Detail předmětu

Diagnostika a testování elektronických systémů

FEKT-BPC-DTSAk. rok: 2025/2026

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

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

Ing. Michal Pavlík, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mikroelektroniky (UMEL)

Vstupní znalosti

Jsou požadovány znalosti na úrovni středoškolského studia.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Hodnocení předmětu dáno bodovým ziskem rozděleným mezi závěrečnou zkoušku, za kterou je možné získat 60 bodů a hodnocení laboratorních cvičení na které připadá 40 bodů. V rámci laboratoří jsou hodnoceny odevzdané protokoly 4x 5bodů, aktivní přístup během analýzy obvodů v simulačním prostředí 8bodů a závěrečný test získaných schopností analýzy analogových obvodů 12 bodů.

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.
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.

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 BPC-NCP bakalářský 2 ročník, letní semestr, povinně volitelný
  • Program BPC-EKT bakalářský 0 ročník, letní semestr, volitelný
  • Program BPC-MET bakalářský 2 ročník, letní semestr, povinně volitelný

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.Fyzikální a funkční metody technické diagnostiky. Matematické modely diagnostických objektů. Diagnostické testy. Diagnostika za provozu a mimo provoz. Fáze nasazení technické diagnostiky. 
  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. Metodika obecného postupu při diagnostice elektrotechnických zařízení se zaměřením na lokalizaci poruchy, dělení obvodů, problémy při měření elektrických veličin
  4. Diagnostika měřícího uspořádání - výběr vhodného měřicího přístroje, chyby měření vzniklé nevhodným uspořádáním, prevence před těmito chybami, alternativní metody
  5. Zpětnovazební systémy - jako jsou napájecí zdroje (spínané i lineární) nebo zesilovače, stabilita a její kritéria, vliv fázové rezervy na odezvu obvodu, další parametry zjišťované u zpětnovazebních systémů, měření stability síťovým analyzátorem
  6. Modelování poruch v číslicových systémech - druhy uvažovaných poruch a jejich modely, kategorizace objektů dle distribuce signálu, vymezení krirických cest, tvorba testů pro kombinační obvody, zobrazení diagnostického testu pomocí tabulky, postup při testování. Detekční testování. Lokalizační testování. Grafické zobrazení testu pomocí diagnostického stromu
  7. Tvorba testu pro testování digitálních obvodů - metoda booleovské diference, sloníky vzorců, ošetření asynchronních signálů
  8. Vestavěné testovací systémy (BIST) - rozhraní Boundary Scan (JTAG), histore, principy, jazyk BSDL
  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. 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

  1. Analýza projevu poruch v obvodu bipolárního tranzistorového zesilovače
  2. Analýza projevu pouch ve dvojstupňovéím zesilovači
  3. Analýza projevu poruch v obvodu tranzistorového audiozesilovače
  4. Analýza projevů poruch v lineárním napájecím zdroji