REPOZITORIJ > REZULTATI

Povzetek

V sodobni elektroniki se vedno intenzivneje uveljavljajo integrirana vezja, ki vsebujejo
množico različnih (digitalnih, analognih in mešanih) komponent v istem ohišju. Z razvojem
takšnih sistemov v čipu se je pojavila potreba po razvoju primernih praktičnih rešitev za
testiranje vgrajenih analogno-digitalnih jeder. Zaradi kompleksne strukture sistema v čipu so
močno omejene možnosti dostopanja in komuniciranja do vgrajenih jeder. Zaradi tega se
velikokrat namesto klasične metode testiranja, z avtomatskimi testnimi napravami, uporabi
vgrajene samodejne teste. Že vrsto let obstajajo rešitve za vgrajene samodejne teste analogno-
digitalnih (AD) pretvornikov. Za vgrajene AD pretvornike v sodobnih več jedrnih sistemih pa
ni zaslediti praktičnih rešitev, sploh pa ne takih, ki bi bile v skladu z zahtevami standardov.
Za preizkušanje vgrajenih AD pretvornikov se najpogosteje uporabljata histogramska in
oscilacijska metoda.
Histogramska metoda vključuje uporabo analognih signalov za vzbujanje in obdelavo
števila pojavitev posameznih kod na izhodu AD pretvornika. Število pojavitev posameznih
kod AD pretvornika se primerja s teoretično izračunanimi referenčnimi vrednosti glede na
obliko vhodnega signala. Na podlagi primerjave se potem določi statične karakteristike AD
pretvornika in sicer zamik, ojačenje, diferencialna in integralna nelinearnost.
Oscilacijska metoda temelji na konfiguriranju testiranega vezja v oscilatorsko vezje.
Morebitne napake se odražajo na spremembi frekvence osciliranja. Oscilacijska metoda se
pogosto uporablja za testiranje filtrov različnih razredov. Uporaba oscilacijske metode za
testiranje AD pretvornikov se redko uporablja v praksi.
Pri načrtovanju vgrajenih samodejnih testov v sistemu v čipu, na podlagi histogramske in
oscilacijske metode za AD pretvornike, želimo doseči čim manjšo porabo površine, čim krajši
čas in čim večjo natančnost. Obstoječe predlagane rešitve so le teoretične in večinoma
preverjene samo v simulacijskih okoljih. Pomanjkanje eksperimentalnih dokazov je bil dovolj
velik motiv za razvoj novih testnih postopkov na podlagi histograma.
Testni postopki, ki smo jih razvili so v skladu s standardom IEEE Std 1500. Vgradili smo
jih v Spartan3 XC3S200FPGA. Za testni subjekt smo uporabili 8 bitni, mikroprocesorski AD
pretvornik, MAX165. Z zgrajeno testno strukturo smo izvedli številne laboratorijske meritve
na podlagi katerih smo preizkusili in potrdili ustreznost ter uporabnost metod. Dobljene
meritve so v skladu s podatki podanimi s strani izvajalca, kar dokazuje izvedljivost in
uporabnost vgrajenih testnih struktur.
Večina obstoječih oscilacijskih testov se ukvarja s tematiko kako konfigurirati ciljno testno
vezje v oscilatorsko vezje in kako analizirati ter diagnosticirati napake. Precej manj
pozornosti je bilo usmerjeno v določanje merilne natančnosti oscilacijske metode. Izvedli smo
študijo o izvedljivosti oscilacijskih vgrajenih testov z zgrajenimi simulacijskimi orodji v
programskem okolju Matlab Simulink. Obsežna študija je pokazala na inherentno napako
oscilacijske metode testiranja AD pretvornikov. Oscilacijska metoda testiranja je natančna,
toda zaradi poljubnega faznega zamika vhodnega signala in delovanja AD pretvornika
rezultirata dve različni oscilacijski frekvenci. Zaradi nedoločljivosti izmerjene oscilacijske
frekvence metoda vsebuje napako, ki se je ne sme prezreti pri načrtovanju testnih postopkov
za AD pretvornike. Izvedli smo temeljito študijo omenjenega pojava in določili teoretične
ozadje za izračun napake oscilacijskega testa.