Устройство для автоматического диагностирования узлов радиоэлектронной аппаратуры Советский патент 1979 года по МПК G01R31/303 

I

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для поиска и локализации дефектов в радиоэлектронных узлах, построенных на цифровых интегральных схемах (ИС).

Известно устройство для контроля электронных схем по тепловому излучению, содержащее приемник-преобразователь теплового излучения компонентов схемы в электрический сигнал, устройство обработки данных, устройство вывода информации, позволяющее, в частности, обнаруживать место дефекта в работающей схеме путем сравнения температурного профиля контролируемой схемы с эталонным и температурными профилями, соответствующими схеме с определенными дефектами l.

Недостатками этого устройства являются невысокая глубина поиска дефектов так как происходит лишь локализация места проявления неисправностИг которое не всегда совпадает с местом ее воаникновения, недостаточная достоверность циагностирования, связанная с тем, что результат правильной идентификации дефекта зависит от возможных отклонений тепловых и электрических параметров компонентов контролируемого узла, от Параметров компонентов эталонного узла и от изменения внешних условий. Кроме того, необходимо хранить большое количество информации о влиянии любых предполагаемых дефектов на температуру компонентов узла.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является устройство для автоматического диагностирования радиоэлектронной аппаратуры (РЗА), содержащее приемник-преобразователь теплового излучения контролируемой схемы, источник эталонной информации о терморельефе контрольной схемы, блок синхронизации, первый выход которого соединен с входом синхронизации приемника-преобразователя теплового излучения, блок управления, первый выход которого соединен с входом блока синхронизации, блок сравнения сигналов, снимаемых с выходов приемника теплового излучения и источника эталонной информации, снабженный пороговыми схемами, и индикатор Г 2J,

Однако это устройство не может обеспечить достаточной глубины поиска дефекта и достоверности диагностирования. так как в качестве диагностического приз-° нака используется величина теплового из лучения компонентов узла, в большой степени зависящая от их теплофизически характеристик (например, коэффициента излучательной способности поверхности) и от стабильности и идентичности параметров приемников-преобразователей теп лового излучения контролируемой и эталонной схем. Цель изобретения - увеличение глубины поиска дефектов и повышение досто верности диагностирования. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее приемникпреобразователь, оптически связанный с диагностируемым блоком, блок синхронизации, первый выход которого соединен входом приемника-преобразователя, а вход - с первым выходом блока управле ния, источник пороговых напряжений, два пороговых элемента, индикатор неисправ ностей, введены блок дифференцирования, блок обработки и хранения информации, блок формирования тестовых воздействий при этом выход приемника-преобразователя через блок дифференцирования соеди нен с одним из входов каждого из пороroBbix элементов, другие выходы которы соединены с соответствующими выходами источника пороговых напряжений, а первый и второй входы обработки и хранения информации соединены с соответствующими выходами пороговых, элементов, третий вход си-динен со вторым выходом блока управления, а первый выход - с входом индикатора неисправностей, а первый вход блока формирования тестовых воздействий соединен со вторым выходом блока обработки и хранения информации, второй вход соединен со вторым выходом блока синхронизации, а выходы - с соответствующими входами диагностируемого блока. На чертеже представлена структурная схема устройства. Устройство имеет приемник-преобразователь 1 диагностируемого блока 2;

