>> Автобіографія >> Автореферат > > Звіт о пошуку >> Індив. завдання
Мова оформлення:  
>> ДонНТУ

>> Портал магістрів ДонНТУ

>> Бібліотека

>> Посилання

>> Головна
Автореферат

Тема магістерскої роботи: "Дослідження ефективності генерації тестів аналого-цифрових ТЕЗ спеціализованого радіотехнічного комплексу."

Керівник: доц. Зінченко Ю.Є.

Автореферат склав: Маринець Є.М.

Введення та обгрунтування актуальності теми

У цей час практично не існує систем, що забезпечують подібно цифровому тестуванню автоматичну побудову тестів для аналогових і аналого-цифрових (АЦ) пристроїв по їх структурному або функціональному опису. Існуючі системи покликані лише допомагати діагносту високої кваліфікації, так що тести будуються практично вручну виходячи із глибоких знань діагноста про схемотехніку й функції ОД. Існуючі проблемы:

  • тести, побудовані вручну, не ефективні для промислового тестування АЦ-пристроів на доступному тестовому обладнанні;
  • для адаптації до нового обладнання їх приходиться будувати знов, та знов вручну.

Традиційний підхід побудови тестів для АЦ-пристроїв базується на функціональному тестуванні на основі специфікацій ОД. При цьому звичайно діагност припускає, що в процесі діагностики буде доступна різноманітна контрольно-діагностична апаратура (КДА). Велика кількість специфікацій, висока вартість КДА й вимоги високої кваліфікації, пропоновані до персоналу, а також процес діагностування, сполучений з великою кількістю ручних операцій, приводять до низького ступеня автоматизації і в остаточному підсумку до високої вартості традиційного підходу. Підвищення складності сучасних АЦ-пристроїв, викликане підвищенням ступеня інтеграції АЦ-ІС і складністю взаємодії їх аналогових і цифрових вузлів поряд зі зменшенням співвідношення цієї складності до загального числа виводів АЦ-ІС, істотно збільшує цю проблему й змушує вчених і практиків-діагностів шукати нові підходи тестування АЦ-пристроїв.



Ціль та завдання роботы

Ціль даної роботи - дослідження можливості побудови ефективної генерації тестів різними методами, які забезпечать ефективну роботу автоматизованої системи діагностування, розробка поліпшеного ПО для генерації тестів, розробка методики для дослідження генерації тестів для обраних несправностей.
Для досягнення поставленої мети в данній роботі використовується аналіз проблем в області аналогового тестування, проводяться дослідження традиційного й сучасного підходів тестування Ац-пристроїв, приводиться опис принципів роботи різних методів генерації.

На підставі проведених досліджень далі робиться вибір напрямку, розробляється методика й формулюються вимоги до проектованого ПО.



Плануєма практична цінність

Так як наприкінці 90-х років був сильний прогрес у використанні цифрових схем, то рішення проблеми діагностики й тестування аналогових схем було припинено, однак в останній час намічається сильний розвиток аналогово-цифрових схем і дана проблема стає дуже актуальною, а її рішення дасть сильне теоретичне обґрунтування для поліпшення бази Ац-пристроїв й їх контролю підприємствами як їх виробляючими, так й тими що використовують.

Доверху

Огляд існуючих досліджень і розробок по темі магістерської роботи

Для аналогових схем потрібна автоматична генерація тестових послідовностей (АГТП), щоб звільнити проектувальника аналогових схем від зайвого ручного повторного проектування тестових послідовностей. Також автоматичний метод допомагає уникнути створення зайвих тестів для аналогових несправностей, які вже покриті.

Існують наступні методи АГТП:

  • метод на основі чутливості;;
  • метод на основі сигнального орієнтованого графа.


