Brevet FR2012712A1 — publié le 19700320

La présente invention a pour objet le test des circuits à semiconducteurs et plus particulièrement l'analyse de stabilité des circuits logiques pour ordinateur. □ans les ordinateurs, les circuits utilisés pour réaliser les fonctions 5 logiques sont normalement montés dans des modules. Ces modules sont testés individuellement avant leur insertion dans l'ordinateur. Bien que ces modules passent les tests qu'ils subissent, certains peuvent osciller quand ils sont insérés dans un ordinateur et sont soumis à des conditions particulières de charge. Cela est dû au fait que la stabilité de ces modules est conditionnelle. 10 C'est à dire, dans certaines conditions des charges, ces modules sont stables et dans d'autres conditions de charge, ils ne le sont pas. Naturellement, il serait souhaitble de savoir par avance, si un circuit est stable conditionnelle-ment ou inconditionnellement et on sait que la stabilité d'un circuit peut être déterminée en mesurant l'impédance d'entrée du module pour voir si elle a une 15 composante réelle négative. Cependant la plupart des techniques pour réaliser cette mesure sont très compliquées, impliquant d'habitude l'utilisation d'un pont de wheatstone pour plusieurs fréquences différentes pour tracer un diagramme d'analyse de stabilité tel qu'un diagramme de Nyquist de l'impédance d'entrée. Ces méthodes bien qu'étant très exactes sont impraticables à grande échelle 20 à cause du temps et de l'effort nécessaires pour la production de ces diagrammes. Selon la présente invention, une méthode est décrite pour déterminer rapidement si un module de circuit est stable conditionnellement ou inconditionnellement. Cette méthode implique d'attacher une ligne de transmission de longueur variable à l'entrée du module de circuit à tester et de varier la longueur de 25 la ligne de transmission en contrôlant la sortie du module. S'il se trouve un changement détectable dans la sortie, pendant la variation de la ligne de transmission, le module est stable conditionnellement, autrement il est stable inconditionnellement . Il est ainsi un objet de la présente invention de décrire une méthode pour 30 déterminer la stabilité de circuit sur modules. Il est encore un objet de la présente invention de décrire une méthode pour déterminer rapidement si les modules de circuit sont stables conditionnellement ou inconditionnellement. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention 35 ressortiront mieux de l'exposé qui suit fait en référence aux dessins annexés à ce texte qui représentent un mode de réalisation préféré ce celui-ci. La figure 1 est une représentation schématique de la méthode employée selon cette invention pour déterminer si un circuit logique de commutation de courant est stable conditionnellement ou inconditionnellement; et 40 La figure 2 est une trace de Nyquist montrant à quoi ressemble l'impédance 69 20440 2 2012712 d'entrée de modules stables conditionnellement et inconditionnellement et l'effet de la présente invention sur l'impédance d entrée des modules stables conditionnellement. En "se référant maintenant à la figure 1, on teste le circuit des commuta-5 tions de courant 10 avec une ligne de transmission de longueur variable 12 connectée à une de ses entrées 14, un voltmètre électronique 16 et un oscilloscope à rayon cathodique 18 connecté à sa sortie 20. L'entrée 14 du commutateur de courant est connectée à la base du transistor d'entrée 22. Le commutateur a une seconde entrée 24 qui est aussi connectée 1Q à la base du transistor d'entrée 2B. Les deux collecteurs des transistors d'enr -trée 22 8t 26 sont connectés par une résistance 28 à une tension positive de +1, 25 volts à la borne 30, pendant que les émetteurs des transistors sont connectés par la réaiéteftce 32 a_la borné 34 qui a une tension négative de -3v. Les émetteurs des deux transistors 22 et 26 sont aussi connectés à la cathode 15 d'une diode dont l'anode est connectée à la borne 38 et à la masse. Quand les deux transistors d'entrée 22 et 26 sont bloqués, la diode 36 est rendue conductrice par la tension qui lui est appliquée par les bornes 34 et 38. Cependant, quand l'un ou l'autre des transistors 22 ou 28 conduit, la diode 36 est bloquée. Une entrée à niveau/niveaux haut et bas étant relatifs et définissant les ni-20 veaux de tension en