ З сукупності псевдовипадкових двійкових сигналів за допомогою блоку осередків реєстрації тестів окремих елементів відпадатиме необхідність збереження вхідної інформації Припустимо, що логічний елемент, структурна схема якого представлена на кресленні (див фіг 1) переключається зі стану "0" до стану " 1 " при подачі на його вхід сигналу виду U 1 ,npnt = 0 U B x(t)= _J_ (1) U° + UmE * ', n ^ n t > 0 > p де U1, U° - ВІДПОВІДНО максимальне (рівень логічної одиниці) І мінімальне (рівень логічного нуля) значення вхідної напруги, U m =U 1 - U0 - амплітуда вхідної напруги, т - постійна часу зміни вхідної напруги На фіг 2 зображені епюри вхідної напруги UBX (t) та вихідних напруг ланок А - ІІд(1:), B-UB(t) і С UBnx(t) •т До моменту часу 1 з р постійна часу ланки В в дуже велика, тому передатна функція ланки дорівнює нулю При переході напруги ІІд (t) через напругу U'n, що відповідає порогу спрацьовування ЛЕ, постійна часу ланки В стрибком змінюється до в ~ в в Проаналізуємо процеси в інерційній ланці А На вхід ланки поступає вхідний вплив (1) Для зручності розрахунків представимо його зображення в операторніи формі (момент часу t>0) UBx(P) = Uu Umxc Х х Момент Х х вх ~ А часу t3p операторним опором ' " , струм і вхідну напругу - їх зображеннями Для схеми (див фіг 1, б) можемо записати p Ураховуючи, що зображення струму в ланцюгу дорівнює U (р) І ^ _ ВХ U A(°) Р RA 1 отримаємо UBX(P) UA(P) = U А (О) Р , U А (О) 1 Р З урахуванням того, що UBX (p) визначається за ф о р м у л о ю (2), T A = R A C A , U A ( O ) = U , м а є м о UA(P) = и и -и п L P р(х А р + 1) (х вх р + 1)(хАр + 1) р Здійснимо перехід від зображення UA (p) до оригіналу, отримаємо (2) < +1 Р u A (t) = 4 Побудуємо еквівалентну операторну схему вхідної інерційної ланки Для цього напругу і)д(О) на ємності Сд замінимо джерелом операторної U А (О) (див фіг 1, б), ємність Сд замінимо є рс р 1 А U' вх ~ Х А визначимо із умови (3) ся зміна постійної часу ланки В вираз (3) матиме вигляд в При цій умові де U 1 n - порогова напруга, при якій відбуваєть Х х Х х вх ~ А А -1 Х вх ~ А U 1 = Ul (4) V Вираз (4) відносно t 3 p розраховуються чисельзр ними методами У момент часу відбувається включення інерційно-підсилюючої ланки В Визначимо закон зміни напруги на ємності С в , яке являється вхідним для послідуючої (підсилюючої) частини ланки В Х u A (t) = х вх Х А х А -1 Х У початковому стані (до моменту часу t=taP) ємність С в заряджена до джерела напруги Еп У момент часу t=t 3p на вхід ланки, яка складається з RB та Св починає впливати напруга UA(t3p), закон зміни якого має вигляд + U' (5) вх ~ А V Еквівалентна операторна схема для даного ланцюга показана на кресленні (див фіг 1, в) Для неї справедливо співвідношення 54199 UA(P) UB(O) UB(P) = UB(O) U A (t) = H1e Н2е U а операторне зображення стане рівним (6) 1 UA(P) = U) < + 1 ХАР + 1 Р Р Підставив вираз (7) у (6) та прийняв на увазі, що ІІв=(О)Еп, отримаємо Введемо позначення UmTE 1 1 х H X вх ~ A х Х вх ~ А 1 і врахуємо, що U =Um=U° Тоді вираз (5) прийме вигляд Н2тА U B (P) 1 1)(-свР + ) 1 р(т в р + 1) Т (^ВР + ) ( А Р + ЗДІЙСНИВШИ обернене перетворення Лапласа рівнянню (8), отримаємо вираз для миттєвого знаt U B (t)= Н і іО іО и х х Х вх ~ В 1хвх Н х Х вх В (8) р чення напруги на ємності СЕ , ти , Н 2 х А 2ХА Х Х А " В т о (9) Х А " В Введемо позначення Н '1 Т 1ТВХ Т ВХ . Н2тА іО Т В С З урахуванням введених позначень вираз (9) буде мати вигляд t t t Ug(t) = G-|e Твх + G2e Тв Тд +СзЄ Н2тА В А ~ В А ~ ТВ ланки, на вході якої Uc(t)=UB(t)-KB(t)[L)B(t)] Тоді математична модель елемента може бути записана у такому