JPS62267679A - 順序回路の故障診断方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は論理ＬＳＩの故障診断に係わり、特に同期式順
序回路に好適な故障診断方式に関する。

〔従来の技術〕

論理ＬＳＩの開発段階では、製造時に生じる故障の診断
、すなわち故障箇所の検出が重要な課題の１つになって
いる。論理ＬＳＩでは、テスト信号を印加する端子と応
答信号を観測する端子は固定的に定まっており、これら
の端子の入出力信号線をもとにして、論理ＬＳＩ内部の
故障箇所の診断が行われる。

しかし、論理ＬＳＩの高集積化に伴い、ゲート数と入出
力端子数の比が増大するため、ＬＳＩ内部の故障箇所の
同定が困難になってきている。

これに対処する方法として、ＬＳＩ内部の任意の信号線
の、任意の時刻における論理値を観測することのできる
ストロボＳＥＭ　（Ｓｃａｎｎｉｎｇ　］：１ｅｃｔｒ
ｏｎＭｉ　ｃｒｏｓｃｏｐｅ　）を利用する方法が知ら
れている。

例えば、岡本他ＦＥＢテスタ用故障辞書によるＶＬＳＩ
の故障診断」（日本学術振興会、第１３２委員会、第８
５回研究会資料、　　ｐ９．６９−７３　。

１９８５年）では、ＬＳＩ内部の信号線の論理値を観測
し、この観測値が正常値と異なる場合には。

故障辞書を用いて故障信号線を同定する方法を述べてい
る。

故障辞書とは、テスト入力およびそのときの観測信号線
の取る論理値を与えると、故障候補となる信号線が検索
できる１種の表である。従って、故障候補となる信号線
の本数が、全信号線の本数より小さくなる場合には、故
障辞書による診断法は、故障範囲の絞り込み法として有
効である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、故障辞書を用店て検出される故障候補
信号線の本数が、全偏号線の本数とほとんど同じである
場合についての対策が配慮されておらず、このような場
合がしばしば生じる順序回路へ適用できないという問題
があった。

例えば、１ｇ２図に示した１人力１出力の順序回路は、
時系列的な系列として与えられる３ビツトごとの入力信
号が１１１のときのみ１を出力する回路である（玉本著
「論理回路の故障診断」日刊工業新聞社より引用）。今
、この回路にテスト入力として時系列的に１．　１．　
１を加えたとき、出力信号値として、０．　０．　０が
得られたとする。

出力信号の正常（直は、０．Ｑ、１であるので、この回
路には故障が存在することが分かる。故障辞書を用いて
、テスト入力１，１．１のときの出力値０，０．０から
故障候補箇所を検索すると、信号線２１６以外のすべて
の信号線が故障候補箇所となる。従って、故障辞書によ
る診断方式では、故障範囲を絞り込むことができない。

本発明の目的は、順序回路（特に同期式順序回路）に関
して、故障範囲を絞り込む診断方式を提供することにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、順序回路を故障発生時刻の腹黒から分割し
、分割単位に故障の有無を調べることにより、達成され
る。本発明の処理手順のフローチャートを第１因に示し
、同図に従って処理内容を説明する。

〔処理１１〕故障発生時刻の観点からの回路分割同期式
順序回路は、通常第３図のようにモデル化される。この
ように、順序回路には記憶素子の内容はクロック信号に
よって呼び出され、組み合わせ回路に印加される。組み
合わせ回路の出力の一部は記憶素子への入力となる。従
って、順序回路には、記憶素子を介してループができる
ことＫなる。このループの存在により、故障の影響がい
つまでも残るため、順序回路の故障診断は組み合わせ回
路に比べて困難になる。このループを分割するため、こ
こでは、クロック信号を発生する時刻ごとに、順序回路
を分割する方式を提案する。

説明を簡単にするため、現在の時刻をｔ、、１時点前の
時刻を１、−＋と表わし、時刻ｔ、において出力信号線
が故障値（正常１直と異なる論理値）を取ったとする。

このとき、出力信号線から回路図を逆にたどり、記憶素
子および入力信号線に至るまでの回路を時刻ｔ、におけ
る分割回路とする。

なお、このようにして到達した記憶素子の集合をＭ（ｔ
、）と表わす。Ｍ　（ｔ　、）の出力信号が正常値であ
れば、故障箇所は出力信号に到るまでの経路に、換言す
れば、時刻ｔ１における分割回路中〈存在することが分
かる。一方、Ｍ（ｔ、）の出力信号が正しくなければ、
その原因は時刻ｔ＠−１においてＭ　（ｔ　、）の入力
店号値が正しくなかったためと推論できる。従って、こ
の場合には、故障箇所はＭ（ｔ、）の入力信号線に到る
までの回路に存在する。

この回路をさらに次のように分ける。記憶素子Ｍ（ｔａ
）の入力信号線から、回路図を逆にたどり、記憶素子お
よび入力信号線に到達するまでの回路を時刻ｔ、−１の
分割回路とする。なお、このようにして到達した記憶素
子の集合をＭ（ｔａ−＋）と表わす。