АГТП на базе анализа чувствительности

Чутливість є залежністю між елементами схеми і вихідними параметрами. Цим методом були знайдені тести для моделей кратних і одиночних катастрофічних і параметричних несправностей. Для мінімізації часу тестування, використовуючи симплексний метод, знаходяться параметри схеми, які необхідні, що дає максимальне покриття аналогових несправностей. Також задається точність, з якою слід вимірювати вихідні параметри.


АГТП з використанням сигнального орієнтованого графа

У даному методі генеруються тести, які перевіряють, які значення компонентів або коефіцієнти значень компонентів не відповідають специфікації. Цей метод скорочує час тестування схеми шляхом скорочення кількості вимірювань.
Аналогові і аналого-цифрові схеми діляться за наступними характеристиками.

  • Лінійний блок першого порядку. Проектується з використанням сигнального орієнтованого графа (СОГ). Такі блоки каскадують для реалізації передавальної функції другого порядку.
  • Аналогова частина підключена до входів мікросхеми і подає сигнали на цифровий блок після АЦ-перетворення. Цифрова частина може мати, а може і не мати, незалежні первинні входи.
  • Аналогова частина спостерігається тільки на цифрових або аналогових виходах. Цей важливий клас схем використовується у фільтрації або посиленні.

Блоки схеми можуть каскадувати для отримання необхідної передавальної функції, і їх легко проектувати з використанням СОГ. На жаль, інтеграція аналогових і цифрових схем знижує керованість.


Функціональне тестування з використанням DSP


В даний час практично всі аналогові схеми тестуються з використанням автоматизованих систем діагностики (АСД), побудованих на базі DSP. Дані АСД замість використання реальних аналогових вимірювальних інструментів, виконують їх емуляцію на основі швидкого перетворення Фур'є (БПФ) і дискретного перетворення Фур'є (ДПФ), для того, щоб зменшити помилку вимірювання і усунути небажаний час встановлення сигналу при тестуванні.
На рисунку 1 представлена традиційна аналогова АСД. Варто звернути увагу, що вона не має засобів синхронізації між блоками генерації дій і аналізу реакцій.


Рисунок 1 - Традиційна аналогова АСД


На рисунку 2 представлена АСД на базі DSP, яка має відповідну синхронізацію, і с кладається з АЦП, ЦАП, пам'яті для зберігання дій і реакцій, DSP, який управляється програмно.


Рисунок 2 - Аналогова АСД на базі DSP


На рисунку 3 зображений процес синтезу аналогового сигналу, а на рисунку 4 процесу оцифрування.


Рисунок 3 - Синтез аналогового сигналу 4 кадра, длительность периода на 4 кадра - 4 секунды, размер составляет 43 кб
Рисунок 4 - Оцифровування аналогового сигнала


Переваги АСД на базі DSP полягають в наступному.

  • Точність. АСД на базі DSP практично завжди володіють великою точністю, чим аналогові інструменти, оскільки помилка в наборі вибірок сигналу значно менше після цифрової обробки, чим помилка індивідуальної вибірки. Наведення, шум і відхилення сигналів значно скорочуються в DSP тестерах, оскільки аналоговий сигнал оцифровується на найранішій стадії. Старіння компонентів тестера і температурні ефекти викликають значно менше проблем, оскільки цифрові компоненти краще зберігають свої характеристики, чим аналогові.
  • Швидкість. DSP тестер може одержати набір вибірок від ОД за один період вибірки, а далі використовуючи ДПФ і БПФ виконати над ним різні вимірювання шляхом емуляції інструментів. Для виконання кратних вимірювань DSP тестер значно ефективніший, чим аналоговий, якому треба виконувати кратні вимірювання. Також в DSP тестері відсутні часові витрати на встановлення сигналу у фільтрі, які присутні в аналоговому тестері.
  • Простота використання. Оскільки тестер цифровий, то легко повторювати тестування, виконувати настройку і зберігати виконані настройки.
  • Більше вимірювальної інформації. DSP тестер надає додаткову інформацію разом з вимірюваним параметром, наприклад, піковий детектор повідомляє не тільки про значення піку, але і про розташування піку в часі.
  • • Розмір і потужність. АСД загального призначення на базі DSP менше, дешевше і вимагає меншої потужності, чим відповідна аналогова АСД.