вигляді Е Т Т Т +U . Аналогічно визначається вплив вихідної інерційної __L __L __L К в Ш [ и в ( ^ Ц е T« +L 2 e ** +L 3 e ^ __L + L4e ^ (10) Де G Li х 1XBX Х вх ~ В L,=En-Uu G х 1XBX х вх" В G Х l c (t) = в Х А" В Розв'язуючи рівняння (10) відносно будь-якого з параметрів імпульсу струму енергодинамічного процесу, можна визначити його значення Амплітуда імпульсу струму Іс який наводиться у ланцюгу живлення під час перехідного процесу у загальному випадку визначається 2XA , де Ro - сумарний опір у ланцюзі живлення під час перехідного процесу Таким чином, побудована математична модель логічного елементу дозволяє більш точно розраховувати параметри імпульсів струму, що виникають в ланцюзі живлення ЛЕ при його переключенні Через те що модель має послідовну структуру, то дефект в будь-якій з ланок моделі призводить до його розмноження або розриву ланцюга проходження сигналу від вхідної ланки А до виходу ЛЕ А, наприклад за рахунок порівняння точного розрахованого значення амплітуди струму кожного ЛЕ, яке взяти за еталон і виміряного (навіть при одночасному їх спрацьовуванні) можливе їх розрізнення в умовах їх спільного функціонування у межах окремого модуля Таким чином, G Х 2XA А"ХВ Х В "ХС достовірність проведення технічного контролю цього модуля підвищується Для пояснення суті способу перевірки працездатності цифрових пристроїв на основі псевдовипадкового енергодинамічного методу пропонується пристрій, структурна схема якого наведена на кресленні (див фіг 3) Формування тестових послідовностей, що подаватимуться на ЛЕ пропонується здійснювати за допомогою генератора псевдовипадкових двійкових сигналів (ГПДС), що дозволить суттєво спростити процес діагностування, оскільки відпадає необхідність збереження вхідної інформації Генератор може працювати в декількох режимах, що відрізняються законом розподілу псевдовипадкових двійкових сигналів на його виходах Якщо режим роботи ГЦДС не змінюється, то щораз після установки в нуль він формує ту саму ПОСЛІДОВНІСТЬ Метою зміни режиму роботи ГПДС є підбір таких послідовностей, що міститимуть перевіряючі тести окремих елементів, або окремі перевіряючі тести (ОПТ) для кожного типового ЛЕ, при умові, що при текучому режимі роботи ОПТ не зареєстровані Побудову перевіряючих тестів доцільно розді 54199 лити на два етапи - дослідної та безпосередньої (післягарантійної) експлуатації PET На етапі дослідної експлуатації PET для гарантованої оцінки довжини перевіряючої ПОСЛІДОВНОСТІ, визначення режиму роботи ГПДС, порядку його комутації з перевіряючими чи еталонними ТЕЗ та визначення реакції у ланці його живлення пропонується використання апаратної реєстрації та виділення окремих перевіряючих тестів на входах ВІДПОВІДНИХ ЛЕ, з сукупності псевдовипадкових двійкових сигналів за допомогою блоку осередків реєстрації тестів окремих елементів Для виділення, посилення і перетворення в код імпульсних сигналів, що виникають у ланцюзі живлення окремого модуля чи іншого об'єкта діагностування (ОД) при спрацьовуваннях ЛЕ пропонується застосувати реєстратор імпульсів Крім того, у реєстраторі імпульсів виробляється перетворення вихідних сигналів ОД Для підключення виходів ГПДС до входів ОД і виходів ОД до входів реєстратора імпульсів пропонується використати комутатор Застосування комутатора дозволяє працювати з різними типами ОД Для стискання довгої двійкової ПОСЛІДОВНОСТІ у багаторозрядний двійковий код - сигнатуру використаємо сигнатурний аналізатор (СА) Блок індикації здійснює відображення сигнатури Для реєстрації ОПТ на входах кожного окремого елементу модуля використаємо блок