DE3825260A1

DE3825260A1 - Verfahren und anordnung zur fehlerdiagnose an elektrischen schaltungen

Info

Publication number: DE3825260A1
Application number: DE3825260A
Authority: DE
Inventors: Roberto Gonzalez; Lawrence Steven Apfelbaum
Original assignee: Teradyne Inc
Current assignee: Teradyne Inc
Priority date: 1987-08-27
Filing date: 1988-07-25
Publication date: 1989-03-16
Anticipated expiration: 2008-07-26
Also published as: FR2619926A1; DE3825260C2; JPS6469974A; CA1280219C; US4857833A; GB2209224A; FR2619926B1; GB2209224B; GB8820146D0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf automatische Schaltungsprüfung und betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Feststellen, welches von mehreren elektrischen Bauelementen, die mit einem Knoten einer zu prüfenden Schaltungsplatte verbunden sind, einen Fehler an diesem Knoten verursacht.

Beim Prüfen einer Schaltung mittels einer automatischen Prüfeinrichtung wird die zu prüfende Schaltung (Prüfling) mit Eingangssignalen beaufschlagt, und die resultierenden Ausgangssignale werden gefühlt und mit erwarteten Ausgangssignalen verglichen. Bei der Bauteilprüfung in fertigen Schaltungen (In-Circuit-Testing) hat die Elektronik der Prüfeinrichtung über eine nagelbettähnliche Sonden- oder Prüfstiftanordnung Zugang zu jeder Zuleitung der einzelnen Bauteile der zu prüfenden Schaltungsplatte, und die einzelnen Bauteile werden nacheinander geprüft. Das Ziel der Bauteilprüfung in fertigen Schaltungen ist es, jedes Bau element von der umgebenden Schaltungsanordnung zu entkoppeln, so daß es individuell geprüft werden kann. Zusätzlich zur direkten Beaufschlagung der Eingangsanschlüsse des jeweils zu prüfenden Bauteils werden Eingangssignale auch an andere Bauteile gelegt, die den Zustand an den Eingängen des zu prüfenden Bauteils beeinflussen.

Wenn mit einem Knoten, der z. B. eine Schiene sein kann, eine Vielzahl von Bauelementen verbunden ist, dann kann während des Prüfens mehrerer Bauelemente ein einziges fehlerhaftes Exemplar dieser Elemente Fehlerzustände am betreffenden Knoten liefern, so daß eine weitere Analyse erforderlich ist, um festzustellen, welches der mit dem Knoten verbundenen Elemente das fehlerhafte Exemplar ist. Die Ursachen für Fehler an Knoten können vielfältig sein, z. B. ein auf hohem oder niedrigem Pegel "festgefahrener" Ausgang, eine nicht einwandfrei funktionierende Aktivierung eines Dreizustands-Bauelementes, ein Eingang mit internem Kurzschluß und eine kurzgeschlossene oder fehlende Hochziehung (pull-up).

Das Herausfinden des jeweils fehlerhaften Bauelementes kann kompliziert werden durch die Tatsache, daß verschiedene Bauelemente-Technologien unterschiedliche Ausgangscharakteristiken ergeben. Jedes Bauelement an einer Schiene hat eine Ausgangsstufe, welche die Schiene auf hohen Pegel oder auf niedrigen Pegel treiben kann oder in einen ausgeschalteten Zustand gehen kann. Fortgeschrittene Schottkyelemente (AS) beispielsweise haben eine niedrige Ausgangsimpedanz und können die Schiene mit hohem Strom ansteuern. Im Gegensatz hierzu können Bauelemente in komplementärer Metall-Oxid-Halbleiter-Bauweise (CMOS-Elemente) nur wenig oder überhaupt keinen Treiberstrom liefern. Jede Technologie hat außerdem eine Klemmspannung für entweder den hohen oder den niedrigen Treibzustand. Wegen der unterschiedlichen Fähigkeit zur Abgabe von Treiber- oder Steuerstrom bei verschiedenen Technologien ist es schwierig, das fehlerhafte Bauelement allein durch Messung herauszufinden. Ferner gibt es bestimmte Arten des Ausfalls von Bauelementen, die eine Diagnose von Fehlern an Sammelknoten (Schienen) noch komplizierter machen. So können z. B. kombinatorische CMOS-Elemente folgegebunden werden und dann Fehler nur zu bestimmten Zeiten verursachen.

Die meisten existierenden Systeme für Bauteilprüfung in fertigen Schaltungen verwenden eine Technik der Stromaufprägung und -messung und benutzen eine oder zwei einfache Regeln zur Diagnose von Fehlern an Schienen. So ist beispielsweise in einer Arbeit von Busch "Bus Archi tectures - A Practical Solution to Component-Level Fault Diagnostics" (veröffentlicht in IEEE 1984 Proceedings of the ATE Central Conference, Seiten II-10 bis II-15) ein System beschrieben, welches das schlechte Bauelement dadurch herauszufinden versucht, indem es die Stärke des Stroms im Knoten vom schlechten Element mißt. Alle Elemente werden der Reihe nach in den Zustand gefahren, in dem das fehlerhafte Element festsitzt oder "haftet" (Haftfehlerzustand), und der Strom wird wiederum gemessen. Voraussetzung dabei ist, daß das fehlerhafte Element keinen zusätzlichen Strom über denjenigen Strom hinaus beiträgt, den es im festgefahrenen Zustand liefert, so daß es in dieser Weise herausgefunden wird.

Es wurde gefunden, daß sich die Identität des fehlerverursachenden Exemplars einer Vielzahl elektrischer Bauelemente, die mit einem Knoten einer zu prüfenden Schaltungsplatte verbunden sind, in vorteilhafter Weise dadurch herausfinden läßt, daß man passive Spannungsmessungen durchführt, wenn einzelne Bauelemente den Knoten ansteuern, und daß man die Messungen analysiert, um dasjenige Bauelement zu identifizieren, das den Fehler verursacht. Durch passive Messung vermeidet man jede Gefahr, daß das dem Ansteuerstrom am Knoten zugeordnete Bauelement zerstört wird. Die Messung ist schnell und genau und kann daher angewandt werden, dynamische Fehler zu messen, was ansonsten durch langsamere Meßmethode nicht möglich wäre.

Die obigen Erkenntnisse werden erfindungsgemäß durch Verfahren und Anordnungen ausgenutzt, wie sie in den Patentansprüchen 1, 2, 46, 47 beschrieben sind. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

In bevorzugten Ausführungsformen umfaßt die Erfindung eine Trigger- oder Auslösephase, eine Meßphase, eine Transformationsphase und eine Analysephase.

Die Triggerphase sorgt für die Auslösung der passiven Spannungsmessungen, sobald während des Prüfens ein fehlerhaftes Ausgangssignal an einem Bauelement erscheint und andere Bedingungen auftreten, die allgemein einen Ausfall oder Fehler an einer Schiene anzeigen. In der Triggerphase werden die fehlerhaften Ausgänge des Bauelementes sowie Informationen über den fehlerhaften Anschlußstift aufgelistet, um bei der Messung verwendet zu werden. Dadurch, daß diese speziellen Messungen nur dann ausgelöst werden, wenn sich ein Fehler an einem Knoten zeigt, wird der Zeitaufwand für die Prüfung minimal gehalten.