binaire), à.:1a borne 14 débloquera le transistor 22 tandis qu'une entrée "bas" à la même borne rendra le transistor 22 bloqué. De la même façon, des entrées "haut" et "bas" sur la borne 24 rendront le transistor 26 débloqué ou bloqué. Le fait que les transistors 22 et 26 soient bloqués ou débloqués contrôle 25 l'état du transistor de sortie 42. La base du transistor de sortie 42 est connectée au collecteur des transistors 22 et 26 et par la diode 40 à la masse. Le collecteur du transistor 42 est connecté directement à la borne 30 de + 1,25 vdlts et son émetteur est connecté à la sortis 20. Pendant que l'un ou l'autre des transistors 22 ou 26 conduit,le transistor 42 est maintenu à son 30 niveau bas par la tension au collecteur des transistors 22 et 26. Quand les deux transistors 22 et 26 sont bloqués, le transistor conduit à son niveau haut à cause de l'élévation de potentiel à sa base. Ainsi, quand on a une entrée "haut à une des deux bornes d'entrée 34 ou 24, on aura un signal de sortie "bas" à la borne de sortie 20 et quand on a une entrée bas sur les deux bornes 35 14 et 24, on aura un signal de sortie haut à la borne 20. Le commutateur de courant est un circuit logique fréquemment utilisé, celui décrit étant un circuit "DU" à sortie déphasée. Un problème des circuits commutateurs de courant est que leur entrée connectée à la base est capacitive tandis que leur sortie à émetteur suiveur est' inductive. Ainsi, la posibilité se 40 produit que quand deux circuits à commutateur de courant ou plus sont connectés 69 20440 3 2012712 un à l'autre, l'entrée de l'un à la sortie de l'autre, pour réaliser une fonction logique, ils seront instables dans des cas particuliers. La figure 2 est une illustration de ce fait. Dans la figure 2, on trouve un diagramme de Ny-quist montrant les diverses possibilités de stabilité pour le circuit logique. 5 La courbe 44 est une courbe typique d impédance d'entrée pour un circuit à commutation de courant stable. Un tel circuit n'oscillerait jamais puisqu'on ne trouve pas une composante négative réelle dans l'impédance d'entrée. Autrement, dit, l'impédance d'entrée n'a pas de résistance négative. D'autre part, la courbe 46 est l'impédance d'entrée d un module stable conditionnellement et contient 10 une composante réelle négative. Si l'entrée de ce commutateur de courant était décalée de telle sorte que la courbe encerclé le point -1, comme indiqué par la courbe 48 en pointillés, le circuit oscillerait . Un décalage pareil pourrait se produire quand le circuit est connecté dans un enregistreur où les sorties inductives d'autres circuits de communication de courant sont connectées à son 15 entrée. Ainsi, une caractéristique d entrée telle que la courbe 46 bien qu'elle paraisse stable à l'environnement qui lui est présenté durant les tests oscillerait dans certaines conditions de charges à l'entrée. On voit de cet exposé qu'il serait souhaitable de savoir si un module de circuit a une composante négative réelle à son entrée. D'habitude, pour déter-20 miner cela, on placerait le module dans un pont de wheatstone et on tracerait l'impédance d'entrée pour des fréquences diverses pour voir si la courbe du circuit coupait l'axe j de la figure 2. Naturellement, la réalisation de ces courbes exige un technicien pour faire le test à pont de wheatstone et beaucoup de temps pour tracer des points sur la courbe pour voir si le circuit est en 25 effet stable conditionnellement. Cela serait presque impossible à faire à grande échelle de production puisque ça prendrait trop de temps. Ainsi, selon la présente invention, une méthode nouvelle et simple est inventée pour réaliser ce test. Cette méthode peut être réalisée rapidement soit par un opérateur adroit soit par un dispositif automatique de détection. 