基于电流测试的混合信号电路故障检测和定位_图文

1、第29卷第10期系统工程与电子技术V01.29No.10 2007年10月Systems Engineering and Electronics Oct.2007文章编号:1001506X(200710176805基于电流测试的混合信号电路故障检测和定位朱彦卿,何怡刚,阳辉(湖南大学电气与信息X-程学院,湖南长沙410082摘要:针对集成电路测试中模拟和混合电路的测试问题,提出了一种基于小波分析的电流测试实现混合信号电路故障诊断的方法。该方法先测试电路在激励信号下的动态电流,再利用小波变换对采样动态电流信号进行小波分析采诊断电路是否存在故障,并进一步定位故障。对示例ADC电路仿真试验的结果表明

2、该方法比积分法和傅立叶分析方法对故障有更高的灵敏度,不仅能够有效检测出电路中的各种故障,而且能对故障进行定位。关键词:故障诊断;电流测试小波分析;混合信号电路中图分类号:TN431.1文献标志码:ACurrent testing based fault detection and location for mixedsignal circuitZHU Yan-qing,HE Yigang,YANG Hui(Coil.of Electrical and Information Engineering,Hunan Univ.,Changsha410082,ChinaAbstract:How to

3、test the analogue and mixedsignal circuits has become very critical to the IC testing,a novel fault diagnosis method based on current testing is proposed for mixed-signal circuits.This method measures the dynamic current of circuits under test,and decomposes the sampled current signature with wavele

4、t transform.To detect and localize the faults.the wavelet coefficients of current signature are analyzed to extract the fault characteristic information.The experimental results for an A13(2circuit show that the presented meth-od have higher sensitivity to fault than the pure integral and FFT method

5、。and can not only defect faults effectively,but also localize the faults satisfactorily.Keywords:fault diagnosiscurrent testing;wavelet analysis;mixed signal circuit0引言集成电路技术发展至今,无论从设计、制造、封装及应用的各阶段来看,集成电路的测试都是至关重要的。近年来,随着SOC的出现和发展,以及对模拟电路的需求日益增加,导致在SOC中集成越来越多的ADC、DAC、PLL等混合信号电路成为一种前所未有的发展趋势,这更是对混合信号

6、测试的研究提出了日益紧迫的要求。而电流测试作为一种新的检测方法,正受到人们越来越多的关注。CMOS电路稳态电流(IDDQ测试方法从19世纪80年代提出至今,经过多年研究,提出了许多改进的方法。Thi-beault提出了差分J。0Q测试方法,根据相邻两个不同测试向量所对应的Jo。Q之间的差值来判别是否存在缺陷:大差值电流表示缺陷被激活了3。Maxwell等对差分f。0Q方法进行了改进,提出了一种电流比率方法,把测试向量按IDDQ大小排序,得到一条近似为向上增长的直线,若在测试中任意一个I。DQ值偏离这条直线太远则表明存在缺陷H。Jandhya-la等提出了一种基于聚类技术的测试方法,该方法能比较

7、准确地得到好电路的电流值,避免因阈值不合理而影响判决结果,缺点是需要大量样本。文献6则提出在JDDQ测试中结合一些与JDDQ相关参数的方法,以提高测试效果。作为一种重要的测试方法,稳态电流测试已被工业界所接受并得到了广泛的应用,为数字IC的测试做出了重要贡献。近年来,人们开始研究用测量CMOS电路瞬态电流(I。叮的方法来检测数字IC的故障口。该方法作为传统测试方法的补充和发展,正日益受到来自学术和工业界越来越多的关注,已有不少关于I。测试方法的研究成果报道。Beasley等提出了J嘟脉冲响应测试(PRT方法:电源VDD 和VSS线上电压分别同时从VDD/2跳变到VDD和0,而所有输入偏置为中值

8、电平,从而得到I。oT响应,再进行信号分析口】。Walker等提出了JD。积分法:通过积分电路对JDDT进行积分,积分器的输出与电路在动态过程中的功耗成正比,如果积分值高于预先定义的阈值,则认为电路存在缺陷,否则为好电路口。Thibeault等提出了电流频谱分析收稿日期:2006一0823;修回日期:20070117.基金项目:国家自然科学基金(50677014;国家。863”高技术计划基金(20060104A1127I高校博士点基金(20060532002I湖南省科技计划项目(06JJ2024,03GKY3115,04FJ2003。05GK2005I教育都新世纪优秀人才支持计划(NCET-0