In der Meßphase wird die passive Messung durchgeführt, indem ein kleiner Strom in den Knoten injiziert und die resultierende Spannungsänderung gemessen wird; bevor die Messung durchgeführt wird, werden dem Bauelement vor einer Taktperiode, während welcher ein Fehler auftrat, Prüfvektoren angelegt, und die das betreffende Element beeinflussenden Eingänge werden während der Messung auf einem vorbestimmten Zustand gehalten, um das gemessene Signal zu stabilisieren; die passiven Messungen umfassen die Durchführung einer Vielzahl von Spannungsmessungen an einem Knoten bei verschiedenen injizierten Strömen, während der Stift auf jeden einer Vielzahl von Ausgangszuständen gesteuert wird; der Strom wird vermindert, wenn eine vorherige Messung einen Strom benutzte, der zur Sättigung des Bauelementes führte; der Bereich des Spannungsmeßgerätes wird verstellt, wenn eine vorherige Messung eine Meßspannung außerhalb des Gerätemeßbereichs lieferte; die injizierten Ströme werden zwischen aufeinanderfolgenden Messungen schrittweise erhöht, wobei das Maß dieser Erhöhung vom Technologie-Typ des Bauelementes abhängt; nachdem eine vorbestimmte Anzahl erfolgreicher Messungen am betreffenden Knoten durchgeführt worden ist, werden die Messungen an einem neuen Knoten vorgenommen. Auf diese Weise wird die meiste nutzbare Information über einen Knoten mit der geringsmöglichen Anzahl an Messungen erhalten.

In der Transformationsphase werden die Spannungsmessungen auf einen Standard-Maßstab transformiert, so daß sich Messungen für verschiedene Bauelemente am Knoten (die unterschiedliche Technologien und verschiedene Ausgangscharakteristiken haben können) miteinander vergleichen lassen. Die Transformation umfaßt folgende Schritte: Ausrechnung einer Helmholtz-Ersatzimpedanz und -Ersatzspannung; Errechnung einer Helmholtz-Ersatzimpedanz für ein hypothetisches festgefahrenes Bauelement am Knoten; Bildung der Differenz zwischen den Spannungen, die gemessen werden, wenn ein Element in einem hohen Zustand ist und wenn es in einem niedrigen Zustand ist; Integration der Differenz zwischen dem ausgeschalteten Zustand und demjenigen Zustand, der dem festgefahrenen Zustand entgegengesetzt ist.

In der Analysephase werden die transformierten Daten auf die Erfüllung bestimmter Regeln untersucht, um das fehlerhafte Bauelement herauszufinden. Nach einer groben Diagnose zur Identifizierung potentieller "Kandidaten" für das fehlerhafte Bauelement werden weitere Regeln angewandt, um zwischen mehreren Bauelementen auszuzählen, die als Kandidaten identifiziert worden sind. Die Analyse umfaßt folgendes: das Bauelement mit der höchsten Impedanz wird als fehlerhaft betrachtet; das Bauelement, das die niedrigste Impedanz für ein hypothetisches festgefahrenes Element aufweist, wird als fehlerhaft betrachtet; das Bauelement, bei welchem die Spannungsdifferenz im hohen und im niedrigen Zustand des Elements am niedrigsten ist, wird als fehlerhaft betrachtet; das Bauelement mit dem kleinsten integrierten Wert wird als fehlerhaft betrachtet; es werden weitere Regeln angewandt, um zwischen mehreren Bauelementen auszuwählen, die nach den vorstehenden Regeln als fehlerhaft betrachtet worden sind.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus nachstehender Beschreibung hervor, in der eine bevorzugte Ausführungsform anhand von Zeichnungen näher erläutert wird:

Fig. 1 ist die schematische Diagnose von Fehlern, die an Leitungsschienen einer Schaltungsplatte während ihrer In- Circuit-Prüfung gefühlt werden;

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild einer Meßeinrichtung des Systems nach Fig. 1;

Fig. 3 zeigt ein Ersatzschaltbild von Dreizustands- Bauelementen, die an eine mit dem System nach Fig. 1 geprüfte Schiene angeschlossen sind;

Fig. 4 ist ein Flußdiagramm eines Verfahrens für die Auslösung der Messung im System nach Fig. 1;

Fig. 5A und 5B sind Flußdiagramme eines Meßverfahrens im System nach Fig. 1;

Fig. 6A bis 6C sind Zeitdiagramme zur Veranschaulichung einer Methode, um während der im System nach Fig. 1 durchgeführten Spannungsmessungen die Zustände eines Bauelementes zu halten;

Fig. 7A bis 7C sind Strom/Spannungs-Kurven zur Veranschaulichung einer Methode für das Transformieren gemessener Spannungen im System nach Fig. 1.

Aufbau

Das in Fig. 1 dargestellte Leitungsschienen-Fehlerdiagnosesystem 10 ist Bestandteil eines Gerätes zur sogenannten In-Circuit-Prüfung (Bauteilprüfung in fertigen Schaltungen). Prüfling ist eine Schaltungsplatte 12, die eine Vielzahl von Bauelementen 13 trägt. Das System 10 enthält ein sogenanntes "Nagelbett" 14 zur Herstellung elektrischer Kontakte mit Knoten des Prüflings 12 und weist ferner eine zugehörige Meßeinrichtung 16 auf, die Eingangssignale zum Prüfling 12 liefert, Ausgangssignale vom Prüfling fühlt und außerdem passive Spannungsmessungen gemäß der Erfindung durchführt, um Fehler an Sammelschienen (im folgenden als "Schienenfehler" bezeichnet) zu diagnostizieren. Die Meßeinrichtung 16 arbeitet unter Steuerung durch Expertensystem-Software (d. h. mit künstlicher Intelligenz) mit einer Schlußfolgerungsmaschine (inference engine) 18, die sich auf statische Datenbänke 20, 22, Regeln 24, 26 und dynamische Datenbänke 28, 30, 31, 32, 34 beruft. Der Ausgang der Schlußfolgerungsmachine 18 liefert eine Diagnose, welche diejenigen Bauelemente auf dem Prüfling 12 anzeigt, die Schienenfehler verursacht haben. Die Software ist um den BLISS-Compiler zentriert, beschrieben in der Arbeit von W. Wulf u. a. "The Design of an Optimizing Compiler" (veröffentlicht in American Elsevier, New York, NY, 1975); die zugehörige Syntax erlaubt eine Programmierung auf einem relativ hohen Laval, und der Compiler gestattet die Einfügung vorbestimmter Bibliotheken von Konstanten, Definitionen und Makros. Die Sprache der Produktionsregeln ist etwas nach dem Vorbild OPS5 geformt, beschrieben in "OPS5 User's Manual" von C. L. Forgy (Department of Computer Science, Carnegie-Mellon University, 1981), besteht jedoch aus Makros für BLISS anstatt aus einer interpretierten Sprache, die regelgestützten Systemen gewidmet ist. Das Expertensystem für die Schienenfehler-Diagnose ist in ein existierendes Expertensystem für In-Circuit-Diagnose integriert, wie es beschrieben ist in den beiden Arbeiten von L. Apfelbaum: "An Expert System for In-Circuit Fault Diagnosis" (IEEE 1985 Proceedings of the International Test Conference, Seiten 868-874) und "Improving In-Circuit Diagnosis of Analog Networks with Expert Systems Techniques" (IEEE 1986 Proceedings of the International Test Conference, Seiten 947-953).

