DE3218814A1

DE3218814A1 - Digitaler in-schaltkreis-tester

Info

Publication number: DE3218814A1
Application number: DE3218814A
Authority: DE
Inventors: Gerald W. 94596 Walnut Creek Calif. Petersen
Original assignee: Zehntel Inc
Current assignee: Zehntel Inc
Priority date: 1981-05-28
Filing date: 1982-05-18
Publication date: 1982-12-16
Also published as: GB2100448B; JPS57203978A; US4439858A; GB2100448A

Description

Zehntel Inc., 2625 Shadelands, Walnut Creek, California 94598, Vereinigte Staaten von Amerika

Digitaler In-Schaltkreis-Tester

Die Erfindung betrifft einen digitalen, mit einem Computer ersetzbaren In-Schaltkreis-Tester zum Prüfen der elektrischen Eigenschaften von an Verzweigungspunkten eines zu prüfenden Schaltkreises verbundenen Komponenten, wobei die Komponenten auf zumindest einer Referenz-Versorgungsspannung betrieben werden und wobei der Tester zumindest eine Antwort-Leitung aufweist, mit

713

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a) einer Stiftbett-Testvorrichtung mit einer Vielzahl von Test-Stiften zum Anschließen an die elektrischen Knoten des zu prüfenden Schaltkreises;

b) einer auf den Computer ansprechenden Steuerung zum Steuern der Erzeugung der Test-Folge, wobei eine Abfolge digitaler Testsignale erzeugt und dem zu prüfenden Schaltkreis eingegeben wird, um ein Antwort-Signal zu erhalten;

c) zumindest einer auf das Antwort-Signal ansprechenden Nachweiseinrichtung zum Prüfen des Antwort-Signales,.so daß die elektrischen Eigenschaften des zu prüfenden Schaltkreises bestimmbar sind; und

d) einerVielzahl von digitalen Treiber/Empfänger-Schaltkreisen, welche auf die Steuerung und den Computer ansprechen, um die Test-Stifte mit einer Folge von logischen Digital-Signalen zu versorgen und um das Antwort-Signal vom Schaltkreis zu empfangen.

Derartige In-Schaltkreis-Tester dienen zum Prüfen logischer Hochgeschwindigkeitsbauteile, wie beispielsweise ECL-Bauteilen (emittergekoppelte Logik)..

:. 32188Η

Herkömmliche digitale In-Schaltkreis-Tester weisen einige Nachteile auf. Es wurde erkannt, daß bei bestimmten Anwendungen, beispielsweise bei Computer-Hauptrahmen etc., eine körperlich große Leiterplatte mit bis zu 3000 Schaltkreis-Knoten mit geringeren Kosten zu produzieren ist und auch im Betrieb zuverlässiger funktioniert. Mit solchen größeren Leiterplatten stieg auch die Kombination logischer Typen, beispielsweise TTL-, MOS- und ECL-Schaltungen (Transistor-Transistor-Logik, Metall-Oxid-Semiconductor) . Die Konstrukteure gehen zunehmend dazu über, Schaltungen einzusetzen, die den speziellen Erfordernissen des Problems entsprechen, anstatt der Einfachheit halber nur eine logische Schaltungsart zu verwenden. Aufgrund ihrer relativ [ hohen Geschwindigkeit wird die ECL-Logik zunehmend zusammen mit herkömmlichen TTL- und CMOS-Schaltungen eingesetzt (CMOS: Komplementäre Metall-Oxid-Semiconductor-Techologie)

Der Ausgangs-Spanrungsbereich eines logischen ECL-Bauteiles liegt typischerweise zwischen -1,6 V für eine logische 0 und - 0,8 V für eine logische 1. Aufgrund des kleinen Spannungsbereiches (0,8 V) zwischen den logischen Werten 0 und 1 und aufgrund ihrer Geschwindigkeit sind ECL-Bauteile schwierig zu prüfen. Herkömmliche Tester waren ungeeignet, ECL-Schaltungen zuverlässig zu testen, da sie nicht die genauen logischen Versorgungsspannungen liefern konnten, noch in der Lage waren, die hohen Anstiegsgeschwindigkeiten der ECL-Bauteile und deren Rauschempfindlichkeit zu bewältigen. Die Amplituden der Signal-Abweichungen, beispielsweise durch sogenanntes "Klingeln" (ringing) und Überschläge (overshoot) bedingt, sind ge- | wohnlich beim Test von TTL-Schaltungen erträglich, doch f beim Prüfen von ECL-Bauteilen nicht akzeptabel. Ein Klingel-Signal kann beispielsweise bei einem TTL-Bauteil wie eine logische 1 wirken, während das gleiche Signal bei einem ECL-Bauteil wie ein Bitstrom erscheinen kann.

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Die drei folgenden Faktoren können einen ECL-Test negativ beeinflußen: die Knoten-Treiber-Leitungsimpedanz, die Impedanz der Spannungsversorgungs-Verbindung und die Anstiegsgeschwindigkeit des Treiber-Signals. Diese Wirkungen lassen sich anhand der folgenden, vereinfachten Gleichung für den Spannungsabfall über die Verbindungsleitung verstehen:

e = L |r| + iR.

