Analog fault signature based on sigma-delta modulation and oscillation-test methodology

• Autorzy: Toczek W.

Warianty tytułu

PL

Sygnatura uszkodzeń analogowych wytwarzana za pomocą modulacji sigma-delta i oscylacyjnej metody testowania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

An analog fault signature for oscillation-based built-in self-test (OBIST) scheme is proposed. The sigma-delta modulation properties are used to obtain a digital code of the oscillator time domain response. Fault signature in the digital form can be easily interpreted by a purely digital circuit. The signature synthesiser consists of a peak detector, a sigma-delta modulator and an up/down counter. In the paper, features of sigma-delta signature based on impulse response are compared with one derived from the step response. Simulation results, on the example of the Meacham oscillator, reveal the superior diagnostic relevance of the impulse response signature. Concurrent use of signatures from both responses in order to increase the diagnostic sensitivity of the oscillation-test method is also possible.

PL

W artykule dokonano przeglądu prac z zakresu testowania układów elektronicznych metodą oscylacyjną. Wskazując na niedostatki aktualnie stosowanej techniki testowania oscylacyjnego zaproponowano nową sygnaturę uszkodzeń dla układów analogowych. Proponowany parametr diagnostyczny jest wydobywany z odpowiedzi czasowej oscylatora testującego, w układzie złożonym z detektora szczytowego, modulatora sigma-delta oraz licznika rewersyjnego. Porównano właściwości sygnatury uzyskiwanej z odpowiedzi impulsowej oscylatora z sygnaturą bazującą na odpowiedzi skokowej. Wyniki badań symulacyjnych, przeprowadzonych w środowisku Matlab-Simulink na przykładzie generatora Meachama, wskazują na większą wrażliwość diagnostyczną sygnatury impulsowej. Łączne stosowanie sygnatury z innymi parametrami diagnostycznymi zwiększa współczynnik pokrycia uszkodzeń oraz umożliwia lokalizację uszkodzenia. Do realizacji testu wystarczające są proste środki techniczne, co sprzyja zastosowaniu proponowanej metody w układach samotestujących się.

Słowa kluczowe

EN

self-testing; oscillation-test method; sigma-delta fault signature

PL

samotestowanie; oscylacyjna metoda testowania; sygnatura uszkodzeń sigma-delta

• Wydawca: Komitet Metrologii i Aparatury Naukowej PAN
• Czasopismo: Metrology and Measurement Systems
• Rocznik: 2004
• Tom: Vol. 11, nr 4
• Strony: 363--375
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys., tab., wykr

Twórcy

autor

Toczek W.

• Gdańsk University of Technology, Faculty of Electronics Telecommunication and Informatics

