ELE6306Tests de Systèmes

ÉlectroniquesTest intégré de circuits

analogiques par oscillation avec analyse de signature

Présenté par Mathieu Larouche et Sébastien Ethier

Plan de la Présentation

IntroductionIntroduction1. OBIST2. Analyse de signature3. SimulationsConclusion

Introduction

Circuits analogiques sont difficiles à testerPlusieurs paramètres avec tolérancesDifférents types de tests

De plus en plus intégrés dans des SoC

Ajout de plusieurs broches d’entrées/sorties

Introduction

Test de circuits numériques Techniques plus maturesTest « pass or fail » simple

Test de circuits analogiquesTechniques peu evoluéesTests spécifiques selon le type de circuitTest « pass or fail » difficile à évaluer (fautes catastrophiques et paramétriques)

Qu’est-ce qu’une faute catastrophique?Affectent le circuit de façon extraordinaireChangent le comportement du circuitPlus facile à détecter

Qu’est-ce qu’une faute paramétrique?Variations minimes sur les composantes du circuitPlus difficile à détecterDans le domaine analogique (domaine infini)

Introduction

Plan de la Présentation

Introduction

1.1. OBISTOBIST2. Analyse de signature3. SimulationsConclusion

Techniques proposéesBIST solution intéressante

Aide pour l’accessibilité du circuitNécessite beaucoup de circuiterie

OBISTSimplifie la circuiterie à l’entrée

OBIST avec analyse de signature avec TDMPermet une simplification de la circuiterie à la sortie

1. OBIST

1. OBIST

Oscillation-based Built-In Self Test

Modification du CUT pour en faire un oscillateur en mode de testCaractéristiques (fréquence, amplitude, phase, forme) de l’oscillation sont directement dépendantes des paramètres du CUTFautes (catastrophiques ou paramétriques) entraînent des déviations de l’oscillation du CUT fautif par rapport à celle du circuit correct

1. OBIST

Exemple simple

Plan de la Présentation

Introduction1. OBIST

2.2. Analyse de signatureAnalyse de signature3. SimulationsConclusion

Architecture basée sur un comparateur Time-Division Multiplexing (TDM) avec compteurs

SimplePetite surfaceDeux paramètres de l’oscillation:

FréquenceAmplitude

2. Analyse de signature

Architecture globale

2. Analyse de signature

Comparateur TDM

2. Analyse de signature

Signatures sont les valeurs des compteursValides pour les mêmes:

Tensions de référencesFréquence d’horlogeDurée de test

Ces paramètres changent la sensibilité de l’analyse de signaturePossibilité de calculer la fréquence de l’oscillation à partir des comptes

2. Analyse de signature

Plan de la Présentation

Introduction1. OBIST2. Analyse de signature

3.3. SimulationsSimulationsConclusion

3. Simulations

Plusieurs circuits déjà testés dans la littératureAmplificateurs opérationnelsFiltres (Sallen Key, Notch, Continuous Time State Variable, Leapfrog)ADC et DACComparateurs

Utilisation d’un circuit simple pour tester la technique

Simulations sous Matlab/Simulink

3. Simulations

Filtre passe-haut Sallen Key

+

-C1 C2

R1 R2

VinVout

2121212

212

2

1)(

CCRRs

CCR

CCs

ssH

R1 = R2 = 2,26 kΩ

C1 = 20 nF

C2 = 10 nF

3. Simulations

Modèle sous Simulink

3. Simulations

OBISTRétroaction :

Oscillation : Amplitude = 0,04134 à -0,04127 VFréquence = 6452 Hz

1)()(

RCs

Gs

G = 7,041221avec R = 1 kΩ

C = 100 nF

3. Simulations

Paramètres du comparateur TDMVref1 = 0,039 V et Vref2 = -0,039VFréquence d’horloge = 2 MHzTemps de test = 2 ms

Signatures pour le CUT sans faute :

Compteur1 = 259

Compteur2 = 1838

3. Simulations

Simulation des fautes catastrophiquesUtilisation des modèles de court-circuit et de circuit ouvertRecalculer la fonction de transfert pour les capacitésSimulation avec ces nouvelles fonctions de transfert

Simulation des fautes paramétriquesPlusieurs simulations avec des variation sur les composantesÉtude des effets sur les signatures

3. Simulations

Fautes catastrophiques

Faute Compteur1 Compteur2 Commentaire

R1 court-circuit 996 1003 Vosc → ∞

R1 circuit ouvert 1 2000 Vosc → 0

R2 court-circuit 0 1999 Vosc → 0

R2 circuit ouvert 2000 2000 Vosc → ∞

C1 court-circuit 1995 2000 Vosc → ∞

C1 circuit ouvert 0 2000 Vosc → 0

C2 court-circuit 2000 2000 Vosc → ∞

C2 circuit ouvert 0 2000 Vosc → 0

3. Simulations

3. Simulations

3. Simulations

3. Simulations

Déterminer si le circuit est fautif ou nonÉtudier l’effet des composantes sur le fonctionnement du circuitPermet de déterminer la marge acceptable de variation

Pour le CUT actuelFormule pour la fréquence de coupure (Fc)

Toutes les composantes ont le même effet sur FcLes composantes affectent les signatures différemment

3. Simulations

Plan de la Présentation

Introduction1. OBIST2. Analyse de signature3. Simulations

ConclusionConclusion

Conclusion

OBIST avec TDM est une solution viable pour les circuits analogiques

Bon compromis entre plusieurs facteursAireTemps de testTaux de couverture

Étude spécifique pour chaque type de circuit pour déterminer les marges, etc

Conclusion

Test sur un circuit de base (Sallen Key passe-haut)

Il serait intéressant de voir le comportement de cette méthode avec des circuits plus complexes

L’extraction de nœuds internes ou séparer le CUT pourrait améliorer le taux de couverture

Questions