Beide Komponenten der Gleichung, d.h. L^p und iR, beeinflußen die Spannungen sowohl auf der Treiberleitungsseite (AB in Fig. 3) und auf der Stromversorgungsrückleitung (CD in Fig. 3). Auf den Knoten-Treiberleitungen ist die Gleichspannungskomponente (iR) relativ klein, da das relativ kurze Leitungsstück einen geringen Widerstand hat. Die Wechselspannungskomponente (L^) kann aber erheblich sein. Dies gilt insbesondere für ECL-Bauteile, bei denen die hohen Anstiegsgeschwindigkeiten den Faktor -rr unvermeidlich groß machen.

Auf der Versorgungsstrom-Rückleitung herkömmlicher Tester sind die Gleichspannungseffekte aufgrund des langen Weges (CD in Fig. 3 a) vom zu prüfenden Bauteil zum Antwort-Meßpunkt erheblich. Der Strom (i) ist relativ groß, da die Rückleitung mit dem Masse-Bus des Systems verbunden ist, der den Versorgungsstrom der gesamten Leiterplatten sowie den Knoten-Treiber-Rückstrom aufnimmt. Die Rückleitung hat demzufolge eine große iR-Rauschr-Kpinponente. Diese Art von Rauschen wird gewöhnlich "Null-Verschiebung" (ground shift) genannt. Bei Kupferdrähten üblicher Stärke ist der Wert dieser "Null-Verschiebung" typischerweise im Bereich von 400 mV.

Bei derartigen Mullpunkt-Verschiebungen (ground shift)

sind herkömmliche Leiterplatten-Tester immer noch geeignet, TTL- und CMOS-Schaltungen zu prüfen, da eine Abweichung von 400 mV klein ist im Vergleich zu den Spannungswerten dieser Bauteile. Bei der Prüfung von ECL-Schaltungen ist aber ein Rauschen von 400 mV nicht zu akzeptieren, da dieser Betrag der Nullpunkts-Verschiebung etwa die Hälfte des Spannungsbereichs ausmacht. Fehlerhafte Meßergebnisse sind deshalb dort die Folge.

Die Wechselstromkomponente_f Lg^* verursacht weitere Probleme, beispielsweise "Überschlag" und "Klingeln" (ringing). Insbesondere auf der Knoten-Treiberleitung (AB, Fig. 3) ist dieses Problem von Bedeutung. "Überschlag" . kann Bauteile zerstören, insbesondere CMOS-Bauteile, während das "Klingeln" Einschaltstöße verursacht, die die logischen Spannungs-Schwellwerte überschreiten, so daß falsche Trigger-Signale erzeugt und in der Folge falsche Meßresultate erzielt werden.

Ein weiteres Problem herkömmlicher digitaler In-Schaltkreis-Tester besteht darin, daß diese nicht in der Lage sind, einen Multi-Logik-Test auszuführen. Herkömmliche In-Schaltkreis-Tester benutzten eine Stromversorgungsund Treiber/Empfänger-Platine gemäß Fig. 3 a. Die dort gezeigten Verst rgungsspannungen und logischen Spannungen von 0 V bzw. 5 V sind geeignet, übliche TTL-Schaltungen zu testen. Enthält eine gedruckte Schaltung aber ebenfalls CMOS- und/oder ECL-Bauteile, wird die Anordnung gemäß "Fig. 3 a nicht funktionieren. Soll beispielsweise ein zwischen 0 und 12 V betriebenes CMOS-Bauteil geprüft werden, so müßte eine andere Spannungsversorgung mit der Platine verbunden werden, was bei den meisten herkömmlichen Testern eine neue Einzel-Verdrahtung des Systems oder des Stiftbettes erforderlich macht. Für ein CMOS-Bauteil, das zwischen - 5 V und + 5 V arbeitet, wären beispielsweise

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zwei Spannungsversorgungen zu installieren. Die meisten herkömmlichen Tester sind nicht in der Lage, zwei Spannungen bereitzustellen, die ungleich Null sind, auch nicht mit einer neuen Verdrahtung. Diese Einschränkung ist noch erheblicher bei der Prüfung von ECL-Schaltungen, da hier die Versorgungsspannungen nicht gleich den logischen Spannungen sind. Die ECL-Versorgungsspannungen sind -5,2 V und 0 V, während die logischen Spannungen - 1,6 V für die logische 0 und - 0,8 V für die logische 1 sind.

Demzufolge liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen automatischen, digitalen In-Schaltkreis-Tester bereitzustellen, der sowohl in der Lage ist, das Rauschen der Testsignale an den Verzweigungsknoten des gedruckten Schaltkreises als auch die "Nullpunkts-Verschiebung" aufgrund der Versorgungsstromschleifen der Platine zu minimieren, wodurch Fehler der Test-Signale vermieden werden, welche Bauteile zerstörer fehlerhaftes Triggern verursachen oder, fehler-. hafte Meßresultate zur Folge haben können.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe sieht vor, den gattungsgemäßen In-Schaltkreis-Tester derart weiterzubilden, daß die Treiber/Empfänger-Schaltkreise eine verteilte (nicht zentrale)" Mehrzahl von Wähl- und programmierbaren Referenz-Spannungsquellen aufweisen, deren jede mit zumindest einem der Treiber/Empfänger-Schaltkreise zusammenwirkt, um die Referenu-Versorgungsspannungen für die Komponenten des zu prüfenden Schaltkreises zu erzeugen, wobei die Treiber/Empfänger-Schaltkreise selektiv ihre zugehörigen Referenz-Spannungsquellen mit der Stiftbett-Testvorrichtung verbinden, wodurch die Referenz-Spannungsquellen-Stromschleifen und die digitalen Treib-Testsignal-Stromschleifen zum Prüfen einer Komponente

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in den Treiber/Empfänger-Schaltkreisen und den getesteten Komponenten des zu prüfenden Schaltkreises lokalisiert sind.