30 En se référant de nouveau à la figure 1, cette méthode implique la conne xion d'une ligne de transmission à longueur variable 12 à une des entrées 14 du module de commutation de courant 10 en test et en même temps le branchement d'un voltmètre 1S et/ou un oscilloscope 18 à la sortie du circuit. La longueur de la ligne de transmission variable est changée afin de changer la charge qui 35 apparait à l'entrée 14 du circuit de commutation de courant 10. Ainsi, la longueur est changée, parait inductive ou capacitive à la fréquence fo, à laquelle l'impédance d'entrée 46 d'un module stable conditionnellement prend la valeur la plus négative de composante réelle. Quand la longueur 1 de la ligne de transmission est entre zéro et 1/4 de la longueur d'onde à la fréquence fo, 40 l'impédance présentée à l'entrée sera inductive et à un certain point, entre 69 20440 4 2012712 □ et 1/4 ds la longueur d'onde annulera exactement 1 impédance capacitive -jXO du module. Ainsi, la courbe d'entrée d'un module stable conditionnellement 46 sera décalée de telle sorte qu'elle encercle le point 0 sur la courbe comme la courbe en pointillés 40. Cela forcera le module à osciller et à produire 5 un signal qui est détectable à la borne de sortie 20 du module 1Q. Ce signal d'oscillation peut ensuite être détecté par le voltmètre 16 ou l'oscilloscope 18, ce qui indique que le module est stable conditionnellement et qu'il est ainsi inutilisable. Il est évident que ce test se fait facilement. Tout ce que l'opérateur 10 doit faire c'est accrocher une ligne de transmission 12 et l'oscilloscope ou le voltmètre au module, 10 et varier la longueur 1 de la ligne de transmission an examinant l'oscilloscope pour un chagement de la sortie. Ainsi, un technieian non spécialisé peut faire ce test. Les lignes de transmission utilisées peuvent âtre des lignes de transmission variables employant de l'air comme diélectrique 15 tel que celle utilisant une ligne de transmission variable dont la longueur peut âtre changée en déplaçant un piston en avant et en arrière. Ainsi, pour changer l'impédance, on n'a qu'à déplacer le piston en avant et en arrière pour varier la longueur de la ligne de transmission dans la gamme voulue. Cette Biêthode simple peut être effectuée rapidement, ce qui permet de tester plusieurs 20 modules en très peu de temps. La réalisation illustrée de la présente invention implique de tester un module qui a une caractéristique capacitive. Il est évident qu'on peut également employer l'invention pour un module à caractéristique d'entrée inductive puisque la ligne de transmission à longueur variable peut être changée afin de 25 paraître capacitive à la fréquence nécessaire puisque un adapteur en court-circuit apparaîtra capacitif quand sa longueur varie entre 1/4 et la moitié de la longueur d'onde de la fréquence à laquelle un module pourrait devenir instable. De plus, si un certain degré d'instabilité est acceptable, le test peut 30 être effectué avec une ligne de transmission qui est terminée par une résistance qui déplacera le point d'oscillation tel que le circuit n'oscillera pas si la stabilité du circuit se trouve entre les limites d'acceptabilité. Par ailleurs, le test du circuit peut être effectué en branchant le dispositif à impédance complexe variable en l'occurrence la ligne de transmission 35 à la sortie du circuit à tester* Bien que l'on ait décrit dans ce qui précède et représenté sur les dessins les caractéristiques essentielles de l'invention appliquées à un mode de réalisation préféré de celle-ci, il est évident que l'homme de l'art pourrait y apporter toutes formes de modifications de forme ou de détail qu'il juge utiles 40 sans pour autant sortir de l'esprit et ds le portée de l'invention. 69 20440 5 2012712 REVENDICATIONS 1. - Procédé de test de circuits permettant de déterminer si la stabilité dudit circuit est conditionnelle ou inconditionnelle, caractérisé en ce que des dispositifs à impédance complexe variable sont connectés audit circuit 5 à tester et que ladite impédance est modifiée tandis que l'oscillation dudit circuit à tester est mesurée. 2.- Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les dits dispositifs à impédance complexe variable sont connectés à l'entrée du circuit à 10 tester. 3.- Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les dits dispositifs à impédance complexe variable sont connectés à la sortie du circuit à tester. 15 4.- Procédé selon les revendications 2 ou 3 caractérisé en ce que les dits dispositifs à impédance complexe sont des tronçons de ligne de transmission. 5.- Procédé de test'de circuit salon la revendication 4 caractérisé en 20 outre en ce que ladite ligne de transmission a une extrémité reliée au circuit à tester tandis que l'autre est court-circuitée et que la longueur de ladite ligne est modifiée par déplacement dudit court-circuit, jusqu'à obtention d'une oscillation dudit circuit à tester.