Eine Datenbank 20 für Schaltungsprüfdaten (In-Circuit- Prüfdaten) enthält Schlüsselmuster-Identifizierungsnummern für die Knoten von Bauelementen auf dem Prüfling 12, die mit Schienen am Prüfling 12 verbunden sind. "Schlüsselmuster" sind die Punkte in der Folge angelegter Eingangssignale und erwarteter Ausgangssignale (die in einem nicht gezeichneten RAM-Speicher gespeichert sind) an den Prüfstiften des Nagelbettes 14, die einem gegebenen Bauelement 13 auf der Schaltungsplatte 12 während einer Prüfung dieses Bauelementes zugeordnet werden. Eine Schaltungsbeschrei bungs-Datenbank 22 enthält eine detaillierte Beschreibung der Schaltungsstruktur des Prüflings 12. Meßregeln 24 enthalten Expertensystem-Regeln für die Durchführung von Spannungsmessungen an bestimmten Knoten des Prüflings 12 abhängig von der Technologie des geprüften Bauelementes 13 (z. B. CMOS, fortgeschrittene Schottky-Technologie AS, usw.) und abhängig von dem genauen Zeitpunkt für die Durchführung einer Messung. Analyseregeln 26 enthalten Expertensystem- Regeln für die Analysierung der erhaltenen Spannungs-Meßwerte und für die Identifizierung fehlerhafter Bauelemente, die Schienenfehler verursachen. Eine Elementenmodell-Datenbank 28 enthält mathematische Modelle für die verschiedenen Bauelemente 13 auf dem Prüfling 12; diese Modelle berücksichtigen die Eigenschaften der Ausgangsstufen der verschiedenen Technologien, und diese werden auf den neuesten Stand gebracht, wenn die Erfahrung während des Prüfvorgangs zeigt, daß die existierenden Modelle auf der Grundlage gemessener Werte verbessert werden können, was mit einer Technik künstlicher Intelligenz geschieht, die als "Simulated Annealing" (etwa: Simuliertes Vergüten) bezeichnet wird und von S. Kirkpatrick u. a. in ihrer Arbeit "Optimization by Simulated Annealing" beschrieben ist (Science, Band 220, 1983, Seiten 671-680). Eine Elementen fehler-Datenbank 30 enthält Informationen über die Fehler, die während der In-Circuit-Prüfung des Prüflings 12 erzeugt werden. Eine Meßanforderungs-Datenbank 31 ist eine temporäre Datenbank, die für ein Bauelement 13 zur Auflistung von Meßanforderungen errichtet wird. Eine Meßwerte- Datenbank 32 enthält die Spannungsmeßwerte, die während der Schienenfehlerprüfung an den fehlerbehafteten Anschlüssen der Bauelemente 13 des Prüflings 12 erhalten werden. Eine Transformations-Datenbank 34 enthält Transformationen der in der Datenbank 32 enthaltenen Meßwerte, um die an verschiedenen Bauelementen 13 des Prüflings 12 erhaltenen Meßergebnisse miteinander vergleichen zu können.

Die einschlägige Hardware der Meßeinrichtung 16 ist in Fig. 2 dargestellt. Angeschlossen ist ein Knoten 38 des Prüflings 12 über einen Prüfstift 40 (in Wirklichkeit ist eine große Anzahl von Prüfstiften vorhanden, wie in Fig. 1 gezeigt) und über eine Meßkanal-Schaltungskarte (kurz "Kanalkarte") 42, die dicht am Nagelbett 14 angeordnet ist. Die Kanalkarte 42 enthält eine Vielzahl von Detektoren und Treibern, die durch einen Taktsignalgenerator 44 gesteuert werden, um die gewünschten Eingangssignale an den Prüfling 12 zu liefern und die resultierenden Ausgangssignale zu erfassen. Der Prüfstift kann auch direkt mit Analoginstrumenten verbunden sein, z. B. mit dem Meßsystem 46. Im dargestellten Fall ist der Prüfstift 40 über einen Schalter auf der Kanalkarte 42 und über eine Leitung 48 mit einer Relaismatrix 45 verbunden, welche die Leitung 48 mit der Leitung 50 verbindet, die zum Meßsystem 46 führt, das zur Messung von Spannungen verwendet wird, die bei der Diagnose von Schienenfehlern im System 10 benutzt werden. Die Leitung 50 führt zu einer Abfrage- und Halteschaltung 52 und zu einer variablen Stromquelle 56. Das analoge Aus gangssignal der Abfrage- und Halteschaltung 52 wird auf einen Analog/Digital-Wandler 54 gegeben, der einen digitalen Ausgangsmeßwert zur Verarbeitung in der Software des Systems 10 liefert. Der Analog/Digital-Wandler 54 wirkt also als Voltmeter zur Messung der Spannung am Knoten 38 und enthält verschiedene Meßbereiche. Die variable Stromquelle 46 ist in der Lage, kleine Ausgangsströme zur Injektion in den Knoten 38 zu liefern, abhängig von einem Stromeinstellsignal, das einem Eingang der Stromquelle von der Software des Systems 10 zugeführt wird.

Arbeitsweise

Im Betrieb, während der Prüfung einzelner getrennter Bauelemente innerhalb der zusammengesetzten Schaltung (In- Circuit-Prüfung), wird das Schienenfehler-Diagnosesystem 10 beim Auftreten bestimmter Fehlerbedingungen ausgelöst, um inkrementale Spannungsmessungen bezüglich des jeweils isolierten Bauelementes 13 durchzuführen; und nach der In-Circuit-Prüfung aller Bauelemente werden alle ausgelösten Spannungsmeßwerte zur Ermöglichung von Vergleichen transformiert und dann analysiert, um für jeden Knoten herauszufinden, welches Bauelement das fehlerverursachende Element ist.

Die In-Circuit-Prüfung läuft im allgemeinen wie üblich ab, wobei alle Bauelemente des Prüflings 12 der Reihe nach geprüft werden. Die In-Circuit-Prüfung eines jeden Bauelementes 13 benutzt diejenigen Prüfstifte 40, welche die Knoten 38 kontaktieren, mit denen die Zuleitungen des betreffenden Elementes verbunden sind. Die Prüfung benutzt auch solche Prüfstifte 40, welche die Knoten an den Eingängen anderer Bauelemente kontaktieren, welche die Eingänge des jeweils geprüften Bauelementes 13 steuern. An die Eingänge digitaler Bauelemente werden Prüfvektoren gelegt, während die Ausgangssignale gefühlt und mit erwarteten Ausgangssignalen verglichen werden. Analoge Bau teile empfangen spezielle analoge Eingangssignale, und die Ausgangssignale werden in ähnlicher Weise durch Analoginstrumente analysiert. Außerdem kann eine Überwachung erfolgen, um zu erkennen, ob ein angelegtes Eingangssignal am Eingangsanschluß des Bauelementes empfangen worden ist; der Empfang könnte nämlich verhindert sein, wenn ein Fehler an einem Eingangsstift auftritt.

Auslösephase

In der Fig. 4 ist das Verfahren veranschaulicht, mit welchem das Schienenfehler-Diagnosesystem 10 ausgelöst wird, um eine passive Spannungsmessung durchzuführen. Die Auslösephase des Diagnosesystems 10 wird aktiviert, sobald irgendeines der digitalen Bauelemente 13 an einem Knoten 38 einen Fehler zeigt. Das System 10 bestimmt dann, unter Anwendung einer Reihe von Prüfregeln, ob weitere Messungen an der Schiene gerechtfertigt sind.

Die erste Prüfregel, die nach Beendigung der In-Circuit- Prüfung eines Bauelementes 13 angewandt wird, betrifft die Feststellung, ob es irgendwelche Schlüsselmuster für das betreffende Bauelement gibt. Ein Schlüsselmuster ist ein exaktes Prüfmuster in der Folge, die notwendig ist, um einen speziellen Ausgangszustand hervorzurufen. Unter manchen Umständen kann das Prüfmuster aus einer Vielzahl verschiedener Eingangssignale bestehen, die verschiedene Punkte zu verschiedenen Zeiten triggern und so ein gewünschtes Ausgangssignal erzeugen. Sind keine Schlüsselmuster für ein Bauelement vorhanden, können erfindungsgemäße Messungen nicht durchgeführt werden.

Die nächste Prüfregel betrifft die Frage, ob der spezielle Stift, wo sich ein Fehler gezeigt hat, ein mit einem Knoten verbundener Ausgang ist. Dieser Schritt stellt fest, ob das fehlerhafte Bauelement einen Schienenfehler ver ursachen könnte. Außerdem wird bei diesem Schritt festgestellt, ob der spezielle Stift ein Schlüsselmuster hat. Hat der Stift keine Schlüsselmuster, dann kann das System 10 die Messung nicht durchführen.