Die Komponenten des zu prüfenden Schaltkreises sind an elektrischen Verzweigungsknoten miteinander verbunden und werden von zumindest einer Referenz-Versorgungsspannung betrieben. Der erfindungsgemäße Tester weist ein Stiftbett mit einer Vielzahl von Teststiften auf, welche mit den elektrischen Verzweigungsknoten des zu prüfenden Schaltkreises in Kontakt kommen. Ein auf den Computer ansprechender Regler ist vorgesehen, um die Erzeugung der Test-Sequenz zu steuern, wobei eine Folge von digitalen Test-Signalen erzeugt und dem zu prüfenden Schaltkreis eingegeben wird, um ein Antwort-Signal zu erhalten. Zumindest eine Nachweiseinrichtung ist vorgesehen, um das Antwort-Signal zu prüfen, so daß die elektrischen Eigenschaften des zu prüfenden Schaltkreises bestimmt werden können.

Gemäß einer besonderen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, daß jeder der Treiber/Empfänger-Schaltkreise eine Mehrzahl von Treiber-Schaltkreisen aufweist, welche mit folgenden Bauteilen versehen sind:

a) einem digitalen Testsignal-Generator mit programmiertem Speicher, der mit der Steuerung zusammenwirkt, um die zugehörigen Test-Stifte mit der Folge von digitalen, logischen Signalen zu versorgen; und

b) auswählbaren Schaltern zum Verbinden von

1) einem zugehörigen Teststift mit einer Antwort-Signal-Leitung,

2) jeweils einem der digitalen Testsignal-Generatoren mit dem zugehörigen Teststift, und

3) der zugehörigen Referenz-Signal-Quelle mit den Stiften der Stiftbett-Testvorrichtung.

Vorteilhafterweise ist der Tester mit einem Schaltwähler versehen, der mit dem Computer zusammenwirkt, um die Schalter zu steuern, um

a) den digitalen Testsignal-Generator mit einem Knoten des zu prüfenden Schaltkreises zu verbinden, und

b) um einen Knoten des zu prüfenden Schaltkreises mit der Antwort-Signal-Leitung zu verbinden.

Dabei wird vorteilhafterweise der Tester auf zumindest einer System-Spannungsversorgung betrieben, wobei jede der Wähl- und programmierbaren Referenz-Spannungsquellen folgende Bauteile aufweist:

a) einen programmierbaren Speicher, um Spannungsniveau-Steuersignale zu speichern, die repräsentativ sind für das zu erzeugende Spannungsniveau der Steuer-Gleichspannung;

b) einen Analog/Digital-Wandler zum Wandeln der Spannungsniveau-Steuersignale in Gleichspannungs-Steuersignale; und

c) einen auf das Gleichspannungs-Steuersignal ansprechenden Serien-Regler zum Regeln von einer der System-Versorgungsspannungen, um eine Referenz-Versorgungsspannung für den zu prüfenden Schaltkreis zu erhalten.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein Block-Diagramm des In-Schaltkreis-Testers nach der Erfindung;

Fig. 2 ein detailliertes Schaltbild einer typischen Treiber/Empfänger-Platine nach Fig. 1;

Fig. 3a ein Blockdiagramm eines typischen herkömmlichen In-Schaltkreis-Testers, das die Stromversorgungsschleifen und die treibenden Digital-Test-Signal-Stromschleifen für die zu prüfenden Bauteile verdeutlicht;

Fig. 3b ein Blockdiagramm der Erfindung, das die Stromschleifen der Spannungsversorgung und der digitalen Test-Signale für das zu prüfende Bauteil illustriert;

Fig. 4 ein detailliertes Schaltbild des positiven Spannungsanteiles der Referenz-Spannungsversorgung nach Fig. 2; und

Fig. 5 ein Schaltbild der die logischen Spannungen erzeugenden Schaltkreise für jeden digitalen Test-Signal-Generator eines Treiber/ Empfänger-Schaltkreises.

Gemäß Fig. 1 steuert eine zentrale Prozeß-Einheit CPU 10 eine Testkopf-Steuerung 12 und eine Nachweiseinrichtung 14. Die Steuerung 12 steuert die internen Operationen des Testers 1 während eines Test-Zyklus, bei dem digitale Test-Signale der zu prüfenden Schaltung 20 mittels einer Stiftbett-Testvorrichtung 18 eingegeben werden, um die Komponenten der zu prüfenden Schaltung zu testen. Die Komponenten der gedruckten Schaltung 20 sind an elektrischen Verzweigungsknoten miteinander verbunden. Oiese Knoten kommen mit einer Vielzahl von Teststiften der Stiftbett-Testvorrichtung 18 in Kontakt. Mit den Teststiften wirkt eine Vielzahl von Treiber/Empfänger-Schaltkreisen 16 zusammen, die die digitalen Test-Signale

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für die zu prüfende Schaltung erzeugen und dieser eingeben sowie die Antwort-Signale empfar-ren.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Tester 1 ausgelegt, um 48 Teststifte pro Treiber/ Empfänger-Schaltkreis 60 zu testen, so daß mit 63 Plati nen bis zu 3024 elektrische Verzweigungsstellen zu testen sind. Ein durch den Tester 1 ausgewähltes Antwort-Signal wird während jedes Test-Zyklus der Nachweiseinrichtung 14 von den Treiber/Empfänger-Schaltkreisen 16 eingegeben. Funktionsprüfungen, wie beispielsweise zyklisches Paritätsbit (CRC), können aufgrund der Folge logischer Signale auf der Antwort-Leitung 13 ausgeführt werden. Die Ergebnisse des Funktionstests werden dem Computer 10 zur Analyse eingegeben, so daß die elektrischen Eigenschaften des zu prüfenden Schaltkreises bestimmbar sind.

