基于电源电流测试的数字电路故障诊断研究

论文摘要

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ΔIDDQ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0-1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。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 电源电流测试技术的发展与研究现状
• 1.2.1 电源电流测试的发展情况
• 1.2.2 电源电流测试的特点
• 1.2.3 目前存在的难题与研究方向
• 1.3 本文研究内容
• 第二章 电源电流测试技术分析
• 2.1 故障模型
• 2.2 静态电流测试技术
• 2.2.1 静态电流测试原理
• 2.2.2 静态电流测试关键技术
• 2.2.3 静态电流测试的改进
• 2.3 动态电流测试技术
• 2.3.1 动态电流测试原理
• 2.3.2 动态电流测试的测试生成
• 2.3.3 动态电流测试的主要方法
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于电源电流测试的数字电路故障诊断
• 3.1 特征提取技术
• 3.1.1 小波分析
• 3.1.2 归一化和主成分分析数据预处理技术
• 3.2 智能故障诊断技术
• 3.2.1 BP 神经网络原理
• 3.2.2 支持向量机原理
• 3.3 数字逻辑门电路测试
• 3.3.1 与非门测试实例
• 3.3.2 异或门测试实例
• 3.3.3 实验总结分析
• 3.4 组合逻辑电路测试诊断
• 3.4.1 实验电路
• 3.4.2 故障模式
• 3.4.3 基于IDDT 测试的数字电路故障诊断
• 3.4.3.1 故障诊断流程
• 3.4.3.2 实验结果分析
• 3.4.4 基于IDDQ 与IDDT 测试融合的数字电路测试诊断
• 3.4.4.1 特征信息融合的智能故障诊断算法
• 3.4.4.2 实验结果分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于电源电流测试的CMOS SRAM 存储器故障诊断
• 4.1 概述
• 4.1.1 常用存储器测试技术
• 4.1.2 存储器测试类型分类
• 4.1.3 存储器测试算法分析
• 4.1.4 存储器故障类型
• 4.2 基于电源电流测试的CMOS SRAM 存储单元故障测试
• 4.2.1 实验电路
• 4.2.2 CMOS SRAM 故障行为分析
• 4.2.2.1 桥接故障
• 4.2.2.2 开路故障
• 4.2.2.3 耦合故障
• 4.2.3 SRAM 存储器测试诊断算法及测试流程
• 4.2.4 仿真结果分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 本文工作总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文