Sobald das System 10 festgestellt hat, daß es das betreffende Bauelement 13 prüfen kann, wird die Meßanfor derungs-Datenbank 31 mit einer Liste von Meßanforderungen errichtet. Die Liste ist eine Bibliothek der zu prüfenden Zustände für jeden zu prüfenden Stift. Die möglichen zu prüfenden Zustände sind: hoch, niedrig, Drittzustand und Fehlerzustand; der Fehlerzustand ist der erste Zustand, bei dem das Element den Fehler zeigt, tatsächlich ist er der gleiche wie einer der drei anderen Zustände. Für jeden zu prüfenden fehlerhaften Ausgang werden in der Bibliothek Informationen über den zu prüfenden Knoten, den geprüften Stift, die anzuwendenden Stromschritte und die Schlüssel muster-Identifizierungsnummer gespeichert. Die anzuwendenden Stromschritte für ein bestimmtes Bauelement 13 hängen von der Technologie des Elementes ab, wie es die nachstehende Tabelle zeigt:

Bauelement-Technologie
Stromschritte
AS, TTL, S, F\|16 mA
CMOS, HC, LS, ALS, MOS, L	2 mA
Andere Technologie	7 mA

Die Meßanforderungs-Datenbank 31 ist dynamisch dahingehend, daß die Fehlerinformation erzeugt wird, wenn jedes Bauelement 13 geprüft wird.

Sobald die Meßanforderungs-Datenbank 31 für das fehlerhafte Bauelement errichtet ist, geht das System 10 über zur Meßphase der Prüfung, um die in der Meßanforderungs- Datenbank 31 aufgelisteten Meßforderungen zu erfüllen.

Meßphase

Das Verfahren zur Durchführung passiver Spannungsmessungen benutzt die Regeln, die in den Fig. 5A und 5B aufgeführt sind. Diese Regeln sind so beschaffen, daß die brauchbarste Information über den Knoten mit so wenig Messungen wie möglich erhalten wird. Das Verfahren stellt dynamisch die Meßskala der Meßeinrichtung 16 ein und bestimmt den exakten Zeitpunkt für die Durchführung der Messung, wobei die Zustände aller Stifte des Bauelementes während der Messung "eingefroren" werden.

Bei Beginn eines Durchlaufs durch die Meßphase prüft das System 10 zuerst, ob überhaupt noch irgendwelche Messungen für das Bauelement durchzuführen sind. Dies wird festgestellt unter Verweisung auf den Prüfzustandindikator in der Meßanforderungs-Bibliothek, die sich in der Meßanfor derungs-Datenbank 31 befindet. Sind keine durchzuführenden Messungen übrig, kehrt das System zur In-Circuit-Prüfung des nächsten Bauelementes zurück, wie in Fig. 4 gezeigt.

Falls Messungen vorzunehmen sind, werden Initialisierungsschritte durchgeführt. Diese umfassen folgendes: Einschaltung der Versorgung für den Prüfling 12; Einstellen der Instrumente innerhalb der Meßeinrichtung 16 auf die Skalen und Meßsprünge, wie in der Meßanforderungs-Bibliothek gespeichert; Verbindung des Kontinuitäts-Meßsystems 46 mit dem Knoten 38.

Anschließend werden, unter Bezugnahme auf die Information in der Meßanforderungs-Liste in der Datenbank 31, die vom Zeitgeber 44 an das Bauelement 13 zu liefernden Prüfvektoren in einer solchen Weise eingestellt, daß der Ausgang genau zum interessierenden Zeitpunkt stabilisiert wird, d. h. zu demjenigen Zeitpunkt innerhalb einer Taktperiode, in dem ein Fehler auftrat. In den Fig. 6A bis 6C ist die Zeitsteuerinformation der Bauelementan schlüsse für die Taktperiode dargestellt, während welcher ein Ausgangssignal am Meßstift falsch war. Diese Zeitsteuerinformation wird vom Zeitgeber 44 erhalten, identifiziert durch die Schlüsselmuster-Identifizierungsnummer, und wird verwendet, um zu bestimmen, wann das Bauelement stabilisiert werden soll, um anschließend eine Spannungsmessung vorzunehmen. Die Fig. 6A zeigt so die Ein- und Ausgangssignale eines Bauelementes 13 über eine Taktperiode. Die Fig. 6B zeigt die Fenster, in denen eine gültige Messung eines bestimmten Signals durchgeführt werden könnte; d. h. der Fehler am Meßstift trat vermutlich auf, als sein Zustand hoch werden sollte, und das Fenster liegt innerhalb derjenigen Zeit, über welche der Ausgang hoch gewesen sein sollte. Der Anfang dieses Fensters ist mit "interessierender Zeitpunkt" bezeichnet. Die vom Zeitgeber 44 zu benutzende geänderte Zeitsteuerinformation ist in Fig. 6C dargestellt. Wie sich sehen läßt, sind nach dem interessierenden Zeitpunkt, der mit hoher Auflösung (z. B. 1 ns) angegeben werden kann, alle Zustände eingefroren. Die Zustände können viel länger eingefroren werden als eine Taktperiode (z. B. 20 µs). Wenn die passive Spannungsmessung tatsächlich durchgeführt wird, durchläuft der Taktgeber 44 die Taktperioden, die vor der Taktperiode liegen, in welcher der Fehler auftrat, mit normaler Geschwindigkeit und friert dann die Zustände zur passenden Zeit in der betreffenden Taktperiode ein, wie es die Fig. 6C zeigt. Dies erlaubt eine Analyse dynamischer Fehler. Das interessierende Ausgangssignal bleibt somit gleich, so daß sich das Signal am Meßstift (elektrisch gemeinsam mit der Leitung 50) stabilisieren kann und somit das Meßsystem 46 eine gültige Messung durchführen kann.

Gemäß der Fig. 3 erfolgt die passive Spannungsmessung durch Messen einer Spannung, während ein kleiner Sondenstrom (z. B. weniger als 50 mA, typischerweise etwa 5 mA, je nach der Technologie) am Knoten 38 injiziert wird (entweder von einer Quelle in den Knoten eingespeist oder von einer Senke aus dem Knoten gezogen). Da dieser Strom nur dazu verwendet wird, die Spannung weit genug zu bewegen, um eine meßbare Spannungsdifferenz zu erhalten und nicht den Zustand des Bauelementes 13 zu verändern, besteht keine Gefahr einer Beschädigung irgendeines Bauelementes 13, ungeachtet des Technologie-Typs. Die erste Spannungsmessung erfolgt ohne irgendwelche Strominjizierung. Bei nachfolgenden Spannungsmessungen wird der Betrag des injizierten Stroms schrittweise verändert, wie es weiter unten beschrieben wird.

Nachdem die Messung durchgeführt ist, wird die Zeitsteuerinformation auf den vor der Messung bestandenen Zustand wiederhergestellt, und die Energieversorgung zum Prüfling 12 wird ausgeschaltet. Dies stellt sicher, daß, wenn die nächste Messung weiter in die Folge der Eingangssignale geht (z. B. einen Fehler in einer späteren Taktperiode hervorbringt), die Signale noch die Eingangssignalfolge korrekt simulieren.

Nach Durchführung der Messung werden die Prüfungen nach dem Verfahren der Fig. 5B durchlaufen, um sich zu vergewissern, daß die Messung gültig ist, und um festzustellen, welche Messung als nächstes vorzunehmen ist.

