Detail předmětu

Diagnostics and Testing of Electronic Systems

FEKT-BPA-DTSAk. rok: 2022/2023

Diagnostika a testování elektronických obvodů. Druhy poruch. Detekce a lokalizace poruch. Typy poruch a mechanismy vzniku poruch. Diagnostický systém. Fyzikální metody technické diagnostiky. Funkční metody technické diagnostiky. Diagnostika analogových obvodů. Diagnostika digitálních obvodů. Vestavěné testovací systémy, boundary scan, logické analyzátory. Navrhování obvodů pro snadné testování a diagnostiku.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

5

Garant předmětu

Ing. Michal Pavlík, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mikroelektroniky (UMEL)

Výsledky učení předmětu

Student se po úspěšném absolvování předmětu orientuje v základní terminologii používané v oboru technické diagnostiky. Chápe rozdíl mezi fyzikálními a funkčními metodami diagnostiky. Zná možné příčiny chyb vzikajících při měření elektrotechnických obvodů a ví jak jim předcházet. Chápe na jakém principu je založeno testovací rozhranní JTAG. Dokáže vyjmenovat zásady návrhu elektronických systémů s ohledem na snadnou diagnostikovatelnost.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni středoškolského studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášku a laboratorní cvičení.

Způsob a kritéria hodnocení

semestrální projekt ..................... 15 bodů
praktická analýza zařízení .......... 15 bodů
závěrečná zkouška ..................... 70 bodů

Osnovy výuky

1. Úvod do technické diagnostiky, základní terminologie
2. Typy poruch elektronických součástek, integrovaných obvodů
3. Postupy při diagnostice elektrotechnických zařízení
4. Chyby měření a příčiny jejich vzniku
5. Praktické příklady diagnostiky elektrotechnických obvodů
6. Zpětnovazební systémy (zdroje, zesilovače), stabilita
7. Praktické příklady diagnostiky zpětnovazebních obvodů
8. Diagnostika a testování digitálních obvodů. Poruchy v logických obvodech. Diagnostika poruch v logických systémech, modelování poruch, testování logických obvodů, Booleovská diference, tvorba testů pro kombinační obvody.
9. Vestavěné testovací systémy (BIST), boundary scan (JTAG)
10. Diagnostika analogových signálů
11. Návrh s ohledem na diagnostikovatelnost, testování embedded systémů - vývojové modely

Učební cíle

Seznámit studenty se základními pojmy technické diagnostiky, vysvětlit rozdíly mezi fyzikálními a funkčními přístupy diagnostiky, osvětlit problematiku zdrojů chyb, které mohou vznikat během měření a jak jim předcházet, seznámit se způsoby testování základních elektrotechnických bloků, seznámit s metodou vestavětného testování a rozhranním JTAG, seznámit s problematikou návrhu obvodů s ohledem na snadnou diagnostikovatelnost.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

laboratorní cvičení

Základní literatura

Bushnell M.L., Agrawal V. D.: Essentials of Electronic Testing, Kluwer Academic Publishers, Boston, 2000 (EN)
Hurst L.S.: VLSI testing, The Institution of EE, London, 1998 (EN)
Mourad S.: Principles of Testing Electronic Systems, John Wiley & Sons Inc., New York, 2000 (EN)

Doporučená literatura

Kwok K.N.: Complete Guide To Semiconductor Devices, Mc Graw-Hill Inc., 1995 (EN)
Uyemura J.P.: Introduction to VLSI Circuits and Systems, John Wiley & Sons, 2002 (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPA-ELE bakalářský

    specializace BPA-ECT , 2 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Michal Pavlík, Ph.D.

Osnova

1. Úvod do technické diagnostiky - základní pojmy technické diagnostiky. Diagnostický systém. Diagnostické prostředky. Diagnostický objekt. Diagnostická úloha. Diagnostická veličina. Diagnostika za provozu a mimo provoz. Fáze nasazení technické diagnostiky. Technická diagnostika fáze předmontážní. Technická diagnostika při oživování a kontrole finálního výrobku. Technická diagnostika v servisní praxi, při periodických kontrolách a trvale aplikovaná.

2. Typy poruch elektronických součástek, integrovaných obvodů - degradační mechanismy a vznik poruch. Názvosloví poruch. Poruchy pasivních a aktivních prvků elektronických obvodů. Poruchy integrovaných obvodů. Příčiny poruch v propojovacím systému. Typy poruch neoživeného zařízení. Počet jednoduchých a vícenásobných poruch v kombinační síti. Poruchy obvodů CMOS.

3. Fyzikální a funkční metody technické diagnostiky. Matematické modely diagnostických objektů. Diagnostické testy. Formy diagnostiky. Periodická diagnostika. Průběžná diagnostika. Zobrazení diagnostického testu pomocí tabulky, postup při testování. Detekční testování. Lokalizační testování. Grafické zobrazení testu pomocí diagnostického stromu. Sestavení množiny poruch, modely poruch, sestavení diagnostických testů.

4. Metodika praktického postupu při diagnostice elektrotechnických zařízení, dělení obvodů, problémy při měření elektrických veličin

5. Praktické příklady diagnostiky elektrotechnických obvodů

6. Zpětnovazební systémy (zdroje, zesilovače), stabilita

7. Praktické příklady diagnostiky zpětnovazebních obvodů

8. Diagnostika a testování digitálních obvodů. Poruchy v logických obvodech. Diagnostika poruch v logických systémech, modelování poruch, testování logických obvodů, Booleovská diference, tvorba testů pro kombinační obvody.

9. Aplikace metod funkční diagnostiky na objekty s analogově proměnnými veličinami. Funkční blokové schéma a logické schéma diagnostického objektu s analogovými signály. Řešení diagnostických úloh pomocí orientovaných grafů příčina-následek u objektů s analogovými signály.

10. Diagnostika a testování digitálních obvodů. Poruchy v logických obvodech. Diagnostika poruch v logických systémech. Generace strukturních testů. Funkční testy. Generování testů pomocí boolovské diference.

11. Vestavěné testovací systémy (BIST), boundary scan (JTAG), histore, principy, jazyk BSDL

12. Návrh pro snadnou diagnostiku. Vývoj metod návrhu pro snadnou diagnostiku. Strukturovaný návrh. Heuristické metody návrhu. Vestavěné diagnostické prostředky. Diagnostické testy zapsané do paměti. Autonomní testy generované v reálném čase. Generování pseudotriviálních testů. Zabezpečení proti poruchám. Bezpečnost systému. Obvody bezpečné proti poruchám. Úplně samočinně kontrolované obvody. Ostatní metody zabezpečení.

Cvičení na počítači

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Michal Pavlík, Ph.D.

Osnova

Analýza projevu poruch v obvodu bipolárního tranzistorového zesilovače
Analýza pouch v základních blocích tvořících operační zesilovač
Analýza projevu poruch v obvodu audiozesilovače, zjištění jeho parametrů
Analýza projevů poruch v lineárním napájecím zdroji, zjištění jeho parametrů
Základní měření s logickým analyzátorem, měření zpoždění hradel
Analýza komunikace pomocí logického analyzátoru, běžné komunikační protokoly 1
Analýza komunikace pomocí logického analyzátoru, běžné komunikační protokoly 2
Analýza digitálního systému pomocí logického analyzátoru - digitální teploměr