ELE6306 Tests de Systèmes Électroniques Test intégré de circuits analogiques par oscillation avec analyse de signature Présenté par Mathieu Larouche et Sébastien Ethier

Plan de la Présentation Introduction OBIST Analyse de signature Simulations Conclusion

Introduction Circuits analogiques sont difficiles à tester Plusieurs paramètres avec tolérances Différents types de tests De plus en plus intégrés dans des SoC Ajout de plusieurs broches d’entrées/sorties

Introduction Test de circuits numériques Test de circuits analogiques Techniques plus matures Test « pass or fail » simple Test de circuits analogiques Techniques peu evoluées Tests spécifiques selon le type de circuit Test « pass or fail » difficile à évaluer (fautes catastrophiques et paramétriques)

Introduction Qu’est-ce qu’une faute catastrophique? Affectent le circuit de façon extraordinaire Changent le comportement du circuit Plus facile à détecter Qu’est-ce qu’une faute paramétrique? Variations minimes sur les composantes du circuit Plus difficile à détecter Dans le domaine analogique (domaine infini)

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1. OBIST Techniques proposées BIST solution intéressante Aide pour l’accessibilité du circuit Nécessite beaucoup de circuiterie OBIST Simplifie la circuiterie à l’entrée OBIST avec analyse de signature avec TDM Permet une simplification de la circuiterie à la sortie

1. OBIST Oscillation-based Built-In Self Test Modification du CUT pour en faire un oscillateur en mode de test Caractéristiques (fréquence, amplitude, phase, forme) de l’oscillation sont directement dépendantes des paramètres du CUT Fautes (catastrophiques ou paramétriques) entraînent des déviations de l’oscillation du CUT fautif par rapport à celle du circuit correct

1. OBIST Exemple simple

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2. Analyse de signature Architecture basée sur un comparateur Time-Division Multiplexing (TDM) avec compteurs Simple Petite surface Deux paramètres de l’oscillation: Fréquence Amplitude

2. Analyse de signature Architecture globale

2. Analyse de signature Comparateur TDM

2. Analyse de signature Signatures sont les valeurs des compteurs Valides pour les mêmes: Tensions de références Fréquence d’horloge Durée de test Ces paramètres changent la sensibilité de l’analyse de signature Possibilité de calculer la fréquence de l’oscillation à partir des comptes

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3. Simulations Plusieurs circuits déjà testés dans la littérature Amplificateurs opérationnels Filtres (Sallen Key, Notch, Continuous Time State Variable, Leapfrog) ADC et DAC Comparateurs Utilisation d’un circuit simple pour tester la technique Simulations sous Matlab/Simulink

3. Simulations Filtre passe-haut Sallen Key R1 = R2 = 2,26 kΩ C1 = 20 nF C2 = 10 nF

3. Simulations Modèle sous Simulink

3. Simulations OBIST Rétroaction : G = 7,041221 avec R = 1 kΩ Oscillation : Amplitude = 0,04134 à -0,04127 V Fréquence = 6452 Hz G = 7,041221 avec R = 1 kΩ C = 100 nF

3. Simulations Paramètres du comparateur TDM Signatures pour le Vref1 = 0,039 V et Vref2 = -0,039V Fréquence d’horloge = 2 MHz Temps de test = 2 ms Signatures pour le CUT sans faute : Compteur1 = 259 Compteur2 = 1838

3. Simulations Simulation des fautes catastrophiques Utilisation des modèles de court-circuit et de circuit ouvert Recalculer la fonction de transfert pour les capacités Simulation avec ces nouvelles fonctions de transfert Simulation des fautes paramétriques Plusieurs simulations avec des variation sur les composantes Étude 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 1999 R2 circuit ouvert C1 court-circuit 1995 C1 circuit ouvert C2 court-circuit C2 circuit ouvert

3. Simulations

3. Simulations

3. Simulations

3. Simulations Déterminer si le circuit est fautif ou non Étudier l’effet des composantes sur le fonctionnement du circuit Permet de déterminer la marge acceptable de variation Pour le CUT actuel Formule pour la fréquence de coupure (Fc) Toutes les composantes ont le même effet sur Fc Les composantes affectent les signatures différemment

3. Simulations

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Conclusion OBIST avec TDM est une solution viable pour les circuits analogiques Bon compromis entre plusieurs facteurs Aire Temps de test Taux 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