Die Treiber/Empfänger-Schaltkreise 16 erzeugen nicht nur die digitalen Test-Signale für den zu prüfenden Schaltkreis, sondern enthalten auch eine Spannungsversorgung, welche sowohl die positiven als auch die negativen Spannungen für den zu prüfenden Schaltkreis 20 erzeugen. Jede dieser Spannungsquellen ist sowohl auf positive als auch auf negative Spannungen programmierbar. Die Program mierung wird durch den Computer 10 über die Testkopf-Steuerung 12 durchgeführt.

In Fig. 2 ist ein Treiber-Schaltkreis 22 gezeigt, der mit einem Teststift in der Siftbett-Testvorrichtung 18 zusammenwirkt. Zwischen dem Teststift und dem zugehörigen Treiber-Schaltkreis 22 ist ein durch den Computer 10 auswählbarer und ansteuerbarer Schalter 26 geschaltet. Ebenfalls mit jedem mit einem Treiber-Schaltkreis 22 zusammenwirkenden Teststift ist ein zweiter ansjteuerbarer Schalter 26 verbunden, welcher in geschlossenem Zustand den zugehörigen Teststift mit der Antwort-Leitung

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- 11 - IP

ψ verbindet. Eine Vielzahl von Empfänger-Pufferkreisen 24 fr

ist vorgesehen, um eine vorbestimmte Anzahl von Antwort- !■,

Signalen vor Eintritt in die Nachweiseinrichtung 14 zu Ir,

puffern. In einer bevorzugten Ausführungsform wirken ν

8 Teststifte mit jedem Puffer 24 zusammen. Sie werden *

auf eine von 6 Signalleitungen (REC BUSO - REC BUS5)
im Multiplex-Betrieb übertragen.

Ein Schaltwähler 25 ist mit dem Data-Bus des Computers
10 verbunden und wird benutzt, um den Leitungs-Zustand
der Festkörper-Schalter 26 zu steuern. Obwohl ein

Multiplexer-Schalter 26 für jeden mit einem Treiber- f

Schaltkreis 22 zusammenwirkenden Teststift vorgesehen $

ist, um den Ausgang des zu prüfenden Schaltkreises 20 '■[;

zu multiplexen, ist dem Fachmann klar, daß auch einzelne
Test-Kreise für jeden Teststift vorgesehen sein können,
um die elektrischen Eigenschaften des zu prüfenden
Schaltkreises zu bestimmen, ohne daß jeder Stift auf
die Antwort-Leitung gemultiplext werden muß.

Im US-Patent 4 216 539 ist ein digitaler In-Schaltkreis-Tester offenbart, der eine komplexe Folge von logischen
Signalen gemäß einem programmierten Speicher an jedem
Stift einer Stiftbett-Testvorrichtung erzeugt. Die dort
offenbarte Erzeugung digitaler Testsignale wird für die
Ausführung der vorliegenden Erfindung als bekannt
vorausgesetzt.

Wie oben erwähnt, kann mittels einer vereinfachten Glei- * chung der Spannungsabfall entlang der Verbindungsleitung ^

von dem Ausgang eines Treiber-Schaltkreises zu dem [)

Knoten des zu prüfenden Schaltkreises 20 beschrieben
werden:

♦ IR.

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Der erste Term der Gleichung, L^|, ist die Wechselstrom-Rauschkomponente der Spannung. Diese Komponente verursacht Schwierigkeiten beim Test bestimmter logischer Bauteile, beispielsweise ECL-Schaltungen. Diese Probleme werden "Überschlag" oder "Klingeln" genannt. Ungesteuerte Überschläge können Bauteile zerstören, insbesondere CMOS-Bauteile. Klingeln erzeugt Einschaltstöße, die die logischen Spannungs-Schwellwerte überschreiten können, so daß falsches Triggern resultiert, was verkehrte Messungen nach sich zieht, insbesondere bei ECL-Schaltungen. Es ist deshalb wichtig, den Wert des Terms IrI^ zu minimieren. Dies kann durch Minimierung des Faktors -jr geschehen.