9、4-0767资助课题作者简介:朱彦卿(1978一,男,博士研究生,主要研究方向为混合信号电路故障诊断.E-mail:zyq0813163.corn第10期朱彦卿等:基于电流测试的混合信号电路故障检测和定位1769方法,用8倍信号频率以上的频率对电流进行采样,再对采样数据施加傅氏变换,然后将其结果与好电路的参考数据进行对比,从而发现电路缺陷u。关于电流测试的研究工作虽然已有不少,但主要都是集中在数字信号电路的测试部分,而在混合信号电路测试方面的研究工作则比较少.文献11提出了一种基于动态电流的模拟电路故障诊断,并在对单个补偿式CMOS运放的测试中取得较好效果。文献-12则提出了基于稳态电流的AD

10、C测试方法,但是由于稳态电流测试的局限性,从而使测试效果受到影响。本文以ADC为例研究了混合信号的电流测试方法,提出了一种基于动态电流(k测试的混合信号电路故障诊断方法。由于小波变换在频域和时域同时具有高分辨率,很适合于探测正常信号中夹带瞬态反常现象并展示其成分,对故障的“敏感”性比纯粹的频域方法或时域方法都强,这有利于故障的检测和定位。因此本文先用小波变换对Jdd信号进行变换,再对结果进行分析,从而实现故障检测及定位。1动态电流测试本文使用2位全并行(闪烁型结构的ADC作为被测电路(CUT,基本电路由3个比较器、4个反向器、3个或非门组成,均采用咒阱CMOS工艺m3。图1给出了被测ADC及其

11、比较器的电路图。(a2位.AICVDDVSSto比较器图1被测电路及缺陷Vout通常,实际生产过程导致的芯片缺陷五花八门,出现的位置也是随机的。通常,这些缺陷都主要表现为桥接和开路故障。图1标出了电路中部分发生桥接和开路故障的位置或器件。对于图1所示电路,在满量程输入信号下,电路无故障和有故障时所吸取的电流如图2所示。从图2所示的电流波形可以观察出电路稳态电流k和瞬态电流k的特点,从而分析出相应的电流测试方法。时间/ns:输入电压;:无缺陷;:桥接1(a无故障和桥接l故障109876杂5脚432l时间/ns:输入电压;:无缺陷;:桥接2(b无故障和桥接2故障田2波形数字IC在稳态时从电源所吸取

12、的漏电流很小,几乎为0,只有在输入改变从而引起内部产生跳变时电流才会发生很大变化,先从一个很小的值快速变化到极大值,经过一个过渡过程后,又回到稳态时很小的值,而有缺陷电路比无缺陷电路的稳态电流大很多。因此,对于数字IC的J。DQ测试,一般都是先给待测电路施加激励,等电路稳定后再测量电路的稳态电流,然后与事先定好的阈值进行比较从而判断电路是否存在缺陷.但是对于混合信号,电路的k有所变化。从图2(a所示的动态电流k波形可以看出,ADC的稳态电流Inoq不仅不为零,而且不是固定不变的,在不同的输入范围内,J。的值也不同。因此,对于ADC的k测试,传统的单一闭值比较方法不再有效。l童¨也一u

13、 膳1770系统工程与电子技术第29卷另外,虽然Jo测试可以检测出CMOS电路中的大部分缺陷,但是某些故障却不能用静态电流方法检测。研究表明,瞬态电流f嘟测试通过观察电路在其内部状态发生变化时流经电路的瞬时尖峰电流,可以发现某些不被其它测试方法所能发现的故障。从图2(b可以看出,有缺陷电路和无缺陷电路的La不仅在静态电流k上有所不同,而且在瞬态电流I。上也有表现出不同的特性,主要表现有峰值大小、时延以及振荡程度等方面。如果仅使用静态电流或瞬态电流测试方法,就不能全面反映电路特征,从而影响故障检测效果。因此,本文采用L测试方法,使用小波变换工具对包括静态电流和瞬态电流在内的整个k进行分析处理,实

