基于电源电流测试的数字电路故障诊断研究

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。