Mit den ersten Prüfungen wird versucht, ungültige Messungen zu verwerfen und das Instrument zur schnellen Erreichung eines gültigen Wertes zu lenken. Die erste Prüfung bestimmt, ob die Messung erfolgreich war, d. h. ob eine gültige Messung von der Meßeinrichtung 16 empfangen wurde. Diese Prüfung findet Situationen, in denen die Meßeinrichtung ausgeschaltet ist oder Fehlerinformationen sendet. Mit der nächsten Prüfung wird festgestellt, ob zu viele Messungen von derselben Anforderung gemacht worden sind. Wurden mehr als fünf Messungen gemacht, nimmt das System 10 an, daß es genügend Information für die betreffende Meßanforderung besitzt. In diesen Situationen, wenn die Ant worten auf die vorstehenden Prüfungsfragen "Nein" bzw. "Ja" sind, wird die Meßanforderung aus der Liste gestrichen, und das System 10 beginnt das Meßverfahren neu für die nächste Anforderung. Mit der nächsten Prüfung wird festgestellt, ob zu viel Strom dem Knoten zugeführt wurde und damit Sättigung eingetreten ist. Falls ja, werden daß Maß der schrittweisen Stromänderung und der Betrag des dem Knoten zugeführten Stroms abhängig vom Typ der Bauelemente reduziert, und das System führt das Meßverfahren neu durch. Beispielsweise werden die in der obigen Tabelle aufgelisteten Stromschritte auf die Hälfte reduziert. Mit der nächsten Prüfung wird festgestellt, ob der gemessene Wert für den unteren Bereich des Meßinstrumentes (Analog/Digital-Wandler 54) zu hoch war. Falls ja, wird der Bereich angehoben, und das Meßverfahren wird neu durchlaufen.

Mit der nächsten Prüfung wird festgestellt, ob das Instrument in einem oberen Bereich gemessen hat, als ein unterer Bereich angemessener war, z. B. weil dieser untere Bereich genauere Werte liefern würde. Falls ja, wird das Instrument auf den genaueren Bereich geändert, und das System beginnt das Meßverfahren wieder neu.

Der Rest der Prüfungen dient dazu, einen gültigen Meßwert nach dem anderen zu erhalten. Bei der nächsten Prüfung wird gefragt, ob es sich um die erste Messung für die betreffende Meßanforderung handelt. Falls ja, wird die Richtung der schrittweisen Stromänderung so eingestellt, daß man die größte Anzahl aussagekräftiger Meßergebnisse erhält. Wenn z. B. die Messungen am niedrigen Ende eines erwarteten Ergebnisses lagen, werden die Änderungsschritte so eingestellt, daß der Wert des injizierten Stromes erhöht wird. Lagen die Messungen am oberen Ende des erwarteten Ergebnisses, dann werden die Änderungsschritte so eingestellt, daß der Wert des injizierten Stroms vermindert wird. Sobald die Richtung eingestellt ist, wird der Strom schrittweise verändert, die vorherige Messung wird konserviert, und die nächste Messung wird durchgeführt.

Falls die gerade vorgenommene Messung nicht die erste war, wird der Strompegel untersucht, um festzustellen, ob der nächste Änderungsschritt über den Minimalstrompegel von 0,25 mA führen würde. Falls ja, wird die Stromänderung durchgeführt; die vorherige Messung wird konserviert, und die nächste Messung wird vorgenommen. Falls nein, und wenn die betreffende Messung die letzte der Anforderung ist, wird die Messung konserviert und die nächste Messung durchgeführt. Falls nein und wenn die betreffende Messung nicht die letzte der Anforderung war, wird die Anforderung als ungültig markiert, und das System geht zur nächsten Anforderung über.

Wie oben erwähnt, können die Meßanforderungen Aufforderungen enthalten, Messungen am selben Ausgangsstift in verschiedenen Zuständen vorzunehmen. Nachdem die Messungen für ein bestimmtes Bauelement 13 durchgeführt worden sind, geht das System zur regulären In-Circuit-Prüfung eines neuen Bauelementes 13 über.

Transformationsphase

Nachdem alle Bauelemente die In-Circuit-Prüfung durchlaufen haben, einschließlich der oben beschriebenen Spannungsmessung, werden die rohen Meßdaten in der Meßwerte- Datenbank 32 transformiert, um brauchbare Vergleiche zwischen den Meßergebnissen für verschiedene Bauelemente durchführen zu können. Es werden vier Transformationsmethoden angewandt. In der Reihenfolge ihrer Wichtigkeit, was die Wahrscheinlichkeit der Erzeugung nützlicher Information für die Identifizierung fehlerhafter Bauelemente angeht, sind es folgende Methoden: 1) Berechnung der Helm holtz-Ersatzimpedanz und -Ersatzspannung, 2) Berechnung der geschätzten Impedanz eines hypothetischen festgefahrenen Bauelementes, 3) Berechnung der Differenz zwischen hohem und niedrigem Ausgangszustand eines Bauelementes, und 4) Vergleich des "Aus"-Ausgangszustandes mit dem Ausgangszustand, der dem festgefahrenen Zustand entgegengesetzt ist. Für jede Gruppe von Spannungsmessungen an einem Stift bei einem bestimmten Ausgangszustand (hoch, niedrig, Drittzustand) werden eine oder mehr dieser vier Transformationen angewandt, um die Meßwerte zu transformieren. Die Transformationen werden im folgenden nacheinander beschrieben.

Bei der ersten Transformation werden die Helmholtz-Ersatzimpedanz Z _TH und die Helmholtz-Ersatzspannung V _TH ausgerechnet unter Durchführung einer Regression kleinster Quadrate an den injizierten Strömen i _x und den resultierenden Meßspannungen v _x für alle n Paare dieser Informationen für einen gegebenen Ausgangsstift bei dessen Steuerung auf denselben Zustand, gemäß folgender Gleichungen:

Z _TH ist die Steigung einer Kurve v _x als Funktion von i _x; V _TH ist der Schnittpunkt der Funktion mit dem Ursprung (i _x=0). Diese Transformationen werden getrennt für jeden der Ausgangszustände, bei denen Messungen erfolgt sind, ausgerechnet.

Die Transformation, bei welcher die geschätzte Impedanz eines hypothetischen festgefahrenen Bauelementes ausge rechnet wird, erfolgt unter Verwendung der obigen Gleichung (1), wobei i _x durch i _x minus dem Strom ersetzt wird, der am Ausgang des Stiftes im betreffenden Zustand fließt; diese Information wird aus der Bauelementenmodell- Datenbank 28 erhalten. (Hierbei wird vorausgesetzt, daß das Bauelement richtig funktioniert und den Knoten gemeinsam mit dem festgefahrenen Bauelement ansteuert.) Diese Transformation wird getrennt für die verschiedenen Ausgangszustände durchgeführt, bei denen Spannungsmessungen erfolgt sind.

Die Transformation, bei welcher die Differenz zwischen hohem und niedrigem Zustand gebildet wird, erfolgt einfach dadurch, daß man die Differenz der Spannungen nimmt, die (ohne Strominjektion) gemessen werden, wenn das Bauelement instruiert wird, einen hohen Ausgangszustand bzw. einen niedrigen Ausgangszustand anzunehmen. Dies bringt also nur einen transformierten Wert pro Stift.

Die Transformation, bei welcher der "Aus"-Ausgangszustand mit demjenigen Ausgangszustand verglichen wird, der dem festgefahrenen Zustand entgegengesetzt ist, ist in den Fig. 7A bis 7C veranschaulicht. Die Fig. 7A ist eine graphische Darstellung der Wertepaare für injizierten Strom und resultierende Meßspannung, wenn das Element ausgeschaltet worden ist; sie enthält somit Information des festgefahrenen Bauelementes. Die Fig. 7B zeigt die gleiche Information für den Fall, daß das Bauelement zur Annahme eines Ausgangszustandes instruiert worden ist, der dem festgefahrenen Zustand entgegengesetzt ist (d. h. "hoch", wenn der festgefahrene Zustand "niedrig" ist, und "niedrig", wenn der festgefahrene Zustand "hoch" ist). Die Fläche zwischen den beiden Funktionen, in der Fig. 7C dargestellt, wird ausgerechnet und als das transformierte Datum für den betreffenden Stift des Bauelementes verwendet. Es gibt also nur einen transformierten Wert pro Stift.

Alle transformierten Informationen werden in die Trans formierten-Datenbank 30 gebracht und markiert, um Stift und Zustand des Bauelementes anzuzeigen, falls anwendbar.