14、现故障检测和定位。2故障检测及定位2.1故障检测针对ADC电路的稳态电流测试,文献12提出了一种改进的JDDQ测试方法:给ADC施加全量程输入,对整个电流响应过程中不同的JDDQ进行积分,再将积分结果和事先定好的阈值进行比较,通过上下限检测,从而判断是否存在缺陷。但基于积分的电流测试方法容易产生混叠现象,并且没有考虑静态电流的测试。而从图2所示的电流波形可以看出,有些故障在稳态电流方面表现不明显,只是在静态电流方面有变化。因此,本文采用基于小波分析的信号处理方法分析电路的动态电流信号来提取稳态电流和静态电流信号中包含的故障信息。具体来说,本文的故障检测方法是基于对CUT和好电路的Jdd信号的比

15、较。首先分别对好电路和CUT的k采样,再对采样信号进行小波分解,得到各自的小波系数,然后通过比较CUT和好电路的小波系数来确定CUT的好坏。对于CUT和好电路小波系数的比较,可以计算两者小波系数之间的误差值大小。如果计算所得误差值大于事先选定的阈值,则认为CUT是有故障的。而均方根误差(root mean square error,RMSE是一种使用最多的计算误差的度量值,因此这里采用式(1比较CUT和好电路的小波系数r=E一RMSE一/(EG2/N(1Y i-1式中,E为CUT的匕响应的小波系数,G为好电路f“响应的小波系数。文献12提出的积分法只是单纯地对I。DQ进行积分,但某些故障不会引

16、起静态电流明显的变化,而是会引起瞬态电流Jo叮发生峰值大小、时延以及振荡程度等方面的变化,如图2所示的桥接故障。尤其是在故障比较弱的情况下,如桥接电阻比较大或开路电阻比较小,此时的k变化更微,只在J。方面有所表现。因此该法对此类情况失效,而采用b测试方法,通过小波变换反映出信号在k 方面的特性,再使用式(1计算便可以有效地检测出此类故障。为了同频域分析方法的有效性进行比较,改进式(1,采用式(2进行均一化计算厂丙一,厂丙一normRMSE=(F;一G2/G2(2'l-1,V I-1式中,对于小波变换,E和G。分别为CUT和好电路k响应的小波系数;对于傅里叶变换,E和G;分别为CUT和好

17、电路Jdd响应的傅氏级数。通过观测式(2计算所得的normRMSE,可直观地比较出小波分析方法和纯频域分析方法的故障敏感度。2.2故障定位基于小波分析的k测试方法不仅可以检测出电路中的故障检测,还可对电路中的故障所在区域定位。对于故障电路,其k响应与好电路的响应之间会存在差别。小波分析具有良好的时频特性,能有效提取信号特征,因此通过观察CUT和好电路Jdd响应的小波系数可以实现定位故障。图3所示即好电路和有故障电路在满量程斜波输入时k响应的小波系数(尺度8和尺度16。图中,Wi表示图1中所示的连接线Wi处发生开路故障时的响应。从图3可以看出,由于故障所处的位置不同,其响应偏离好电路响应的位置也

18、不同,因此通过观察这个偏离时刻(L可以用来测量故障在电路中所处的层级或深度。根据ADC的结构,电路可大致地分成3级:L1、L2和L3(如图1所示。随着输入电压由yref一提高到Vref+,处于不同级别的故障依次被激活,k响应也表现出相应的异常,而从图3(a所示的小波系数图中可看出L标示出了Wl、W2和W3所处的层级。图3(b则给出了故障处于同一层级的情况,此时瓦反映了故障在电路中位置沿输入到输出的深度。因此,通过测试I越,再借助小波变换分析电流信号,实现混合信号的故障诊断,包括对电路中故障的检测和定位。整个故障诊断步骤为;测试开始前,首先对好电路施加如图2所示的满量程测试信号(Vref一到Ve