Dieser Faktor hängt sowohl von der Anstiegsgeschwindigkeit der logischen Pulse als auch von der Art der Belastung ab. Ein Senken der Anstiegsgeschwindigkeit (unter Erhöhung der Durchgangszeit) wird den Wert ,-rr reduzieren, doch ist der Erfolg dieser Maßnahme beschränkt. Dies liegt daran, daß während des linearen Abschnitts des Spannungs-Übergangs ein ECL-Bauteil als Verstärker wirkt. Der Versuch, das "Klingeln" durch Senken der Anstiegsgeschwindigkeit zu reduzieren, führt im Resultat zu einer erhöhten Rauschempfindlichkeit. Ist der Tester nur zum Prüfen von TTL-Schaltungen (mit Durchgangszeiten von etwa 20 ns) vorgesehen oder für CMOS-Schaltungen (mit Durchgangszeiten von etwa 90 ns), so kann die Anstiegsgeschwindigkeit wesentlich gesenkt werden, ohne daß Schwierigkeiten aufgrund der Rauschverstärkung auftreten. ECL-Schaltungen sind aber wesentlich empfindlicher (mit Durchgangszeiten von 5 ns bis zu 2 ns) . Für ECL-Schaltungen ist also der Wert 4^r nicht nur eine Größenordnung größer als für herkömmliche Bauteile, er darf auch nicht vergrößert werden.

Der andere den Wert von §i beeinflußende Faktor, die Last

at

des im Schaltkreis angetriebenen Knotens, hängt vom Bauteil ab, das mit dem betreffenden Knoten verbunden ist. Diese Bauteile bewirken kapazitive und Ohm'sche Widerstände am Knoten. Die Widerstände und insbesondere die Kapazitäten tragen zum Überschlag und zum Klingeln bei und es gibt keine Möglichkeit, ihren Wert zu reduzieren. Die durch die Bauteile der Platine bewirkte Last ist eine Funktion der Anordnung auf der Platine. Die einzige Möglichkeit, den Wert des Faktors -*r zu reduzieren liegt also darin, die Anstiegsgeschwindigkeit zu verringern. Für ECL-Schaltungen ist dieser Weg nicht gangbar. Tatsächlich besteht bei den meisten herkömmlichen Testern das Hauptproblem darin, bei hohen Anstiegsgeschwindigkeiten zu arbeiten, ohne falsche K ßresultate aufgrund von Überschlag oder Klingeln zu erhalten.

Die vorliegende Erfindung löst das Problem des Überschlags und des Klingeins beim Test von ECL-Schaltungen nicht durch Reduzierung des Faktors ,-r » sondern durch Reduzierung der Wirkung der Induktivität L. Dies wird durch Verwendung von Koaxialkabeln erreicht. Der Mittelleiter des Kabels dient zur Verbindung der Knoten-Treiber-Schaltkreise 22 mit den Teststiften in der Stiftbett-Testvorrichtung 18. Gemäß Fig. 2 ist jeder Ausgang des mit einem Treiber-Schaltkreis 22 verbundenen Schalters 26 mit einem Teststift der Stiftbett-Testvorrichtung 18 mittels des Mittelleiters (38) des Koaxialkabels verbunden. In der vorliegenden Erfindung hat die Kabelabschirmung zweierlei Funktion: als Abschirmung und als Spannungs-Versorgungs-Leitung, .um die zu prüfende Schaltung mit Referenz-Spannungen zu versorgen.

Gemäß Fig. 2 enthält jeder Treiber/Empfänger-Schaltkreis eine programmierbare Spannungsquelle 42 bzw. 44, für

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eine positive Spannung + V-- und eine negative Spannung - V_DU , mit welchen die Bauteile des zu prüfenden Schaltkreises versorgt werden. Die Quelle 42 für positive Spannungen enthält einen Speicher 28, der auf Signale des DATA BUS anspricht, um digitale Code-Signale zu speichern, die repräsentativ sind für die Steuer-Referenz-Gleichspannung. Ein Digital-Analog-Konverter 30 antwortet auf den Ausgang des Speichers 28, um die Steuer-Referenz-Gleichspannung (31 für ⁺V_DUT) zu erzeugen. Diese Steuerspannung 31 wird dem Serien-Regler 32 eingegeben, um an dessen Ausgang die geregelte Span- nung + V_DR zu erzeugen. Die positive Spannung wird dem Regler 32 eingegeben und in Ansprache auf die Steuerspannung 31 geregelt. Der Ausgangs-Regler 32 (+ V_DR) beaufschlagt einen auswählbaren Schalter 36, der auf das Steuersignal + V_DUTON anspricht, um den Ausgang der Spannungsquelle 42 einer Vielzahl von Abschirmungen verschiedener Kabel einzugeben, die die Treiber-Schaltkreise 22 mit den Teststiften der Stiftbett-Testvorrichtung 18 verbinden.

Gemäß Fig. 2 sind 24 Abschirmungen von 24 Koaxialkabeln miteinander verbunden, um den Strom für eine Referenz-Spannung (+ V _T) der Stiftbett-Testvorrichtung 18 zu leiten. Entsprechend wird die negative Spannung ~V_DÜT über 24 Abschirmungen übertragen. An der Stiftbett-Testvorrichtung 18 werden diese 24 Abschirmungen auf 8 Teststifte verteilt. Durch die richtige Auswahl dieser Teststifte können die richtigen Knoten des zu prüfenden Schaltkreises 20 mit Spannung versorgt werden, so daß die Versorgungs-Stromschleifen und die Stromschleifen der digitalen Treib-Testsignale auf die Bauteile des zu prüfenden Schaltkreises 20 gezielt lokalisiert werden. Der Betrieb der Spannungsquelle 44 für negative Spannungen ist entsprechend dem Betrieb der Spannungsquelle 42.

Der wählbar ansteuerbare und mit dem Ausgang der Spannungsquelle 42 verbundene Schalter 36 wird verwendet, um gemäß den Steuerkommandos der Steuerung 12 selektiv den Ausgang der Spannungsquellen 42 und 44 mit der Stiftbett-Testvorrichtung 18 zu verbinden.