上述の手順を繰り返すことにより、論理回路図を逆にた
どり、到達する記憶素子を境にして、ｔ＠　ｇ　ｔｍ　
−１＋・・・＋ｔｌにおける分割回路を得ることができ
る。

〔処理１２〕観測信号線の設定 各時刻ｔ　ｌ（ｉ＝１．　２．・・・＋ｎ）における分
割回路の観測信号線は次のように決める。

時刻ｔ、　二回路の出力信号線 Ｍ（ｔ、）の出力信号線 時刻１ｍ−１：　Ｍ（ｊｌの入力信号線Ｍ（ｔ−−１）
の出力信号線 時刻ｔｌ　　：Ｍ（ｉｓ）の入力信号線Ｍ（ｔｔ）の出
力信号線 上記において、各時刻における最初の信号線は、その時
刻における分割回路の出力信号線に相当し、次の信号線
はその時刻における分割回路の入力信号線を表わす。

〔処理１３〕観測値と正常値の比較 上記観測信号線における観測値と正常値とを比較し、ど
の観測値が正常値と異なるかチェックする。なお、正常
値と異なる論理値を故障値と呼ぶことにする。

〔処理１４〕故障分割回路の探索 上記観測値と正常値の比較から、故障の存在する分割回
路を見つけるために、次の手順を取る。

（１）Ｍ（ｔ、）の出力信号線が故障値を取る時刻１、
を見つける。

（２１時刻１＋−１におけるＭ（ｔｔ−ｔ）の入力信号
線が正常値を取れば、時刻１．−１から時刻１゜になる
ときに、記憶素子が格納値を正しく出力していないこと
が分かる。Ｍ（ｔｔ−ｔ）の入力信号線が故障値を取る
場合は次の手順に進む。

（３）　　Ｍ　（ｔ　ｊ−１）の出力信号線が正常で、
Ｍ（ｔｊ）の入力信号線が故障値を取る時刻１．を見つ
ける。故障は時刻１．における分割回路に存在する。

〔処理１５〕故障候補信号線の同定 時刻ｔ、における分割回路において、Ｍ（ｔｔ）の入力
信号線が故障値を取る場合に、各信号線が取るべき値を
、論理を逆に展開することによって求める。この値と正
常値とを比較し、異なる値を取る信号線を故障候補信号
線と同定する。

〔作用〕

前述の〔処理１１〕〜〔処理１５〕により、同期式順序
回路における故障候補信号線を同定できる。〔処理１１
〕では、クロック信号を発生する時刻ｔ、に着目して回
路を分割し、〔処理１２〕では分割回路における観測信
号、腺を設定する。〔処理１３〕では、設定した観測信
号線の観測値と正常値とを比較し、〔処理１４〕では、
この比較に基づいて、故障範囲を絞り込む。〔処理１５
〕では、絞り込んだ分割回路における故障候補信号線を
、論理回路図を逆にたどることにより同定する。

このようにして、同期式順序回路の故障診断を行うこと
ができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第４図のシステム構成にもとづ
き説明する。

まず、第２図に示した論理図を例に取り、第４図の動作
を説明する。回路分割装置４０１では、ファイル４０２
から読み込んだ回路構成データを基に１回路をクロック
発生時刻毎に分割する。ファイル４０２に格納されてい
る回路データは、第２図の論理回路図２０であり、以下
説明を簡単にするために、論理回路図２０の記号を用い
て具体的に説明する。装置４０１では、まず時刻ｔ３に
おける分割回路を求めるために、出力信号線２１５から
論理回路図を逆にたどり、入力信号線および記憶素子に
到達したときに、論理図を逆にたどる操作を終了する。

この結果、信号線２０４，２０１゜２０５．２０２を得
る。信号線２０１は入力信号線であり、信号線２０２は
記憶素子２２７の出力信号線なので、論理図を逆にたど
る操作は終了する。従って、時刻ｔ３における分割回路
として、論理素子２１６、信号線２０４，２０１，２０
５゜２０２が得られ、このデータはファイル４０３に格
納される。

時刻ｔ２における分割回路は、記憶素子２２７の入力信
号線２１７から、論理回路図を逆にたどることにより、
信号線２１７，２１６，２１０゜２０４．２０１，２１
１，２０６，２０７，２０３が得られる。この場合は、
記憶素子２２６に到達したために、回路図を逆にたどる
操作を終了した。

同様にして、時刻ｔ１における分割回路は、記憶素子２
２２の入力信号線２１８を始めとして、信号線２１２，
２０１，２１３，２０８，２０２゜２１４．２０９，２
０３を得る。この場合は、記憶素子２２６，２２７に至
ったために操作を終了した。こｎらの記憶素子の入力信
号１２１８．２１７については、各々時刻ｔ、、ｔ３に
おいて既に分割回路として取り扱われており、未だ取り
扱っていない記憶素子の入力信号線は存在しないので。

回路分割操作は終了するっ 結局、時刻ｔ１＋　　ｔ２＋　　ｔｔにおける分割回路
は第５図に示したようになる。この分割結果に基づいて
、設定装置４０４では、各時刻における分割回路の観測
信号線を次のようにして選定する。

