Detail předmětu

Diagnostika a testování elektronických systémů

FEKT-BDTSAk. rok: 2012/2013

Diagnostika a testování elektronických obvodů. Druhy poruch. Detekce a lokalizace poruch. Typy poruch a mechanismy vzniku poruch. Diagnostický systém. Fyzikální metody technické diagnostiky. Funkční metody technické diagnostiky. Diagnostika analogových obvodů. Diagnostika digitálních obvodů. Vestavěné testovací systémy, boundary scan, logické analyzátory. Navrhování obvodů pro snadné testování a diagnostiku.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

Ing. Michal Pavlík, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mikroelektroniky (UMEL)

Výsledky učení předmětu

Student se po úspěšném absolvování předmětu orientuje v základní terminologii používané v oboru technické diagnostiky. Chápe rozdíl mezi fyzikálními a funkčními metodami diagnostiky. Zná možné příčiny chyb vzikajících při měření elektrotechnických obvodů a ví jak jim předcházet. Chápe na jakém principu je založeno testovací rozhranní JTAG. Dokáže vyjmenovat zásady návrhu elektronických systémů s ohledem na snadnou diagnostikovatelnost.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni středoškolského studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

semestrální projekt ..................... 15 bodů
praktická analýza zařízení .......... 15 bodů
závěrečná zkouška ..................... 70 bodů

Osnovy výuky

Úvod do technické diagnostiky, základní terminologie
Typy poruch elektronických součástek, integrovaných obvodů
Postupy při diagnostice elt. zařízení
Chyby měření a příčiny jejich vzniku
Praktické příklady diagnostiky elektrotechnických obvodů
Zpětnovazební systémy (zdroje, zesilovače), stabilita
Praktické příklady diagnostiky zpětnovazebních obvodů
Diagnostika a testování digitálních obvodů. Poruchy v logických obvodech. Diagnostika poruch v logických systémech, modelování poruch, testování logických obvodů, Booleovská diference, tvorba testů pro kombinační obvody.
Vestavěné testovací systémy (BIST), boundary scan (JTAG)
Diagnostika analogových signálů
Návrh s ohledem na diagnostikovatelnost, testování embedded systémů - vývojové modely

Učební cíle

Seznámit studenty se základními pojmy technické diagnostiky, vysvětlit rozdíly mezi fyzikálními a funkčními přístupy diagnostiky, osvětlit problematiku zdrojů chyb, které mohou vznikat během měření a jak jim předcházet, seznámit se způsoby testování základních elektrotechnických bloků, seznámit s metodou vestavětného testování a rozhranním JTAG, seznámit s problematikou návrhu obvodů s ohledem na snadnou diagnostikovatelnost.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

laboratorní cvičení

Základní literatura

Bushnell M.L., Agrawal V. D.: Essentials of Electronic Testing, Kluwer Academic Publishers, Boston, 2000 (EN)
Hurst L.S.: VLSI testing, The Institution of EE, London, 1998 (EN)
Mourad S.: Principles of Testing Electronic Systems, John Wiley & Sons Inc., New York, 2000 (EN)

Doporučená literatura

Uyemura J.P.: Introduction to VLSI Circuits and Systems, John Wiley & Sons, 2002 (EN)
Kwok K.N.: Complete Guide To Semiconductor Devices, Mc Graw-Hill Inc., 1995 (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-B bakalářský

    obor B-EST , 2. ročník, letní semestr, volitelný mimooborový
    obor B-MET , 2. ročník, letní semestr, volitelný oborový

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1. ročník, letní semestr, volitelný oborový

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Michal Pavlík, Ph.D.