19、sf+,Vref+到Vesf一,并采样好电路的k响应,再对采样信号进行小波分解得到相应的小波系数。测试时,同样对被测电路施加满量程测试信号,采样k响应并求得小波分解后的小波系数。然后使用式(2计算被测电路和好电路小波系数之间的RMSE,据此判断电路中是否存在故障。如果检测到电路中存在故障,则通过测量图3所示的延时参数L来进一步定位故障在电路中所处的区域。第10期朱彦卿等:基于电流测试的混合信号电路故障柃测和定位5趔0馨一5.105趔0馨一5.10器.10E5至0i 0150200誓翟-1重0E王薹i时间/as时问/ns5器三.10O50100Wl趔馨时闻/ns5W2鬈一:.105W3遥0骧-5

20、时间/ns50100150200乃4时问/ns:尺度8:尺度16(a好电路图3动态电流小波系数图结果。3实验结果以图1所示ADC电路为例,进行仿真实验,采用上述故障诊断算法检测和定位电路中的故障。要进行诊断,首先就要对电路中的缺陷进行抽象,建立相应的故障模型4。对于相邻信号线或晶体管之间的桥接故障,通过在发生桥接点之间连接一电阻来建立故障模型。而阻值大小可取10n、1kfl或1MQ,分别对应相对小、近似相等以及相对大(和无缺陷时的沟道阻值相比。另一方面,对于信号线上的开路故障,可在开路点接入100kf/、10MF/的电阻建立故障模型而对于晶体管门端开路故障,则可在门端用RC电路建立故障模型。有

21、了故障模型,就可以在电路中的不同位置或器件插入各种故障,然后观察不同故障条件下电路的电流波形。为比较本文提出的基于小波分析的电流测试方法和基于纯频域分析的电流测试方法对电路故障的敏感度,不仅用上述算法迸行故障检测,还用FFT分析电路的电流检测故障。首先,对图1所示电路中标出的各种故障进行仿真,得到好电路以及图中各故障相应的“信号,再分别使用小波多重分解和FFT对原始信号分解得到相应的小波系数和傅氏级数后,代入式(2计算出各自的NormRMS。表1给出了基于小波分析的故障检测方法和基于FFT分析的故障检测方法的灵敏度比较:尺度8;:尺度16(b有故障电路裹1小波分析和玎丌分析夏敏度比较好电路W4

22、W5表1中,对于图1所示CUT中的各种桥接和开路故障,基于小波分析计算所得的NormRMS均远大于基于FFT算法计算的所得值。由表1可见,小波方法对故障的灵敏度要远高于FFT方法,可以有效地检测出一些其他分析方法很难检测出的故障。可见,与纯频域方法相比,基于小波分析的k测试对电路故障具有高的灵敏度。另外,作为进一步的实验,在电路中不同地方注入了100个故障,其中包括50个开路故障、40个桥接故障和10个门开路故障。然后分别测试各个故障电路在满量程激励信号下的Jdd,并按第2节所述算法进行故障检测和定位。对于故障检测,其目标是通过NormRMS的1772系统工程与电子技术第29卷阈值比较区别出被

23、测电路的好坏。而对于故障定位,其目标则是能对被测电路中故障所在的位置或器件定位于图1所示的区域内。表2列出了上述不同类型单故障电路的诊断结果。衷2故障检测和定位结果由表2可见,被定位的故障数要低于被检测出的故障数,这主要是由于少数故障对电路b影响不大。这些故障对应的小波系数虽然在计算RMSE时会大于阈值,但在时延上没有图3所示的突出变化,因此不能实现定位。以上实验结果表明,基于小波分析的h测试可以有效检测出电路中的故障,不仅具有很高的故障覆盖率,而且能成功定位电路中大部分的故障。4结论本文以一个2位ADC电路为实例研究了混合信号的电流测试方法,提出了基于小波分析的动态电流(Idd测试方法。由于

24、采用小波变换对原始L信号进行分解后得到的小波系数,同时考虑了k的时域和频域分量。因此,同单纯的频域分析方法傅氏变换方法以及单纯的时域分析方法积分法相比,本文提出的基于小波分析的动态电流测试方法对于故障检测的敏感性更高。仿真试验结果表明,本文提出的故障诊断方法对电路故障灵敏度高,能有效检测出电路中各种缺陷,故障覆盖率高,并能实现对故障区域的定位。参考文献:1闵应骅.CMOS电路电流测试综述J.计算机研究与发展,1999,36(21129133.zJ Levi M.CMOS is most testableCIEEE I砒l Test conf.Philadelphia,PA,1981:21722

