Geração automática de padrões para teste estrutural de circuitos analógicos

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Zilch, Lucas Bernardo
• Orientador(a): Balen, Tiago Roberto
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Circuitos integrados; Geração automática de vetores; Circuitos analógicos
• Palavras-chave em Inglês: test; Fault dictionary; Test vectors; Fault coverage; Automated vector generation
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/224888

Os vultuosos incrementos de complexidade e de funcionalidade que os circuitos eletrônicos atuais apresentam em relação aos seus antecessores deram-se através da miniaturização dos componentes. Essa redução das dimensões incrementou os desafios impostos pelas etapas de projeto e fabricação, aumentando, por consequência, a importância da etapa de teste. Ao mesmo tempo em que os testes precisam ter boa qualidade, apresentando elevadas coberturas de falhas e baixa yield loss, o custo também é um fator primordial a ser levado em consideração. A metodologia de teste baseado em especificação se mostra como uma opção mais cara que a de teste baseado em defeitos. Entretanto, o ônus da opção mais barata está no possível decréscimo da qualidade do teste e da maior dificuldade na determinação das melhores configurações de testes a serem utilizadas. Nesse contexto, nota-se que os circuitos analógicos estão atrás dos digitais quando o assunto é a determinação dessas configurações de teste, pois, enquanto os circuitos digitais possuem, já há bastante tempo, ferramentas para determinação de vetores de teste otimizados, essa determinação, para testes analógicos, ainda não é totalmente automatizada (KABISATPATHY; BARUA; SINHA, 2005). De posse dessas informações, o presente trabalho consiste no desenvolvimento de uma ferramenta que vise amenizar essa discrepância entre circuitos analógicos e digitais. A ferramenta foi desenvolvida em MATLAB de modo a automatizar simulações SPICE de circuitos e, por fim, também de forma automatizada, analisar todos os resultados e chegar na conclusão de quais configurações de testes correspondem ao conjunto mais otimizado para aquele circuito dentro das condições simuladas. Nessa ferramenta, deve-se entrar com a descrição SPICE do circuito e do modelo de falhas que se deseja adotar, sendo esse composto por falhas paramétricas e catastróficas, cujas respectivas impedâncias e desvios são escolhidas pelo usuário. A ferramenta desconsidera que uma falha possa mascarar a outra e, por isso, cria uma descrição SPICE do circuito para cada uma das falhas de maneira individual. Através da simulação de todos os circuitos com falha e do circuito fault free, juntamente com a posterior comparação dos resultados, a ferramenta cria o dicionário de falhas. Esse dicionário contém as informações de quais falhas podem ser detectadas em cada um dos nós e para cada um dos possíveis sinais de entrada. Com ele, a ferramenta determina quais são as coberturas de falhas nos nós e qual o melhor conjunto testes. As funcionalidades da ferramenta foram avaliadas através de estudos de caso que consistiram na determinação de configurações de teste otimizadas para um amplificador totalmente diferencial de dois estágios e um filtro passa-baixas de segunda ordem composto pela conexão de dois estágios de primeira ordem em cascata. No primeiro caso, o amplificador apresentou cobertura de falhas máxima de 63,88%, porém com auxílio de funcionalidades da ferramenta, observou-se, que utilizando um nó interno do circuito como nó de teste, essa cobertura de falhas é aumentada para 73,22%. No segundo caso, do filtro passa-baixas de segunda ordem, a cobertura de falhas alcançada foi de 87,15%. Subsequentemente, foram investigadas as possibilidades de execução de um teste transiente adicional e da execução de testes nos amplificadores do circuito em malha aberta, ambas as análises buscavam o aumento da cobertura de falhas.