Osnova

Struktura oboru a základní pojmy. Základní pojmy technické diagnostiky.
Diagnostický systém. Diagnostické prostředky. Diagnostický objekt. Diagnostická úloha. Kategorizace diagnostických objektů. Diagnostická veličina. Diagnostika za provozu a mimo provoz. Fáze nasazení technické diagnostiky. Technická diagnostika fáze předmontážní. Technická diagnostika při oživování a kontrole finálního výrobku. Technická diagnostika v servisní praxi, při periodických kontrolách a trvale aplikovaná.
Typy poruch, degradační mechanismy a vznik poruch. Názvosloví poruch. Poruchy pasivních a aktivních prvků elektronických obvodů. Poruchy integrovaných obvodů. Příčiny poruch v propojovacím systému. Typy poruch neoživeného zařízení. Počet jednoduchých a vícenásobných poruch v kombinační síti. Poruchy PLA. Poruchy obvodů CMOS.
Fyzikální metody technické diagnostiky. Funkční metody technické diagnostiky. Matematické modely diagnostických objektů. Diagnostické testy. Formy diagnostiky. Periodická diagnostika. Průběžná diagnostika. Zobrazení diagnostického testu pomocí tabulky, postup při testování. Detekční testování. Lokalizační testování. Grafické zobrazení testu pomocí diagnostického stromu. Sestavení množiny poruch, modely poruch, sestavení diagnostických testů. Vícenásobné poruchy. Sestavování testů.
Aplikace metod funkční diagnostiky na objekty s analogově proměnnými veličinami. Funkční blokové schéma a logické schéma diagnostického objektu s analogovými signály. Řešení diagnostických úloh pomocí orientovaných grafů příčina-následek u objektů s analogovými signály.
Diagnostika a testování digitálních obvodů. Poruchy v logických obvodech. Diagnostika poruch v logických systémech. Generace strukturních testů. Funkční testy. Generování testů pomocí boolovské diference. Použití tabulek úplných testů. Náhodné a pseudonáhodné testy. Testování sekvenčních obvodů. Identifikační metody. Generování testů pro obvody popsané jazykem vyšší úrovně. Strukturní metody.
Automatizace generování testů. Interakční systémy. Systémy AGT. Kontrola testů. Minimalizace testů. Komprese diagnostických dat. Kompresní metody založené na čítání. Příznaková analýza. Slovníky poruch.
Návrh pro snadnou diagnostiku. Vývoj metod návrhu pro snadnou diagnostiku. Strukturovaný návrh. Heuristické metody návrhu. Vestavěné diagnostické prostředky. Diagnostické testy zapsané do paměti. Autonomní testy generované v reálném čase. Generování pseudotriviálních testů. Zabezpečení proti poruchám. Bezpečnost systému. Obvody bezpečné proti poruchám. Úplně samočinně kontrolované obvody. Ostatní metody zabezpečení.
Testování logických IO. Požadavky kladené na testy IO. Testování pamětí. Adaptéry osobních počítačů a jejich testování. Testování mikroprocesorů a mikropočítačů.
Diagnostika a testování analogových obvodů. Diagnostika a testování analogových a analogově-digitálních integrovaných obvodů. Testovatelnost při monitorování napájecího proudu. Chybové pokrytí pro standardní buňky. Proudové monitory. Klasifikace proudových monitorů. Vymezení aplikační oblasti monitoru. Vestavěný proudový monitor. Vnější proudový monitor.
Testery elektronických systémů. Nejdůležitější funkční bloky testerů. Jazyky pro zápis testů. Testery IO. Testery neosazených desek a kabeláže. Testery osazených desek. Konektorové zkoušeče. Použití řízené sondy. Testery typu "In Circuit" (vnitroobvodové testery).

Cvičení na počítači

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Vilém Kledrowetz, Ph.D.
Ing. Michal Pavlík, Ph.D.
Ing. Marián Pristach, Ph.D.

Osnova

Modelování a simulace poruch v digitálních obvodech.
Generace testovacích vektorů.
Modelování a simulace poruch v analogových obvodech
CMOS chybové modely.
Diagnostika logických standardních CMOS buněk.
Diagnostika analogových standardních CMOS buněk.