Analysephase

Nachdem die Meßdaten transformiert worden sind, werden sie in der Analysephase verwendet, um zu diagnostizieren, welches Bauelement an einer Schiene das schlechteste fehlerhafte Element ist, d. h. dasjenige Element, das am wahrscheinlichsten den Schienenfehler verursacht.

Die Regeln für diese letzte Analyse und Diagnose sind nach ihrer "Grobheit" geordnet, um die Fehlerkandidaten durchzusieben, d. h. diejenigen Bauelemente, die an einen bestimmten Knoten angeschlossen sind. Die gröbste, allgemeinste Diagnose erfolgt als erste und liefert eine grobe Vorstellung der möglichen Kandidaten. Dann werden immer feinere Regeln zur Unterscheidung zwischen Diskrepanzen angewandt, um verwandte Fehler zusammenzufassen und am Ende dasjenige Bauelement herauszufinden, welches von allen Fehlerkandidaten am allerwahrscheinlichsten das fehlerhafte Element ist.

Die allgemeine Diagnose benutzt die transformierten Daten direkt und vergleicht sie. In der Reihenfolge der Priorität verwendet diese Phase die nachfolgenden Regeln:

Regel 1:
Die Helmholtz-Ersatzimpedanzen aller Bauelemente werden verglichen, und das Element mit der höchsten Ersatzimpedanz wird als fehlerhaft bestimmt.
Regel 2:
Die geschätzten Impedanzen hypothetisch festgefahrener Bauelemente werden verglichen, und das Element mit der geringsten "Festfahrimpedanz" wird als fehlerhaftes Element bestimmt.
Regel 3:
Die Differenz zwischen hohem und niedrigem Ausgangszustand der Bauelemente werden verglichen, und das Element mit dem kleinsten Differenzwert wird als fehlerhaftes Element bestimmt.
Regel 4:
Die Ergebnisse von Vergleichen zwischen "Aus"- Ausgangszuständen und Zuständen, die dem festgefahrenen Zustand entgegengesetzt sind, werden verglichen, und das Bauelement mit der kleinsten Leistungsdifferenz wird als fehlerhaftes Element bestimmt.

Diese Regeln sind so gewichtet, daß die Kombination der Diagnosen nach den Regeln 2, 3 und 4 die Diagnose nach der Regel 1 umwerfen kann und daß die Kombination der Diagnosen nach den Regeln 3 und 4 die Diagnose nach der Regel 2 umwerfen kann. In manchen Fällen führt einer der genannten Vergleiche nicht zur Bestimmung eines fehlerhaften Bauelementes; Bedingungen für die Gültigkeit bzw. Ungültigkeit vorgenommener Vergleiche sind nachstehend be schrieben.

Das Bauelement mit der höchsten Helmholtz-Ersatzimpedanz wird gemäß der Regel 1 deswegen gewählt, weil ein festgefahrenes Element immer eine höhere Impedanz hat als die Parallelschaltung eines festgefahrenen Elementes mit einem anderen Element. Das Ergebnis dieser Regel wird als nicht gültig verworfen, wenn die Differenz zwischen der höchsten Impedanz und der zweithöchsten Impedanz kleiner ist als 40% größer als die Differenz zwischen der zweithöchsten Impedanz und der dritthöchsten Impedanz. In diesem Fall sind die Impedanzen zu nahe beieinander, um zwei Elemente parallel zur höheren Impedanz anzuzeigen. Die besagte Regel enthält auch eine Vorkehrung für den Fall, daß nur zwei Bauelemente am Knoten sind. In diesem Fall wird das Element mit der höheren Impedanz als wahrscheinlich fehlerhaft diagnostiziert, solange seine Impedanz größer ist als 20 Ohm und außerdem um 10 oder mehr Ohm höher als das Element der niedrigeren Impedanz.

Der Grund für die Durchführung des Vergleichs der Fest fahrimpedanzen (Regel 2) ist fast das Gegenteil. Wenn die Impedanz des hypothetischen festgefahrenen Bauelementes ausgerechnet wird, wird die theoretische Impedanz des bekannten Bauelementes von der Gesamtimpedanz subtrahiert. Je geringer diese Differenz ist, desto wahrscheinlicher ist es, daß kein weiteres Bauelement vorhanden ist, das zur Gesamtimpedanz beiträgt. Ist kein zur Impedanz beitragendes weiteres Bauelement vorhanden, dann ist es wahrscheinlich, daß das Bauelement, welches diese niedrige hypothetische Impedanz lieferte, das festgefahrene Element ist. Diese Regel enthält außerdem eine Vorkehrung für den Fall, daß nur zwei Bauelemente am Knoten sind. In diesem Fall betrachtet das System 10 die höchste und die niedrigste hypothetische Impedanz. Wenn die höchste Impedanz größer ist als 400 Ohm, wird das betreffende Bauelement als wahrscheinlich fehlerhaft diagnostiziert, andernfalls und wenn die niedrigste Impedanz kleiner ist als 5 Ohm, wird das Element der niedrigsten Impedanz als wahrscheinlich fehlerhaft diagnostiziert.

Der Vergleich der Differenzen zwischen dem höheren und niedrigeren Ausgangszustand (Regel 3) beruht auf der Überlegung, daß das festgefahrene Element nicht in der Lage ist, zwischen hohem und niedrigem Zustand umzuschalten.

Der Vergleich von "Aus"-Zuständen mit den Zuständen, die dem festgefahrenen Zustand entgegengesetzt sind (Regel 4), beruht auf der Überlegung, daß das festgefahrene Element nicht in der Lage ist, einen dem festgefahrenen Zustand entgegengesetzten Zustand anzunehmen. Daher gibt es theoretisch keinen Unterschied zwischen den beiden Kurven.

Die Vergleiche nach den ersten beiden allgemeinen Regeln werden für Messungen gemacht, bei denen die Bauelemente die gleichen Zustände haben.

Zusätzlich zu den allgemeinen Diagnoseregeln gibt es noch eine Vielzahl feinerer Diagnoseregeln zur Festigung der Bestimmung des einzelnen identifizierten fehlerhaften Bauelementes aus dem groben Vergleich oder zum Unterscheiden zwischen einer Vielzahl von Knoten, die bei der groben Analyse als fehlerhaft identifiziert worden sind (z. B. wird einer für einen Vergleich von Messungen bei hohen Zuständen und einer für Messungen bei niedrigen Zuständen herausgesucht). Diese Regeln sind nachstehend in der Reihenfolge ihrer Priorität aufgeführt:

Regel 5:
Das am wahrscheinlichsten fehlerhafte Element wird allein durch die Ergebnisse der Messungen ausgewählt, die bei den relevanten Zuständen durchgeführt werden. Bei der Helmholtz-Ersatzgröße ist der Fehlerzustand der relevante Zustand; bei der hypothetischen Ersatzgröße des festgefahrenen Bauelementes ist derjenige Zustand der relevante, der dem Fehlerzustand entgegengesetzt ist. Diese Regel beruht auf der Theorie, daß der relevanteste Zustand zuverlässigere Daten liefert.
Regel 6:
Wenn alle Bauelemente außer einem versagen, wird das "nichtversagende" Bauelement als das am wahrscheinlichsten fehlerhafte Element diagnostiziert. Dies geschieht deswegen, weil das nicht-versagende Element wahrscheinlich eine fehlerhafte interne Aktivierung hat, so daß dieses spezielle Element zwar nicht versagt, aber alle anderen Elemente an der Schiene so aussehen läßt, als ob sie versagen.
Regel 7:
Wenn die meisten Bauelemente an einem Knoten versagt haben und nur eines der durchlaufenden Bauelemente Schlüsselmuster hat, dann wird dieses Element als dasjenige diagnostiziert, das am wahrscheinlichsten fehlerhaft ist. Diese Regel beruht auf der gleichen Überlegung wie die Regel 2.
Regel 8:
Schuldig gemacht werden analoge Bauteile, die mit dem Knoten verbunden sind und in einer solchen Weise fehlerhaft sind, daß ein Schienenfehler hervorgerufen wird. Die Überlegung hinter dieser Regel ist, daß fehlerhafte analoge Bauelemente einen Fehler an einer Schiene bewirken können, ohne die Prüfergebnisse einzelner Bauelemente zu beeinflussen.
Regel 9:
Es ist nach Bauelementen zu suchen, die während In-Circuit-Prüfung Fehler bei den Aktivierungsleitungen zeigten. Diese Regel beruht auf der Überlegung, daß ein Bauelement mit einer schlechten Aktivierungsleitung wahrscheinlich ein ganzes Bauelement schlecht machen kann.
Regel 10:
Analysierung der projizierten Differenzen im Strom auf der Grundlage der Daten aus der Transformation 4). Die hinter dieser Regel stehende Überlegung ist, daß die Stromänderung für das festgefahrene Element kleiner ist als für gute Elemente. Diese Regel unterscheidet sich von der die Transformation 4) benutzenden allgemeinen Regel darin, daß sie den Strom über einen weiteren Bereich projiziert und dann diesen weiteren Bereich zur Durchführung der Analyse benutzt.
Regel 11:
Wenn kein Bauelement, das Ausgänge an der Schiene hat, als fehlerhaft diagnostiziert worden ist und nur ein Element mit einem Eingang an der Schiene vorhanden ist, wird das Bauelement mit dem Eingang als das am wahrscheinlichsten fehlerhafte Element diagnostiziert. Die hinter dieser Regel stehende Überlegung ist der Prozeß der Eliminierung.
Regel 12:
Wenn eine Anzahl von Bauelementen Eingänge am Knoten hat, aber nur eines dieser Elemente fehlerhafte Ausgänge zeigt, die nicht mit dem fehlerhaften Knoten zusammenhängen, wird dieses Bauelement als das am wahrscheinlichsten fehlerhafte Element diagnostiziert. Diese Regel beruht auf der Überlegung, daß das Bauelement wahrscheinlich ein schlechtes Element ist, wenn unzusammenhängende Ausgänge schlecht sind.
Regel 13:
Das Bauelement mit den meisten Fehlern wird als das am wahrscheinlichsten fehlerhafte Element diagnostiziert. Wenn alles andere versagt, reduziert diese Regel die Diagnose auf ein schlechtestes fehlerhaftes Bauelement.

Andere Ausführungsformen

Neben der beschriebenen Ausführungsform sind auch andere Ausgestaltungen im Rahmen der Erfindung möglich. So kann z. B. das Verfahren auch auf andere dynamische Schaltungsprüfungen angewandt werden, z. B. auf Funktionsprüfung. Wenn sich während der Analysephase herausstellt, daß es nicht genügend Kenntnisse für das Herausfinden eines wirklich fehlerhaften Bauelementes gibt, und eine Vielzahl von Bauelementen am Knoten sind, die nicht gemessen wurden (weil sie keine Fehler zeigten), können Messungen auch an diesen Bauelementen vorgenommen werden, und die betreffenden Messungen werden dann transformiert und mit der bisherigen Information analysiert. Schlüsselmuster können vorberechnet werden, wie oben beschrieben, oder in Realzeit während der Prüfung entweder aus Hardware-Daten oder aus anderen gespeicherten Musterinformationen abgeleitet werden.

Claims

1. Verfahren zur Feststellung, welches einer Vielzahl elektrischer Bauelemente, die mit einem Knoten einer Prüfling-Schaltung verbunden sind, einen Fehler am betreffenden Knoten verursacht, dadurch ge kennzeichnet,
daß einzelne Bauelemente, jeweils nur eines zur selben Zeit, veranlaßt werden, den betreffenden Knoten anzu steuern;
daß zu getrennten Zeiten, wenn einzelne Bauelemente zur Ansteuerung des Knotens angeregt sind, passive Spannungsmessungen am Knoten durchgeführt werden;
daß die bei Ansteuerung des Knotens durch verschiedene Bauelemente resultierenden gemessenen Spannungen analysiert werden, um das den Fehler verursachende Bauelement zu identifizieren.

2. Verfahren zum Feststellen, welches einer Vielzahl elektrischer Bauelemente, die mit einem Knoten verbunden sind, einen Fehler am betreffenden Knoten verursacht, dadurch gekennzeichnet,
daß am betreffenden Knoten Spannungsmessungen durchgeführt werden, wenn ein den Knoten ansteuerndes Bauelement in verschiedenen Zuständen ist, und
daß die gemessenen Spannungen analysiert werden, um festzustellen, welches Bauelement fehlerhaft ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Spannung am Knoten gemessen wird, wenn er nicht durch ein Bauelement angesteuert ist;
daß bei der Analyse die letzterwähnte Spannung mit denjenigen Meßspannungen verglichen wird, die bei Ansteuerung des Knotens durch verschiedene Bauelemente erhalten werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei den Spannungsmessungen ein kleiner Strom in den Knoten injiziert wird und daß die resultierende Änderung der Spannung gemessen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Strominjektion Eingangssignalmuster an das Bauelement mit einer normale Betriebsbedingungen simulierenden Geschwindigkeit gelegt werden und daß die das Bauelement beeinflussenden Eingangssignale während der Strominjektion und Messung auf einem vorbestimmten Zustand gehalten werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es Teil eines Schaltungsprüfverfahrens ist, welches an einer Schaltungsplatte durchgeführt wird und die Identifizierung fehlerhafter Ausgänge der Bauelemente umfaßt und daß die Auslösung der Durchführung passiver Messungen am besagten Knoten auf der Grund lage des Auftretens eines Fehlers an einem Ausgang eines Bauelementes am Knoten erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösung eine Auflistung von Ausgängen beinhaltet, die sich während der Schaltungsprüfung eines Bauelementes fehlerhaft zeigten, und daß die passiven Spannungsmessungen nach der Schaltungsprüfung dieses Bauelementes durchgeführt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Auflistung eine Meßanforderung für den Knoten aufgelistet wird, die sich auf den bei der Spannungsmessung zu injizierenden Strom bezieht.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Bibliothek errichtet wird, die Schlüsselmusterinformation für die mit Schienen verbundenen Bauelemente enthält;
daß bei der Auflistung nur diejenigen Anschlüsse aufgelistet werden, für welche die Bibliothek Schlüsselmusterinformation enthält.

10. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei den passiven Spannungsmessungen für einen gegebenen Anschluß eines mit einem Knoten verbundenen Bauelementes eine Vielzahl von Spannungsmessungen am betreffenden Knoten mit verschiedenen injizierten Strömen durchgeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von Spannungsmessungen für den besagten Anschluß bei Ansteuerung auf jeden einer Vielzahl von Ausgangszuständen durchgeführt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Spannungsmessungen durchgeführt wird, wenn kein Strom injiziert wird, und daß nachfolgende Spannungsmessungen mit schrittweise veränderten Stromwerten durchgeführt werden, die so gewählt sind, daß sich ein Bereich von Meßspannungen ergibt.

13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom zwischen Messungen justiert wird, um ihn zu reduzieren, wenn die vorherigen Messungen einen Strom benutzten, der zur Sättigung eines Bauelementes führte.

14. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich des zur Spannungsmessung verwendeten Meßinstrumentes verstellt wird, wenn eine vorherige Messung eine Meßspannung außerhalb des Instrumentenmeßbereichs lieferte.

15. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die injizierten Ströme zwischen aufeinanderfolgenden Messungen schrittweise verändert werden.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Änderungsschritte abhängig vom Tech nologie-Typ des Bauelementes gewählt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die schrittweise Veränderung der injizierten Ströme unterbleibt, wenn der resultierende Strom unterhalb eines Minimalwertes oder oberhalb eines Maximalwertes ist.

18. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß Messungen an einem neuen Knoten durchgeführt werden, nachdem eine vorbestimmte Anzahl erfolgreicher Messungen an einem Knoten vorgenommen worden sind.

19. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Analyse die Spannungsmeßwerte für ein gegebenes Bauelement auf einen Standardmaßstab transformiert werden, derart, daß sich verschiedene Bauelemente vergleichen lassen.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß zur Transformierung eine Helmholtz-Ersatzimpedanz für mehrere Spannungsmessungen an einem gegebenen Bauelement errechnet wird.

21. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regressionsanalyse mehrerer Spannungsmessungen bei verschiedenen injizierten Strömen durchgeführt wird, um einen mittleren Impedanzwert zu erhalten.

22. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß zur Transformierung eine Helmholtz-Ersatzschaltung für ein hypothetisches festgefahrenes Bauelement am Knoten ausgerechnet wird, unter Verwendung der Impedanz, die sich aus mehreren Spannungsmessungen und zugeordneten Strömen für ein festgefahrenes Bauelement ergibt, die geschätzt werden auf der Grundlage des Stroms des Instrumentes minus dem geschätzten Strom des den betreffenden Knoten ansteuernden Bauelementes.

23. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß eine Helmholtz-Ersatzspannung ausgerechnet wird.

24. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungen bei Ansteuerung eines gegebenen Bauelementes in einen hohen Zustand und bei Ansteuerung des Bauelementes in einen niedrigen Zustand gemessen werden und daß die Differenz der beiden Spannungsmeßwerte gebildet wird.

25. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Durchführung passiver Spannungsmessungen eine Messung bei hohen Ausgangszuständen, bei niedri gen Ausgangszuständen und bei Aus-Zuständen erfolgt und daß bei der Transformierung der festgefahrene Zustand bestimmt wird und die Differenz zwischen dem Aus-Zustand und demjenigen Zustand integriert wird, der entgegengesetzt zum festgefahrenen Zustand ist.

26. Verfahren nach Anspruch 19, 20, 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Transformierung für Messungen bei einem bestimmten Zustand an einem bestimmten Ausgangsanschluß eines Bauelementes erfolgt.

27. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert der für ein gegebenes Bauelement gemessenen Spannung vor der Analyse in einen Impedanzwert transformiert wird.

28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Analyse die Impedanzwerte verschiedener, denselben Knoten ansteuernder Bauelemente verglichen werden.

29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanzwerte analysiert werden und daß die höchste Impedanz als diejenige identifiziert wird, die den Fehler verursacht.

30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement mit der höchsten Impedanz nur dann als fehlerverursachendes Bauelement identifiziert wird, wenn die Differenz zwischen der höchsten Impedanz und der zweithöchsten Impedanz größer ist als die Differenz zwischen der zweithöchsten Impedanz und der dritthöchsten Impedanz.

31. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn nur zwei Bauelemente mit verglichenen Impedanzen einbezogen sind, die höchste Impedanz als fehlerhaft identifiziert wird, falls sie über einem Sollwert liegt.

32. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die höchste Impedanz als fehlerhaft identifiziert wird, wenn sie größer ist als eine Sollgrenze, und daß andernfalls die niedrigste Impedanz als fehlerhaft identifiziert wird, falls sie unterhalb einer Mindestgrenze liegt.

33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die höchste Grenze 400 Ohm ist und daß die niedrigste Grenze 5 Ohm ist.

34. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement, bei welchem die Differenz am geringsten ist, als fehlerhaftes Bauelement identifiziert wird.

35. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement, bei welchem der integrierte Wert am kleinsten ist, als fehlerhaftes Bauelement identifiziert wird.

36. Verfahren nach Anspruch 29, 30, 31, 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Analyse für solche Messungen bei verschiedenen Bauelementen durchgeführt wird, bei denen die Bauelemente zur Ansteuerung ihrer Ausgänge auf denselben Zustand betrieben wurden.

37. Verfahren nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Analyse auf der Grundlage von Messungen erfolgt, die durchgeführt wurden, als die Bauelemente zur Ansteuerung desjenigen Zustandes betrieben wurden, bei dem sie Fehler zeigten.

38. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die gemessenen Spannungen diejenigen sind, die gemessen werden, wenn das Bauelement auf den Zustand gesteuert wird, der demjenigen entgegengesetzt ist, bei welchem es den Fehler zeigte.

39. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Analyse festgestellt wird, ob ein ausgangsseitig mit einem Knoten verbundenes Bauelement keinen Fehler zeigte, während alle anderen ausgangsseitig an den Knoten angeschlossenen Bauelemente Fehler zeigten, und daß bejahendenfalls dieses eine Bauelement als fehlerhaftes Bauelement identifiziert wird.

40. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Durchführung passiver Spannungsmessungen bei getrennten Zuständen erfolgt;
daß bei der Analyse gemessener Spannungen festgestellt wird, welches Bauelement für Messungen bei den getrennten Zuständen als fehlerhaft erscheinen würde;
daß, wenn mehr als ein Bauelement als fehlerhaft identifiziert worden ist, eine weitere Analyse durchgeführt wird, um die Anzahl der als fehlerhaft identifizierten Bauelemente zu reduzieren.

41. Verfahren nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß bei der weiteren Analyse festgestellt wird, ob fehlerhafte Analogbauteile mit dem Knoten verbunden sind, und daß bejahendenfalls diese Bauteile als fehlerhaft identifiziert werden.

42. Verfahren nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß bei der weiteren Analyse festgestellt wird, ob ein Bauelement vorhanden ist, dessen Ausschaltung versagte, und daß bejahendenfalls dieses Bauelement als fehlerhaft identifiziert wird.

43. Verfahren nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß bei der weiteren Analyse der von jedem Bauelement gelieferte Strom auf der Grundlage der gemessenen Spannungen errechnet wird und daß als fehlerhaftes Bauelement dasjenige identifiziert wird, bei welchem der Strom für verschiedene Zustände am selben Anschluß den kleinsten Unterschied zeigt.

44. Verfahren nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß bei der weiteren Analyse festgestellt wird, ob ein Eingang festgefahren war, und daß bejahendenfalls das diesen Eingang aufweisende Bauelement als fehlerhaftes Bauelement identifiziert wird.

45. Verfahren nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß bei der weiteren Analyse festgestellt wird, ob mehrere Bauelemente Eingänge am Knoten hatten, während hingegen nur ein Bauelement einen Fehler an seinen Ausgängen zeigte, die nicht mit dem fehlerbehafteten Knoten zusammenhingen, und daß bejahendenfalls dieses Bauelement als fehlerhaftes Bauelement identifiziert wird.

46. Anordnung zum Feststellen, welches einer Vielzahl elektrischer Bauelemente, die mit einem Knoten einer Prüf ling-Schaltung verbunden sind, einen Fehler am betreffenden Knoten verursacht, gekennzeichnet durch:
eine Einrichtung (42, 44), die einzelne Bauelemente (13), und zwar nur jeweils eines zur selben Zeit, veranlaßt, den Knoten (38) anzusteuern;
eine Einrichtung (16) zur Durchführung passiver Spannungsmessungen am Knoten zu getrennten Zeiten, wenn einzelne Bauelemente (13) zur Ansteuerung des Knotens (38) angeregt sind;
eine Einrichtung (18-34), welche die bei der Ansteuerung des Knotens (38) durch verschiedene Bauelemente (13) gemessenen Spannungen analysiert, um das den Fehler verursachende Bauelement zu identifizieren.

47. Anordnung zum Feststellen, welches einer Vielzahl elektrischer Bauelemente, die mit einem Knoten verbunden sind, einen Fehler am betreffenden Knoten verursacht, ge kennzeichnet durch:
eine Einrichtung (16) zur Durchführung von Spannungsmessungen am Knoten (38), wenn ein den Knoten ansteuerndes Bauelement (13) in verschiedenen Zuständen ist;
eine Einrichtung (18-34), welche die gemessenen Spannungen analysiert, um das fehlerhafte Bauelement zu bestimmen.