25、0.3Thibeault C On the comparison of IDIQ and DIDDQ testing-C耜Proc.of the IEEE VLSI Test Symposium.San Diego, 1999:143150.4Maxwell P,0neill P,Aitken R,et a1.Current ratios:a self-scaling technique for production IDDQ testing-CfProc.of the IEEE InternationalTest C%fer帆ce,Atlantic City.NJ, 1999:738746.

26、5Jandhyala S,Balchandran H,Jayasumana A.Clustering basedtechniques for IDDQ testing-C1fAtlantic City I Proc.of the lEEE International Test Conference,1999t730737.6Kundu S-DDQ defect detection in deep submicron CMOS ICscProc.ofthe Asian Test Symposium,Singapore,1998:150一152.7Min Y,Zhao Z,Li Z.IDDT Te

27、sting-CAkita:Proc.ofIEEE Asian Test Symp.。1991:378383.83lBeasley J,Righter A,Apodaca C,et aL IDD pulse response testing appHed tO complexCMOS ICscWashington D C:Proc.o,加IEEE International Test Conference,1997:3239.9Walker A,Lala P.An approach for detecting bridging fault-induced delay faults in stat

28、ic CMOS circuits using dynamic power supply current monitoringCWashington D C:IEEE wi畦一shop on IDDQ Testing,1997:7377.-10Thibeauh C Using frequency analyses to enhance IC TestabilityFc/Proc.of the International Symposium on Defect and Fault Tolerance in VLSI Systems,Montr'eal,Canada,1994: 280288

29、.11王承,陈光福,谢永乐.基于动态电源电流测试的模拟电路故障诊断J.系统工程与电子技术,2005,27(3:413415(Wang Cheng,Chen Guangju。Xie Yongle.Fault diagno-sis in analog circuits based on dynamic supply current testing J.SystemsEngineeringandElectronics,2005,27(3:413415.12Miura Y.Realtime current testing for A/D eonverters'J.Design&Test

30、 ofComputers,IEEE,1996,13(2:3441.13-1艾伦P E,霍尔伯格D R.CMOS模拟电路设计M.北京:科学出版社,1995:322337.-141Daubechies I.Ten lectures on waveletsM.Society for Indus-trial and Applied Mathematics,Philadelphia,Rutgers University,1992.15lho R,Bopardikar A.Wavelet transforms:introduction totheory and applicationsM.Addison-

31、Wesley,1998.基于电流测试的混合信号电路故障检测和定位 作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期: 引用次数: 朱彦卿, 何怡刚, 阳辉, ZHU Yan-qing, HE Yi-gang, YANG Hui 湖南大学电气与信息工程学院,湖南,长沙,410082 系统工程与电子技术 SYSTEMS ENGINEERING AND ELECTRONICS 2007,29(10 1次 参考文献(15条 1.闵应骅 CMOS电路电流测试综述 1999(2 2.Levi M CMOS is most testable 1981 3.Thibeault C On the compar

32、ison of IDDQ and DIDDQ testing 1999 4.Maxwell P.O'neill P.Aitken R Current ratios:a selfscaling technique for production IDDQ testing 1999 5.Jandhyala S.Balchandran H.Jayasumana A Clustering based techniques for IDDQ testing 1999 6.Kundu S IDDQ defect detection in deep submicron CMOS ICs 1998 7.