Fig. 3a zeigt ein Block-Diagramm einer Treiber/Empfänger-Platine sowie der Versorgungsleitungen zum Testen der Schaltung 20. Bei dieser herkömmlichen, dem Stand der Technik entsprechenden Anordnung führt die Strom-Rückleitung der zu testenden Schaltung 20 (CD) von der Schaltung 20 zur Spannungsversorgung 50 und zum rückwär- ^f tigen Masse-Bus. Auf dieser Gleichstrom-Rückleitung fließt ein großer Strom i, da die Rückleitung mit dem ν

Masse-Bus des Systems verbunden ist, welcher den Versorgungsstrom für die Treiber/Empfänger-Schaltkreise sowie die Rückströme der Knoten-Treibsignale. Die Rückleitung CD weist deshalb eine große iR Rauschkomponente auf.

Diese Art von Rauschen wird gewöhnlich "Nullpunkts-Verschiebung" (ground shift) genannt. Bei üblichem Kupferdraht ist der Wert dieser Nullpunkts-Verschiebung in I. der Größenordnung von 400 mV. Dieser Wert der Nullpunkts- %

Verschiebung ergibt sich wie folgt: Der Widerstand des f

Kupferdrahtes ist etwa 1 Milliohm pro cm. Die typische P-

•i\ Länge einer Rückleitung CD ist etwa 1,5 m, der Wider- /

stand beträgt also 5 Milliohm. Zu diesem Widerstand 'iß

muß ein Kontaktwiderstand (zwischen den Teststiften und dem Knoten, Platinenverbindungen, etc.) hinzugerechnet werden, so daß der Gesamtwiderstand etwa 20 Milliohm beträgt. Das Produkt aus 20 Milliohm und 20 A (typischer Strom des Masse-Bus ) ergibt 400 mV. Auch mit diesem Betrag der Nullpunkts-Verschiebung sind Platinen-Tester noch geeignet, TTL-Schaltungen und CMOS-Schaltungen zu prüfen, da die Verschiebung von 400 mV klein ist

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verglichen mit den Spannungsbereichen dieser Bauteile. Bei ECL-Schaltungen machen 400 mV aber die Hälfte des Spannungsbereiches aus, so daß fehlerhafte Meßresultate erzeugt werden.

Fig. 3b verdeutlicht die verteilte (nicht zentrale) Spannungsversorgung der Erfindung; System-Spannungsversorgungen 62 und 64 sind auf die Vielzahl der Treiber/ Empfänger-Schaltkreise 16 verteilt. Wie zuvor erläutert, weist jeder Treiber/Empfänger-Schaltkreis 16 einen Regler 42 (für + V_DUT) und einen Regler 44 (für - V_DUT) auf, welche die positiven bzw. die negativen Versorgungsspannungen regeln, um Referenz-Versorgungsspannungen für den zu prüfenden Schaltkreis 20 zu erhalten.

In Fig. 3b sind ebenfalls die Stromleitungen für einen typischen Treiber-Schaltkreis 22 und die Referenz-Spannungsversorgungen gezeigt, welche die Bauteile des zu prüfenden Schaltkreises 20 mit Betriebs-Spannungen versorgen. Bei einer typischen Test-Anordnung gemäß Fig. 3b wird der Ausgang eines Treiber-Schaltkreises 22 einem Knoten B eingegeben, v/elcher den Ausgang des Inverters 52 mit dem Eingang des logischen "NAND"-Verknüpfungselementes 54, welches zwei Eingänge aufweist, verbindet. Die positive Spannungsversorgung für den Inverter 52 und das logische Verknüpfungselement 54 wird durch die Spannung ⁺V_DUT des Reglers 42 des Treiber/Empfänger-Schaltkreises bereitgestellt, der den Treiber-Schaltkreis 22 enthält, welcher den Knoten B treibt. Entsprechend wird die Null-Referenz-Spannung -V_DUT an den Inverter 52 und das logische Verknüpfungselement 54 über den Regler 44 angelegt. Zwei Stromschleifen I₁ und I₂ sind ebenfalls in Fig. 3b dargestellt.

Versorgt der Treiber-Schaltkreis 22 die zu prüfende

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Schaltung 20 mit einem Η-Signal (Logikpegel H), so fließt ein Strom vom Ausgang A der Steuerung zum Knoten B, während der Rückstrom durch die Leitung CD fließt. Wird ein L-Pegel (entsprechend dem logischen Zustand 0) angelegt, so fließt der Strom von der Spannungsquelle 42 (+V_DUT) zu der zu prüfenden Schaltung 20 und zurück zum Treiber-Schaltkreis 22 über die Leitung BA und sodann durch den Treiber-Schaltkreis 22 zum Punkt D. Deshalb sind für die Bauteile des zu prüfenden Schaltkreises 20 die Referenz-Versorgung und die digitalen Test-Signal-Schleifen lokalisiert in dem Treiber/Empfänger-Kreis, der an der Erzeugung der Test-Signale für diese Bauteile beteiligt ist. Bei der vorliegenden Erfindung fließt der System-Masse-Strom nicht in den Masse-Rückleitungen für die Bauteile der zu prüfenden Schaltung 20.