блок синхронизации 3; блок управления 4; пороговые элементы 5 и 6, регистрирующие знак изменения теплового излучения компонентов узла и формирующие двоичный символ этого знака, первые входы которых соединены с выхо,дом блока дифференцирования 7, вход которого соединен с выходом приемникапреобразователя; источник пороговых напряжений 8, выходы которого подклюйены ко вторым входам пороговых элементов 5 и 6; блок 9 обработки и хранения информации, на первый и второй входы кото{эого поступают сигналы с пороговых элементов, а на третий - сигнал со второго выхода блока управления 4; блок 10 фиксации неисправностей , соединенный с первым выходом блока обработки и хранения информации; блок 11 формирования тестовых воздействий, выходы которого подключены к соответствующим входам диагностируемого узла, а к первому и второму входам подсоединены соответственно вторые выходы блока обработки и хранения информации и блока синхронизации. В качестве приемника-преобразователя 1 может быть использована любая система, обеспечивающая преобразование теплового излучения компонентов диагностируемой схемы в электрические сигналы, например система сканирующего типа. Блок дифференцирования в этом случае может быть построен с использованием устройств задержки или устройств памяти и схем сравнения, обеспечивающих образование конечной разности двух сигналов от одного и того же компонента через интервал времени д1. . Полученный сигнал, пропорциональный -гт , будет близок к первой .производной -Jl , соответствующей скорости изменения теплового излучения данного компонента, а полярность сигнала определит знак изменения теплового излучения компонента. Пороговые элементы 5 и 6 могут быть построены с применением операционных усилителей и формирователей логических уровнений. Блоком 9 обработки и хранения информации может служить специализированное цифровое вычислительное устройство или малая ЦВМ, обеспечивающие хранение и считывание тестовой программы, определяющей состав и порядок подачи входных воздействий и соответствующие им эталонные знаки изменения теплового излучения компонентов диагностирующего узла. Блок 1О фиксации неисправностей .может быть построен с использованием устройств индикации, например индикаторных ламп, и запоминающих устройств, например, на триггерах и должен обеспечивать фиксацию номера компонента и номера тестового воздействия, при реализации которого знак изменения теплового излучения компонента не совпал со своим эталонным значением. Блок 11 формирования тестовых воздействий может быть выполнен на любых электронных элементах, обеспечивающих согласование параметров диагностируемого узла и блока обработки и хране- НИН информации и должен содержать коммутатор, обеспечивающий соединение выходов блока формирования тестовых воздействий с соответствующими входами диагностируемого узла, при смене типа последнего. Принцип работы устройства основан на том, что мощность, рассеиваемая компонентами РЭА, а следовательно, температура их поверхности и соответственно интенсивности теплового излучения зави- -сят от их электрического режима, который может резко меняться при скачкообразном изменении амплитуды или частоты сигналов, подаваемых на входы компонентов, и приводить к увеличению или уменьшению интенсивности теплового излучения поверхности компонентов в случае исправности соединений, по которым подаются воздействия, и самих компонентов. Так, мощность, рассеиваемая интегральной схемой (ИС) изменяет ся при переключении логического состоя ния вентилей, входящих в ее состав. Например, переключение одного вентиля из состояния лог 1 в состояние лог. О ил из состояния лог. О в состояние лог. 1 в распространенных ИС типа ТТЛ вызывает изменение мощности, рассей- ваемой корпусом этой ИС на Ю-2О МВ что приводит соответственно к повышению или понижению температуры крьпики корпуса ИС на 0,5 - 1 С. Соответствую щим образом происходит увеличение или уменьшение интенсивности теплового излучения крыщки ИС. При диагностировании, например, ци4ь ровых узлов, построенных на логических ИС, устройство работает следующим образом. Блок управления 4, обеспечивающий функционирование всего устройства, выдает команду запуска в блок 9 обработки и хранения информации и в блок синхронизации 3. При этом происходит считывание комбинации тестовых сигналов в блок 11 формирования тестовых воздействий из памяти блока обработки и хранения информации и переписывание ; эталонных знаков изменения теплового излучения корпусов ИС в двоичном коде в схему совпадения блока обработки и хранения информации. Блок синхронизации 3, в свою очередь, выдает команду в блок формирования тестовых воздействий, после которой исходная начальная комбинация тестовых сигналов, подаваемая на входы диагностируемого блока 2, сменяется новой комбинацией, что приводит к переключению определенных ИС, темпаратура и тепловое излучение корпусов которых начинают меняться в ту или другую сторону или остаются неизменными в зависимости от наличия или отсутствия дефектов. Тепловое излучение корпусов ИС диагостируемого узла воспринимается при- емником.