33、Min Y.Zhao Z.Li Z IDDT Testing 1997 8.Beasley J.Righter A.Apodaca C IDD pulse response testing applied to complex CMOS ICs 1997 9.Walker A.Lala P An approach for detecting bridging fault-induced delay faults in static CMOS circuits using dynamic power supply current monitoring 1997 10.Thibeault C Us

34、ing frequency analyses to enhance IC Testability 1994 11.王承.陈光(礻禹.谢永乐 基于动态电源电流测试的模拟电路故障诊断期刊论文-系统工程与电子技术 2005(3 12.Miura Y Real-time current testing for A/D converters 1996(2 13.艾伦 P E.霍尔伯格 D R CMOS模拟电路设计 1995 14.Daubechies I Ten lectures on wavelets 1992 15.Rao R.Bopardikar A Wavelet transforms:intr

35、oduction to theory and applications 1998 相似文献(10条 1.学位论文 陈飞 基于电源电流测试的数字电路故障诊断研究 2008 随着数字系统设计技术的发展和电路集成度的提高,由晶体管缺陷导致的各种故障对电路的影响也越来越大,这给传统的测试技术带来了严峻的挑 战.电源电流测试技术包括静态电流(IDDQ测试技术和动态电流(IDDT测试技术,它通过提取电源电流中有用信息来诊断故障,是传统数字电路测 试技术的重要补充.但电源电流测试技术还面临很多问题,仍需进一步进行研究. 首先,研究了基于电源电流测试的数字电路故障诊断技术,包 括逻辑门电路测试,组合逻辑电路测

36、试,证明了结合静态电流和动态电流可以有效地提高故障覆盖率.在研究组合电路故障诊断技术时,修改了故障模 式,使其更符合实际情况,并分别使用神经网络和支持向量机对数字电路进行故障定位,分析比较了它们的定位效果,在此基础上本文提出了融合电源 静态电流(多阈值IDDQ和动态电流测试信息的复杂故障数字电路支持向量机智能诊断方法.通过实例电路分析,实验结果表明新方法能实现复杂故障 的准确定位,故障诊断率达到了94%. 其次,本文针对深亚微米技术下出现的问题,提出了基于差分静态电流技术IDDQ和动态电流技术IDDT的 融合测试方法对CMOS SRAM存储单元进行故障诊断,并改进了0-1测试算法.所改进的0-

37、1算法与传统的March算法相比,明显降低了测试开销.以四单元 存储器为诊断实例,针对桥接故障,开路故障以及耦合故障,实现了100%故障覆盖率.实验结果证明了新的融合测试方法具有故障覆盖率高的特点,能 诊断传统逻辑测试法难以检测到的部分故障. 2.期刊论文 王承.陈光(礻禹.谢永乐.WANG Cheng.CHEN Guang-ju.XIE Yong-le 基于动态电源电流测试的模拟电 路故障诊断 -系统工程与电子技术2005,27(3 动态电源电流测试对模拟集成电路故障诊断十分有效.采用斜坡电压源代替传统的恒定直流电压,从电源电流波形采样训练神经网络的数据并建立故 障字典.利用小波变换具有同时

38、在时-频域分析信号,大量压缩数据的属性,对采样信号进行小波包分解,提取故障特征来训练神经网络,简化了网络结构, 提高了训练速度.实验结果表明,该方法能够实现快速故障检测及定位,具有准确率高的特点. 3.学位论文 朱彦卿 模拟和混合信号电路测试及故障诊断方法研究 2008 随着现代电子技术尤其是数模混合电路和片上系统技术的发展,对模拟和混合电路的测试及故障诊断的需求日益迫切.但由于模拟和混合电路本身 的复杂性,使得传统的数字电路测试方法在模拟和混合信号电路测试及故障诊断中的应用前景和人们的期望相差甚远.因此本文对模拟和混合信号电路 的测试及故障诊断问题进行了深入的研究,以现代测试技术为基础,提出

39、了一些新的测试和诊断方法.本文的工作主要有以下几个方面: (1研究 了混合信号电路的电流测试方法.稳态电流测试已成为一种重要的数字电路测试方法被业界广为接受,瞬态电流测试作为传统测试方法的一个有益补充 也正受到越来越多的关注.但在混合信号电路中,电流测试的研究仍处在初级阶段,因此本文在这方面进行了一些有益的探索性工作.在对混合信号电 路的稳态,瞬态电流测试进行深入研究的基础上,本文提出了一种基于小波分析的混合信号电路动态电流测试及故障诊断方法.所提出的动态电流测试 方法为混合信号电路的故障检测提供了一个有效手段.同时,所提出的基于小波变换的电流信号分析方法则有助于快速实现电路的准确测试及故障诊