Fig. 4 zeigt einen Schaltkreis des Reglers 42 (+V) im Detail. Speicher 28 antworten auf die Digital-Signale des DATA BUS vom Computer 10, um den Digital-Code zu speichern, der repräsentativ ist für die zu erzeugende Referenz-Gleichspannung 31. Auf den Ausgang der Speicher 28 antwortet ein Digital/Analog-Wandler 30, der den digitalen Code in die Steuer-Gleichspannung wandelt. Diese Spannung scheint auf der Signal-Leitung 31, welche mit dem in Reihe geschalteten Regler 32 verbunden ist. Regler 32 regeln die positive System-Versorgung (+9 V) , um das Signal +V_DR zu erzeugen. Diese Spannung wird dann an den ansteuerbaren Schalter 36 angelegt. Wird der Schalter 36 durch das Signal +V_DU_ON ausgewählt, so wird die Spannung ⁺V_DR an den Ausgang des Treiber/ Empfänger-Schaltkreises 16 als ⁺V_ angelegt. Für den Fachmann ist angesichts der Fig. 4 klar, wie die Regler-Kreise wirken, so daß sich eine detaillierte Beschreibung der Funktionsweise erübrigt. Die in Fig. 4 gezeigten Schaltkreise haben sich im praktischen Test als

:. 32188H

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geeignet erwiesen.

In Fig. 5 ist der Abschnitt der Treiber-Schaltkreise 22 gezeigt, der die Werte der programmierten Speicher in einen digitalen Testsignal-Generator (siehe US-PS 4 216 539) konvertiert. Der Ausgang der logischen Verknüpfungselemente 72 und 74 wird einem Pegel-Ubersetzer 76 eingegeben, um die vorzeichengleichen Spannungen der logischen Verknüpfungselemente 72 und 74 in Spannungen zu wandeln, die positive und negative Vorzeichen haben. Der Ausgang des Pegel-Übersetzers 76 wird der Strom-Treibstufe 78 zugeführt, um die passenden Tveib-Signale für die InSchaltkreis-Knoten zu erzeugen. Bis auf die Funktion der Pegel-Verschiebung sind die Funktionen der in Fig. 5 illustrierten Schaltkreise identisch mit den in der US-PS 4 216 539 beschriebenen.

Die in der vorstehenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprücher offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzrln als auch in beliebiger Kombination für die Ausführung der Erfindung wesentlich sein.

Claims

ZX 103

Ansprüche

Digitaler, mit einem Computer (10) einsetzbarer In-Schaltkreis-Tester zum Prüfen der elektrischen Eigenschaften von an Verzwpigungspunkten eines zu prüfenden Schaltkreises verbundenen Komponenten (20), wobei die . Komponenten auf zumindest einer Referenz-Versorgungsspannung (62, 64) betrieben werden und wobei der Tester zumindest eine Antwort-Leitung (13) aufweist, mit

a) einer Stiftbett-Testvorrichtung (18) mit einer Vielzahl von Test-Stiften zum Anschließen an die elektrischen Knoten des zu prüfenden Schaltkreises;

b) einer auf den Computer (10) ansprechenden Steuerung (12) zum Steuern der Erzeugung der Test-Folge, wobei eine Abfolge digitaler Testsignale erzeugt und dem zu prüfenden Schaltkreis eingegeben wird, um ein Antwort-Signal zu erhalten;

c) zumindest einer auf das Antwort-Signal ansprechenden

;i Nachweiseinrichtung (24, 14) zum Prüfen des Antwort-Sig-

nales, so daß die elektrischen Eigenschaften des zu prü-

p fenden Schaltkreises bestimmbar sind; und .

'ft
■ί

d) einer Vielzahl von digitalen Treiber/Empfänger-Schalt-

kreisen (16), welche auf die Steuerung (12) und den Com-

v puter (10) ansprechen, um die Test-Stifte mit einer FoI-

|⁴ ge von logischen Digital-Signalen zu versorgen und um

das Antwort-Signal vom Schaltkreis zu empfangen, dadurch

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gekennzeichnet, daß die Treiber/Empfänger-Schaltkreise (16) eine verteilte (nicht zentrale) Mehrzahl von wähl- und programmierbaren Referenz-Spannungsquellen (42, 44) aufweisen, deren jede mit zumindest einem der Treiber/ Empfänger-Schaltkreise (16) zusammenwirkt, um die Referenz-Versorgungsspannungen für die Komponenten des zu prüfenden Schaltkreises zu erzeugen, wobei die Treiber/Empfänger-Schaltkreise selektiv ihre zugehörigen Referenz-Spannungsquellen mit der Stiftbett-Testvorrichtung (18) verbinden, wodurch die Referenz-Spannungsquellen-Stromschleifen und die digitalen Treib-Testsignal-Stromschleifen zum Prüfen einer Komponente in den Treiber/Empfänger-Schaltkreisen und den getesteten Komponenten des zu prüfenden Schaltkreises lokalisiert sind.
2. Tester nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Treiber/Empfänger-Schaltkreise (16) eine Mehrzahl von Treiber-Schaltkreisen (22) aufweist, welche mit folgenden Bauteilen versehen sind?

a) einem digitalen Testsignal-Generator mit programmiertem Speicher, der mit der Steuerung (12) zusammenwirkt, um . die zugehörigen Test-Stifte mit der Folge von digitalen, logischen Signalen zu versorgen; und

b) auswählbarenSchaltern(26, 36) zum Verbinden von

1) einem zugehörigen Teststift mit einer Antwort-Signal-Leitung,

2) jeweils einem der digitalen Testsignal-Generatoren mit dem zugehörigen Teststift, und
3) der zugehörigen Referenz-Signal-Quelle mit den