-преобразователем 1, который, например, сканирует корпуса ИС диагностируемого узла в определенной последовательности. Блок синхронизации при этом обеспечивает синхронную подачу электрических сигналов, пропорциональных тепловому излучению корпусов ИС в данный момент времени, на вход блока дифференцирования 7. Через время At , которое определяется тепловыми переходными характеристиками корпусов ИС и которое значительно больше времени одного полного сканирования t. ск корцусов ИС диагностируемого узла, на выходе блока дифференцирования появляется последовательность сигналов, полярность которых определяется направлением происходящего изменения теплового излучения соответствующих корпусов ИС, а амплитуда - скоростью этого изменения. Пороговые элементы 5 и 6, первые входы которых соединены с выxoдo блока дифференцирования, определяют соответственно положительную или отрицательную полярность сигналов, что соответствует увеличению или уменьшению теплового излучения корпусов ИС. Для этого на вторые входы пороговых элементов 5 и 6 подаются соответственно положительное Г1 г -j и отрицательное U-.. пороговые напряжения с выходов, источника пороговых напряжений 8, определяющие пороги срабатывания пороговых устройств, исхо дя из условий их помехоустойчивости и величины сигнала, соответствующей минимальной скорости изменения теплового излучения корпусов ИС диагностируем мого узла. При неизменяющемся тепловом излучений пороговые устройства не срабатывают и на их выходах формирует ся напряжение уровня лог. О. При положительном знаке изменения теплового излучения корпуса ИС на выходе порогового элемента 5 появляется напряжение уровня лог. 1, при отрицательном напряжение уровня лог. 1 появляется на выходе порогового элемента 6. Таким образом, на первый и входыблока обработки и хранения информации с выходов пороговых элементов 5 и 6 поступает информация о знаке (направлени изменения теплового излучения корпусов ИС в двоичном коде, где 10 означает увеличение теплового излучения, соответствующего корпуса ИС, 01 умень шение, а ОО - что изменения не происходит. Эти сигналы поступают на схему совпадения блока обработки и хранения информации, где сравниваются с требуемыми (ЭТЕШОННЫМИ) знаками изменения теплового излучения соответственно для каждого корпуса. Признаком обнаружения дефекта ИС или связанных с ее входами соединений является несовпадение знака изменения теплового излучения корпуса ИС с эталонным для данного изменения комбинации входных сигналов диагностируемого узла. При этом в устройст1ве фиксации неисправностей запоминается номер входного воздействия и номера корпу эв ИС, где действительные изменения теплового излучения не совпали с эталонными. Дешифрация пезлученных результатов, которая может производиться также блоком обработки и храченш информации, позволяет устало- вить место дефекта с точностью до связи и вентиля ИС, а также характер неисправности. Полная проверка диагйостируемого узла осуществляется при реализации все комбинаций входных воздействий, осущес вляемых аналогично описанному выше согласно специально составленой тестоВОЙ программе, которая формируется так, чтобы обеспечить переключение каждой ИС по каждому ее задействованному входу. Составление тестовой программы производится на основании электрической схемы диагностируемого узла и сведений о мощности, рассеиваемой ИС в состояниях лог. О и лог. 1. в предлагаемом устройстве увеличение глубины поиска дефекта обеспечивается тем, что каждое изменение комбинаций тестовых сигналов воздействует на определенные входы компонента узла, проверяемого данной комбинацией. Досто верность диагностирования повышается за счет того, что знак изменения теплового излучения компонентов, являющийся диагностическим признаком, не зависит от разброса их тепловых и электрических параметров, а также от изменения внешних условий. Изобретение позволит сократить затраты времени на поиск и локализацию дефектов в узлах радиоэлектронной аппаратуры. Формула изобретения Устройство для автоматического диагностирования узловч радиоэлектронной, аппаратуры по тепловому излучению компонентов, содержащее приемник-преобразователь, оптически связанный с диагностируемым блоком, блок синхронизации, первый выход которого соединен с входом приемника-преобразователя, а вход - с первым выходом блока управления, источник пороговых напряжений, два пороговых элемента, индикатор неисправностей, отличающееся тем, что, с целью увеличения глубины лоиска дефектов и повьпиения достоверности диагностирования, в него введены блок дифференцирования, блок обработки и хранения информации, блок формирования тестовых воздействий, при этом выход приемника-преобразователя через блок дифференцирования соединен с одним из, ВХОДОВ каждого из пороговых элементов, другие входы которых соединены с соответствующими выходами источника пороговых напряжений, а первый и второй входы блока обработки и хранения информации соединены с соответствующими выходами пороговых элементов, третий вход соединен со Вторым выходом блока управления,, а первый выход - с входом индикатора неисправ-i ностей, а первый вход блока формирования тестовых воздействий соединен со вторым выходом блока обработки и хранения информации, второй вход соединен со вторым выходом блока синхронизации, а выходы - с соответствующими входами диагностируемого блока. 687422 вн с. № 29 Источники информации, принятые во мание при экспертизе 1.. Ж. Электроника; 1967, № 7, 22-28. 2. Авторское свидетельство СССР 302672, М.Кл G-.01 R 17/16, .07.1968 (прототип).