40、断 .电流测试中电流传感器的设计至关重要,因此该测试方案还包括了一个满足动态电流测试要求的电流传感器的设计.对实例电路的测试实验结果表明 了该方法的有效性. (2研究了模数转换器静态参数的内建自测试结构.模数转换电路的静态参数作为表征模数转换器基本特性的参数,其测试的 结果可成为系统性能评估的重要依据,因此进行模数转换电路特性参数测试的研究有着重要的现实意义.直方图法广泛用于模数转换电路静态参数测试 中,但很少用于内建自测试的设计中.本文提出了一种基于码密度直方图分析算法测试模数转换电路静态参数的内建自测试结构.该内建自测试结构包 括一个用于生成测试信号的模拟信号发生电路,以及简化的模数转换电

41、路静态参数测量算法.该结构不仅硬件开销小,测试速度快,而且能够测试独立 的模数转换电路电路.仿真试验表明,该信号发生器能按设计要求准确生成所需要的幅度,频率均可调的模拟测试信号. (3研究了基于遗传算法 的模糊神经网络在模拟电路故障诊断中的应用.基于传统神经网络的模拟电路故障诊断方法普遍存在网络收敛慢,易陷于局部最优等缺陷.因此,本文 提出了一种融合遗传算法的模糊神经网络聚类模型对容差模拟电路故障诊断的新方法,该方法能对没有任何先验假设的测试数据进行准确的诊断.与传 统的普通神经网络相比较,这种方法给出的模糊神经网络的学习既包括网络权值的修正,也包括模糊神经元中隶属度函数参数的调整,而且其模糊

42、推理 体现出来的权值易于理解.这种方法对包括容差在内的多故障的模拟电路的故障诊断的准确率有了进一步的提高,而且诊断时间也进一步缩短.实例测 试表明这种方法是有效的. (4研究了锁相环抖动的测量方法.锁相环电路广泛用于微处理器和通信系统的模拟/混合信号芯片中时钟信号的产生 ,而时钟抖动的测量问题日益成为关乎现代高速系统稳定性的一个重要部分.本文提出了基于有限长信号瞬时相位分析的锁相环时钟抖动测量方法.该 方法先采用基于双窗函数频域法实现的希尔伯特变换来构造待测时钟信号的解析信号,再通过该解析信号分析待测信号的瞬时特性,从中提取出时钟的 抖动.按该方法对实例含抖动时钟信号进行测试实验的结果表明所测

43、抖动与在待测时钟信号中加入的抖动一致;在窗函数的对比实验中,由于基于双窗 函数的谱分析方法极大地改善了快速快速傅氏变换的谱幅值估计精度,同时又没有降低谱的频率分辨率,因此该方法比其他方法表现出了更好的测量精 度.实验结果表明了该测量方法能有效实现PLL输出时钟信号抖动值的准确测量. 4.期刊论文 焦慧芳.陈新军.张晓松.JIAO Hui-fang.CHEN Xin-jun.ZHANG Xiao-song CMOS电路瞬态电流测试及其 解析模型研究 -宇航计测技术2009,29(3 CMOS电路瞬态电流(IDDT测试技术,在超高速高可靠芯片故障诊断领域有着良好的应用前景.由于芯片的集成度和工作速

44、度越来越高,IDDT迅速增长 ,降低了其性能和可靠性,研究IDDT快速准确计算方法具有较强的应用需求.介绍了CMOS电路IDDT测试技术的发展及其基本原理和方法,深入分析了CMOS电 路电流成份和特性,利用PSPICE及MOSFET仿真模型.建立了具有较高精度的瞬态电流解析模型.提出撬杠电流("crow-bar"相对于电容充电电流,在高速下 不仅不小,甚至可能更大,在电流分析时不可忽略. 5.期刊论文 胡玥.程坦.冯涛.HU Yue.CHENG Tan.FENG Tao 基于小波分析的数字电路动态电流测试技术 -平顶山工 学院学报2007,16(1 针对数字电路中常见的晶体