すなわち、回路図を逆にたどるときの先頭信号線（回路
の出力信号線あるいは記憶素子の入力信号線）と、最後
の信号線（記憶素子の出力信号Ｍ）を観測信号線とする
。従って、各時刻における分割回路の観測信号線は、装
置４０４により、次のようになる。

上記観測信号線の情報は、装置４０４から、ストロボＳ
ＥＭ装置４０７に送られる。装置４０７では、テスト入
力発生装置４０５で作られたテスト入力を被検査ＬＳＩ
４０６に印加した結果のうち、上記観測信号線の論理値
を観測する。この観測値は比較装置４０８に送られる。

装置４０８は、該観測値と、ファイル４０９に格納され
ている正常値とを比較する。

第２図に示した論理回路図２０では、信号線２１１が論
理値Ｏに固定した故障を起こしていると仮定する。この
とき、テスト入力として１，１゜１を時系列的に与えた
場合、出力信号の正常値は０．０．１であるが、観測値
は０．０．０となる。

なお、論理回路図に故障がない場合と、上述の故障があ
る場合について、各信号線の取る論理値を第６図に示す
。

装ｊ１４１０による故障分割回路の探索は、次の手順で
行われる。

（１）　　記憶素子の出力信号線が故障値を取る時刻と
して、時刻ｔ２を見つける。このとき、記憶素子２２３
の出力信号！２１７は故障値として、論理値０を取る。

他の時刻では第１表から分かるように、記憶素子の出力
信号線は正常値を取る。

（２時刻ｔ２における記憶素子２２７０入力信号線２１
７はやはり故障値を取るので、記憶素子２２７に故障が
ないことが分かる。

（３）　　時刻ｔ２の分割回路において、記憶素子２２
７の入力信号線２１７は故障値を取り、記憶素子２２６
．２２７の出力信号線２０２．２０３は正常値を取る。

従って、時刻ｔ２における分割回路のうちに、故障箇所
があると推定できる。

装置４１０により、故障範囲が時刻ｔ２における分割回
路に絞られたので、同定装置４１１では次のように、逆
論理展開を行って、故障候補信号線を同定する。ここで
、逆論理展開は、回路図の論理素子を逆論理素子（Ｌ素
子とＥ素子）に変換することにより行われる。Ｌ素子は
、「入力信号線のうち少なくとも１つは論理値・・・を
取る」ことを表わし、Ｅ素子は「入力信号線のどれもを
論理値・・・を取る」ことを表わす。Ｌ素子６１．Ｅ素
子６２の記号を第８図に示す。論理素子から逆論理素子
への変換は、第７図に示した変換表を周込て行うことが
できる。同聚において、Ｌｏ（Ｌｚ）は入力信号線のう
ち少なくとも１つは論理値０（１）を取ることを表わし
、ｇｏ（ｇｔ　）は入力信号線のどれもが論理値０（１
）を取ることを表わす。このように、論理素子の出力信
号の論理値が定まれば、逆論理素子て一意的に変換でき
る。

逆論理展開によって得られた各信号線の論理値と、各信
号線における正常値とが異なる箇所が故障候補信号線と
なる。今、取上げている例では、逆論理展開を行って得
られる図は第９図のようになる。同図における論理値と
第６図（ａ）に示した論理値が異なるのは信号線２１１
，２０７，２０６゜２０３．２０１であり、これらを故
障候補信号線として選ぶ。この中に、故障を仮定した信
号線２１１が含まれているので、この診断は正しいこと
が分かる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、同期式順序回路をクロックパルス発生
時刻に着目して分割し、分割回路単位に故障の有無を調
べ、故障の存在する分割回路について逆論理展開を行う
ことにより、故障候補信号線を同定できる。この結果、
故障辞書を用いた場合に同定される故障候補信号線の本
数を減らすことができ１診断時間を短縮することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の処理手順を示すフローチャート、第２
図は順序回路の１例、第３図は順序回路のモデルを示す
図、第４図は本発明の一実施例、第５図は分割回路を示
した図、第６図は第２図の回路に故障がある場合とない
場合に各信号線の取る論理値を示した図、第７図は論理
素子から逆論理素子への変換を示した図、第８図は逆論
理素子を示す図、第９図は分割回路の逆論理展開を説明
′ｆＪｔ　　図 茅　２　　図 慕　３　図 ￥：Ｊ　５　　図 ２θ ￥Ｊ　６　図 ネ、故葎逼 罵　７　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、同期式順序回路を分割する手段と、該分割回路にお
   ける観測点を設定する手段と、該観測点の論理値と正常
   値とを比較する手段と、該比較結果から故障の存在する
   分割回路を見つける手段と、該分割回路の故障候補信号
   線を同定する手段とから成る故障診断システムにおいて
   、同期式順序回路をクロックパルス発生時刻毎に分割し
   、該分割回路単位毎に記憶素子の入出力信号線の論理値
   を観測して故障の有無を判定し、故障の存在する分割回
   路について逆論理展開を行い故障候補信号線を同定する
   ことを特徴とする順序回路の故障診断方式。