Stiften der Stiftbett-Testvorrichtung (18). "^

32188U

3. Tester nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schaltwähler (25) vorgesehen ist, der mit dem Computer (10) zusammenwirkt, um die Schalter (26, 36) zu I steuern, um

a) den digitalen Testsignal-Generator mit einem Knoten des zu prüfenden Schaltkreises zu verbinden, und

b) um einen Knoten des zu prüfenden Schaltkreises mit ■; der Antwort-Signal-Leitung zu verbinden. . |
4. Tester nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß | er auf zumindest einer System-Referenz-Versorgungsspannung ^! (62, 64) betrieben wird, wobei jede der wähl- und program- f mierbaren Referenz-Spannungsquellen (42, 44) folgende Bau- | teile aufweist:

a) einen programmierbaren Speicher (28), um Spannungsniveau-Steuersignale zu speichern, die repräsentativ sind für das zu erzeugende Spannungsniveau der Steuer-Gleichspannung ;

b) einen Analog/Digital-Wandler (30) zum Wandeln der Spannungsniveau-Steuersignale in Gleichspannungs-Steuersignale; und

c) einen auf das Gleichspannungs-Steuersignal ansprechenden Serien-Regler zum Regeln von einer der System-Versorgung sspannungen, um eine Referenz-Versorgungsspannung für den zu prüfenden Schaltkreis zu erhalten.
5. Tester nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenz-Versorgungsspannungen mittels einer Vielzahl von Teststiften |^! einer Stiftbett-Testvorrichtung (18) den Komponenten des

zu prüfenden Schaltkreises zugeführt werden.
6. Tester nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Treiber/. Empfänger-Schaltkreise (16) seine Folge von digitalen Logik-Signalen mittels eines Koaxial-Kabels (38) den zugehörigen Teststiften überträgt.

7. Schaltkreis zur Verwendung in einem hochgeschwindigkeits computergesteuerten, digitalen In-Schaltkreis-Tester (1) zum Erhalt einer hohen Puls-Güte an jedem elektrischen Knoten eines zu prüfenden Schaltkreises mittels Minimierung des Stromes in den Strom-Versorgungs-Schleifen und den digitalen Testsignal-Stromschleifen für die Komponenten des zu prüfenden Schaltkreises, wobei der Tester eine Vielzahl von digitalen Testsignal-Generatoren (22) mit programmiertem Speicher aufweist, welche mit dem Computer (10) zusammenwirken, um die Knoten des zu prüfenden Schaltkreises mit einer komplexen Folge von digitalen Logik-Signalen zu versorgen, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkreis eine Vielzahl von verteilten, programmierbaren Spannungsquellen (42, 44) aufweist, von denen jede mit zumindest einem der Testsignal-Generatoren zusammenwirkt, um die Versorgungsspannungen für die Komponenten des zu prüfenden Schaltkreises zu erzeugen, wobei die Versorgungsspannungen für die zu prüfenden Komponenten derart von den programmierbaren Spannungsquellen bzw. den zugehörigen Testsignal-Generatoren erhalten werden, daß die Testsignale den zu prüfenden Komponenten zugeführt werden, wobei die Versorgungs-Stromschleifen der Komponenten und die Stromschleifen des digitalen Treib-Testsignals lokalisiert sind.

BOEHM$RJr&Bt)EHMERT*/. S

BEZUGSZSICHENLI3TE (LIST OF REFERENCE NUMERALS)

1 Computer (CPU) 1 ρ ? Steuerunq ■*> 4 Antwort-Leitung 4 Nachweiseinrichtung 5 6 6 7 Treiber/Empf äncrer—Schaltkreis 7 8 8 9 Stiftbett-Testvorrichtuna 9 10 10 11 Komponenten 11 12 12 13 Treiber-Schaltkreis 1^ 14 14 1? Nachweiseinrichtung 15 16 Schaltwähler 16 17 Schalter 17 18 "8 19 Speicher iq 20 20 21 Wandler 21 22 22 23 23 24 24 ?5 ?Fi 26 27 27 28 28 2<? 29 30 30

a a ····

BOEHMERT & BOBHMERT .: ._:|. 3218814

31 31 32 Reqler 32 33 33 34 34 35 35 55 Schalter 36 37 37 38 Koaxial-Kabel 38 39 39 40 40 41 41 42 Spannungsquelle 42 43 43 44 Spannungsquelle 44 45 45 46 46 47 47 48 48 49 49 50 50 51 51 52 52 53 53 54 54 55 55 56 56 57 57 58 58 59 59 60 60 61 61 62 Ref erenz-VersorcjuncTsspannuncf 62 63 63 04 Referenz-Versoraunasspannuna 64 65 65

d6 66 67 67 68 68 69 • 69 70 70 71 71 r<- 1 noϊ "^fViP Vpi-Tcnüpf πησ·?*⁵! Ρΐηρη1"Ρ 72 73 73 74 logische Verknüpfungselemente 74 75 75 76 76 77 77 78 78 79 79 80 80 81 81 82 82 83 83 84 84 85 85 86 86 87 87 88 88 89 89 90 90 91 91 92 ■ 92 93 93 94 94 95 95 96 ■ 96 97 97 98 98 99 99 100 100