45、管桥接故障,研究了数字电路动态电流测试及定位方法.利用小波包分析技术,提取小波系数中所包含的丰富的时频信息作 为故障特征,建立故障字典.实验结果表明,该方法准确,高效,用于数字电路电流检测效果良好. 6.学位论文 张鹏 CMOS集成电路瞬态电流测试技术 2007 集成电路的故障诊断是集成电路生产中的一个重要问题.随着集成电路技术的飞速发展,单芯片上的集成度越来越高,其可控性和可观性不断降低 ,测试生成难度不断增大,测试成本呈指数增长. 传统的电压测试方法已日趋完善并得到了广泛的应用.电压测试方法可以检测出大量的物理缺 陷,简单而且速度较快,但由于所使用的故障模型存在局限性,故只适用于验证电路的

46、功能.作为电压测试的补充,电流(I<,DDQ>和I<,DDT>测试方法 应运而生.I<,DDT>测试能检测出电压测试和I<,DDQ>测试所不能检测出的故障,正逐渐受到研究领域和工业界的普遍关注. 本文从CMOS电路电流 分析基础理论出发,根据I<,DDT>的主要成份,首次提出了具有高精度的"crowbar"电流均值算法模型,极大的方便了I<,DOT>的定量计算. 基于 PSPICE仿真平台,本文对组合逻辑电路和SRAM存储单元电路的弱故障I<,DDT>特性和故障检测技术开展了研究,探索了工程

47、化的I<,DDT>故障检测技术. 研究结果表明,I<,DDT>信号能够检测出弱电阻桥接和开路故障;而且I<,DDT>信号中还带有明显的故障位置信息,使得采用该方法进行故障定位成为可 能. 并在国内首次开展了面向弱故障的,瞬态电流I<,DDT>测试结构的设计:进行了基于信号处理技术的非积分式测试结构,和基于平均值计算的 积分式测试结构的设计,前者主要用于设计验证和失效分析阶段,故障诊断的精度高,但效率较低;后者主要用于批量测试,达到快速筛选的目的,效 率高但故障诊断的精度低.同时提出了用于批量测试的I<,DDT>失效判据确定原则,为I&

48、lt;,DDT>测试技术走向工程化应用迈出了重要的一步. 7.期刊论文 林美琴.陈艳峰.LIN Mei-qin.CHEN Yan-feng 基于多小波变换的模拟电路IDDT故障诊断 -计算机工程 与应用2009,45(23 动态电源电流测试(IDDT时模拟电路故障诊断非常有效.针对小波神经网络在模拟电路IDDT故障诊断中存在的缺陷,提出了一种基于多小渡变换的模 拟电路IDDT故障诊断方法.即利用多小波变换提取电源电流各频段的能量,作为神经网络的输入特征向量进行故障诊断.仿真结果表明,该方法是有效的,而 且比小波神经网络方法的收敛速率快. 8.学位论文 谢暄 基于动态电流信息的集成电路测试

49、研究 2009 随着集成电路工艺的发展,芯片的复杂度惊人提高,晶体管的缺陷对集成电路的影响也越来越大,然而这些故障不一定能被电压测试和静态电流测 试检测出来,因此,这需要更新的测试策略对传统的测试方法进行补充.本文对作为新的研究热点的测试方法基于动态电流测试信息的VLSI测试方法 进行了研究. 本文首先讨论了课题研究的背景与该方法在国内外的研究现状. 然后,根据动态电流的产生机理,采用多页有向图对IDDT产 生过程进行了建模,并根据这种模型提出了测试矢量与IDDT路径生成算法(VPG算法,通过该算法可在任意数字电路中查找任意测试矢量对所对应的所有 IDDT路径.利用该算法可以实现晶体管级或通路段级(MOS管串联通路段的故障定位.同时,由于越来越多的芯片通过标准库进行设计,提出了单元化结 构测试的思想,并根据此思想提出了基于标准功能单元的IDDT激励与路径生成算法(UVPG算法.通过该算法可以在任意通过标准单元构成的电路中进行 测试矢量与对应的动态电流路径的生成.可以使用该算法在测试前生成针对一定目标生成最小测试集,减少测试时间.本文通过程序对算法进行了实现 ,验证了算法的正确性和有效性. 针对数字电路中不易用电压测试和静态电流测