осередків реєстрації тестів окремих елементів, який складається з набору різних осередків Схема І формує сигнал «стоп» у той момент, коли на виходах усіх осередків реєстрації з'являться ЛОГІЧНІ одиниці Блок управління служить для синхронізації роботи пристрою, установки його у вихідний стан, керування режимами роботи ГПДС і комутатора Робота пристрою Виходи ГПДС за допомогою комутатора підключаються до входів ОД Маска ОД (ВІДПОВІДНІСТЬ клем роз'єму входам і виходам ОД) задасться двійковим кодом, що надходить на керуючі входи комутатора з блоку керування Потім на входи ОД із блоку керування надходить установчий код, що забезпечує установку елементів пам'яті ОД у початковий стан Елементи пам'яті, що не мають безпосереднього зв'язку установчих входів із клемами роз'єму ОД, приводяться у попередній стан шляхом інжекції за допомогою інжектора, що входить до складу блоку управлін 8 ня По команді з блоку управління встановлюються в нуль блок осередків реєстрації тестів окремих елементів, реєстратор імпульсів, СА і ГПДС Після цього на ГПДС із блоку управління починають надходити тактові імпульси, що викликають генерацію ПДС Код, сформований ГПДС що надходить на входи ОД, і створює визначений розподіл одиниць і нулів на входах усіх ЛЕ Входи блоку осередків реєстрації тестів окремих елементів, що підключені до входів елементів ОД аналізують ВХІДНІ комбінації на наявність пар наборів ОПТ ПОСЛІДОВНІСТЬ ПДС викликає спрацьовування елементів в ОД, при цьому в ланцюзі живлення виникають імпульси струму квазикороткого замикання, для селекції і перетворення яких служить реєстратор імпульсів Двійкова інформація з виходу реєстратора імпульсів надходить а СА, де стискується в коротку сигнатуру, що відображається індикатором Як тільки на виходах усіх осередків ВІДПОВІДНОГО блоку з'являються 1, схема І формує сигнал, по якому блок управління припиняє подачу тактових імпульсів на ГПДС При цьому в підсумовуючому лічильнику блоку управління буде записане число тестових наборів, що надійшли на ОД Якщо за припустимий час діагностування не забезпечується надходження ОПТ на кожен елемент ОД, то описаний процес повторюється при інших режимах роботи ГПДС Таким чином, пристрій дозволяє одержати наступні дані режим роботи ГПСЧ, довжину тестової ПОСЛІДОВНОСТІ, що забезпечує задану вірогідність контролю, еталонну сигнатуру сигналів, виділених з ланцюга живлення ОД, а також знятих з виходів ОД Ці дані є для ОД еталонними, заносяться в його паспорт (формуляр) і використовуються при перевірці його працездатності на етапі безпосередньої (післягарантійної) експлуатації PET Для цього на ГПДС встановлюється ВІДПОВІДНИЙ режим функціонування (комутуються ВІДПОВІДНІ зворотні зв'язки та виставляється необхідний час генерації ГПДС), комутуються його виходи з ВІДПОВІДНИМИ входами ОД 3 паспорта (формуляра) у пристрій вводиться результат реакції у ланцюгу живлення еталонного ОД на перевіряючу ПОСЛІДОВНІСТЬ сигналів (тест) Далі запускається пристрій перевірки працездатності ОД, знімається результат реакції у ланцюгу живлення на ВІДПОВІДНИЙ тест та проводиться порівняння результатів реакцій еталонного та перевіряючого ОД 10 54199 Вхідна інерційна ланка , і Інерційно-пюснлююча панка Вихідна інерційна манка lip) і UJp) в) Фіг. 1 UJt) ,L Vs If 61 в) If If г) Фіг. 2 11 54199 12 ОД Генератор псевдо випадкових двійкових сигналів Об'єкт диагностуеання Комутатор Блок осередків реєстрації тестів окремих елементів Схема І Блок управління Фіг. З ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71 Реєстратор шпульсіе Сигнатурний аналізатор Блок індикації