Проте АСД на базі DSP мають також і недоліки:

  • 1. Вони дорогі, хоча ціна знижується завдяки використанню СБІС. Розрядність, необхідна для досягнення прийнятної точності, і вимоги по смузі пропускання роблять DSP дорогими.
  • 2. Коли необхідно виконувати тільки одне вимірювання, чисто аналогові тестери дешевше. DSP володіють перевагою тільки при кратних вимірюваннях.
  • 3. Гнучкість інструментарію є проблемою для недосвідченого оператора, оскільки необхідно знати теорію їх використання.
  • 4. Фахівець з тестування повинен знати фізичні і математичні принципи, які лежать за кожним тестом і джерелом помилок.


Метод довідника несправностей

Звичайний підхід до автоматичної перевірки цифрових схем полягає в порівнянні вихідних сигналів несправних схем із занесеними в пам'ять значеннями вихідних сигналів за допомогою автоматичного випробувального обладнання. Аналогічні методи розроблені для виявлення місця несправностей в аналогових схемах. Дані методи засновані на техніці розпізнавання образів.
Перший крок на шляху складання довідника (довідкової таблиці) полягає у формуванні таких визначень несправностей, які охоплюють найбільш вірогідні їх типи. Згаданий аспект надзвичайно важливий для всього підходу, оскільки згодом можуть бути ідентифіковані тільки ці типи несправностей. Слід врахувати велике число потенційно можливих типів несправностей. Природно, що від цього числа залежатимуть розміри довідника, що накладає обмеження на застосовність методу.
Потім проводиться моделювання ланцюга (ПЦ), що перевіряється, для кожного з гіпотетичних випадків несправності, що дозволяє сформувати довідкові переліки вхідних дій і вихідних реакцій, на основі яких виявлятимуться і локалізується несправності. Характеристики вихідних реакцій (сигнатури) заносяться в довідник з метою подальшого використання їх для оперативної ідентифікації несправностей. Щоб забезпечити накопичення мінімального об'єму даних, дозволяючи досягти бажаного ступеня виявлення і локалізації, необхідно провести оптимальний вибір вхідних дій, вихідних реакцій і сигнатур. В процесі перевірки несправна ПЦ піддається дії того ж вхідного сигналу, що був використаний при складанні довідника. Одержані сигнатури порівнюються з сигнатурами, записаними в довідник. Для ототожнення несправності ПЦ з одним із записаних в довідник видів несправностей або для її ідентифікації на безлічі неоднозначно певних можливих несправностей вводиться критерій локалізації несправностей.

До Недоліків методу можна віднести наступне:

  • застосовність методу тільки для невеликих схем, із-за великого числа можливих несправностей;
  • складність додавання нової несправності в довідник.


Перевага - простота використання.


Детерміноване і випадкове (псевдо випадкове) тестування АЦ-пристроїв

Як і при цифровому тестуванні для аналогового тестування можуть використовуватися як детерміновані, так і випадкові або псевдовипадкові тестові послідовності і тоді тестування називається детермінованим і випадковим (псевдовипадковим).
При детермінованому тестуванні тести будуються спеціальним чином (синтезуються) для заданого списку несправностей по структурі і/або функції АЦ-ОД, наприклад, як у відомому D-алгоритмі для цифрового тестування. Тестові вектора, створюючи сумарний тест, синтезуються цілеспрямовано для окремих несправностей.
При випадковому (псевдовипадковому) методі тести не синтезуються, а генеруються відповідним генератором випадковим або близьким до нього чином, а потім їх якість (що виявляє здатність, повнота), оцінюється шляхом моделювання всього списку несправностей на побудованому тесті. Хоча випадкова (псевдовипадкова) послідовність не завжди має найбільше можливе тестове покриття, воно має переваги перед детермінованим тестом з наступної причини.