Bibliografia

• 1. Milor L. S.: A Tutorial Introduction to Research on Analog and Mixed-Signal Circuit Testing. IEEE Transactions on Circuits and Systems-II: Analog and Digital Signal Processing, vol. 45, no. 10, October, 1998, pp. 1389-1407.
• 2. Grochowski A., Bhattacharya D., Viswanathan T. R., Laker K.: Integrated Circuit Testing for Quality Assurance in Manufacturing; History. Current Status, and Future Trends. IEEE Transactions on Circuits and Systems-II: Analog and Digital Signal Processing, vol. 44, no. 8, August, 1997, pp. 610-632.
• 3. Burns M., Roberts G. W.: An Introduction to Mixed-Signal IC Test and Measurement. Oxford University Press, New York, Oxford. 2001.
• 4. Awad S. S.: A Simple Method to Estimate the Ratio of the Second Pole to the Gain-Bandwidth Product of Matched Operational Amplifiers. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 39, no. 2, April, 1990, pp. 429-432.
• 5. Pease R. A.: Troubleshooting Analog Circuits. Butterworth-Heinemann, Oxford, 1993.
• 6. Arabi K., Kamińska B.: Testing integrated operational amplifiers based on oscillation-test method, in: Proc. 2nd Int. Mixed-Signal Testing Workshop, 1996, pp. 227-232.
• 7. Arabi K., Kamińska B.: Testing Analog and Mixed-Signal Integrated Circuits Using Oscillation Test Method. IEEE Trans. Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems, vol. 16, no. 7, July 1997, pp. 745-752.
• 8. Arabi K., Kamińska B.: Efficient and accurate testing of analog-to-digital converters using oscillation-test method, in: Proc. European Design and Test Conference, Paris, 1997, pp. 384-352.
• 9. Arabi K., Kamińska B.: Oscillation-Test Methodology for Low-Cost Testing of Active Analog Filters. IEEE Transaction on Instrumentation and Measurement, vol. 48, no. 4, August 1999, pp. 798-806.
• 10. Dias P. M., Franca J. E., Paulino N.: Oscillation test methodology for a digitally-programmable switched-current biquad, in: Proc. 2nd IEEE Int. Mixed Signal Testing Workshop, May 18, 1996, pp. 221-226.
• 11. Huertas G., Vazques D., Peralias E. J., Rueda A., Huertas J. L.: Practical Oscillation-Based Test of Integrated Filters. IEEE Design & Test of Computers, vol. 19, no. 6, 2002, pp. 64-72.
• 12. Zarnik M. S., Novak P., Macek S.: Efficient go-no-go test of active RC filters. Int. J. Circuit theory Appl., vol. 26, 1998, pp. 523-529.
• 13. Wai-Tak Wong M.: On the Issues of Oscillation Test Methodology. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 49, no. 2, April 2000, pp. 240-245.
• 14. Wai-Tak Wong M.: Fault Diagnostic Improvement Method for QTM-based Testing, in: Proc. of the 17-th IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conference, Baltimore, May, 2000, pp. 1118-1123.
• 15. Font J., Ginard J., Isern E., Roca M., Segura J., Garcia E.: Oscillation-Test Technique for CMOS Operational Amplifiers by Monitoring Supply Current. Analog Integrated Circuits and Signal Processing, vol. 33, 2002, pp. 213-224.
• 16. Vazquez D., Huertas G., Leger G., Rueda A., Huertas J. L.: Practical Solutions for the Application of the Oscillation-Based test in Analog Integrated Circuits, in: Proc. of the Int. Symposium on Circuits and Systems, Phoenix, Arizona, May, 2002, pp. 589-592.
• 17. Huertas G., Vazques D., Peralias E. J., Rueda A., Huertas J. L.: Testing Mixed-Signal Cores: A practical Oscillation-Based Test an Analog Macrocell. IEEE Des. & Test of Computers, vol. 19, no. 6, 2002, pp. 73-82.
• 18. Toczek W.: Diagnosis of analog electronic circuits using modified oscillation-test method, in: Scientific Papers of the Institute of Mining of the Wrocław University of Technology, no. 86, Wrocław, Poland, 1999, pp. 243-248.
• 19. Santo Zarnik M., Novak F., Macek S.: Design of oscillation-based test structures for active RC filters. IEE Proc. Circuits, Devices and Systems, vol. 147, 2000, pp. 297-302.
• 20. Kac U., Novak F., Macek S., Zonule M. S.: Alternative Test Methods Using IEEE 1149.4, in: Proc. Design. Automation and Test in Europe Conference, DATE 2000, pp. 463-467.
• 21. Toczek W., Zielonko R.: A measuring system for fault detection via oscillation, in: Proc. of the XVI IMEKO World Congress, vol. VI, Vienna, 2000, pp. 287-292.
• 22. Toczek W., Niedostatkiewicz M.: Implementation of the board-level oscillation build-in self-test scheme for analog circuits, in: 12th IMEKO TC4 International Symposium Electrical Measurements and Instrumentation, 2002, Zagreb, Croatia, pp. 401-106.
• 23. Hou A. S., Lin C. E.: The New Design of AGC Circuit for the Sinusoidal Oscillator With Wide Oscillation Frequency Range. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 53, no. 5, October 2004, pp. 1396-1401.