  • Для розумної межі покриття послідовність будується максимально швидко.
  • Можна апаратно легко згенерувати тестові послідовності.
  • Можуть ефективно протестовані різні несправності, що не розглядаються вживаною концепцією тестування.
  • Найбільш низька вартість проектування діагностичних засобів.
Доверху

Опис отриманих і планованих результатів


Як об'єкт дослідження були спроектовані в САПР OrCAD реальні вітчизняні мікросхеми, частина однієї з них представлена на рисунку 5. Всі елементи цього уривка є вітчизняними, і мають всі характеристики реальних елементів


Рисунок 5. Уривок з вітчизняної мікросхеми ,моделюємую в САПР OrCAD


Далі наведені позначення елементів й їх реальні вітчизняні прототипи:
резистори:


R75 (5.1k) - МТЕ-0.25-5.1ком±10%;
R78, R79, R84, R85, R87, R88 (0.1k) - МТЕ-0.25-100ом±10%;
R76 (0.15k) - МТЕ-0.25-150ом±10%;
R77 (0.075k) - МТЕ-0.25-75ом±10%;
R82 (0.82k) - МТЕ-0.25-820ом±10%;
R83 (0.43k) - МТЕ-0.25-430ом±10%;
R86 (0.22k) - МТЕ-0.25-220ом±10%;
R90 (0.11k) - МТЕ-0.25-110ом±10%;
R100 (1.2k) - МТЕ-0.25-1.2ком±10%;


конденсатори:


С58(0.022мк) - К 23-Н30-0.022мкф±20%;
С55(47u) - К 23-М47-47пф±5%;
C56(0.022mk) - К 23-Н30-0.022мкф±20%;


транзистори: ПП15,ПП16-2Т312А;
трансформатор: ТВ2 - ТВ1;

Зібравши й утворивши реально-існуючу, або спроектовану схему в САПР OrCad ми можемо промоделювати будь-які процеси цієї схеми, або знайти й зробити аналіз можливих несправностей реальної схеми. Надалі на цих схемах буде аналізуватися різні методи, обраний самий оптимальний і ще більше оптимізован для роботи в розробленому ПО генерації тестів.

Доверху

Висновки

У цей час практично відсутні методи структурного синтезу тестів для аналого-цифрових пристроїв і основні роботи в цьому напрямку, як і у випадку цифрового тестування, орієнтують діагностів, насамперед, на використання випадкових і псевдовипадкових аналогових послідовностей у сполученні зі стандартними типами сигналів, такими як синусоїда, пила й т.д.. Тому на першому етапі створення АСД варто реалізувати саме цей підхід до генерації тестів.

САПР ORCAD і реалізована у ньому мова опису АЦ-пристроїв PSpice відповідають всім відповідним вимогам і тому ця САПР може бути використана в якості інструментальної САПР АСД.

Розробка ПЗ генерації й аналізу тестів це складова частина для розробки базової версії АСД, зробивши аналіз усього комплексу АЦ-ТЕЗ.



Література

1. Давыдов П.С. Техническая диагностика радиоэлектронных устройств и систем. - Г.: Радио и связь, 1988. - 256 с.
2. Agrawal V.D, Bushnell M. L. Essentials of electronic testing for digital, memory and mixed-signal VLSI circuits . - Boston: Kluwer Academic Publishers, - 2000, 650 p
3. Bapiraju Vinnakota. Analog and mixed-signal test. - Prentice Hall PTR, 1998. - 261p.
4. Prithviraj Kabisatpathy, Alok Barua and Satyabroto Sinha “Fault Diagnosis of Analog Integrated Circuits”, Springer, 2005.

Автобіографія | Автореферат | Бібліотека | Посилання | Звіт о пошуку | Індив. завдання | Головна
ДонНТУ Портал магистрів ДонНТУ