Hans-Joachim Wunderlich

Dieses Buch thematisiert die Zuverlässigkeitsbewertung mechatronischer Systeme, speziell in frühen Entwicklungsphasen. Herausforderungen hierbei sind vor allem die ganzheitliche Betrachtung über die Domänen Mechanik, Elektronik und Software sowie unsichere bzw. unvollständige Daten. Neben der domänenübergreifenden Betrachtungsweise werden zudem Themenaspekte in den einzelnen Domänen vertieft, die zur Zuverlässigkeitsbewertung in frühen Entwicklungsphasen dienen.

Mit dem vorliegenden Lehrbuch werden erstmalig in deutscher Sprache der prüfgerechte Entwurf und der Test hochintegrierter Schaltungen in umfassender Weise behandelt. Das Werk wendet sich an alle, die in Studium, Lehre, Forschung und Entwicklung Kenntnisse auf diesem Gebiet erwerben oder vertiefen möchten. Insbesondere erhält der Schaltungsentwickler einen Überblick über die Maßnahmen, die zur Verbesserung der Testbarkeit seiner Schaltung beitragen können; der Entwickler von Entwurfssystemen findet zahlreiche, teilweise neue Algorithmen und Verfahren für den automatisierten Entwurf testbarer Schaltungen und für die zugehörige Testerzeugung. Die Verfahren werden in einem einheitlichen theoretischen Rahmen vorgestellt. Bei dieser einheitlichen Modellierung der Schaltung und der Algorithmen bleibt jedoch stets die Verbindung zur konkreten technischen Realisierung gewahrt.

Die Arbeit behandelt den Selbsttext hochintegrierter digitaler Schaltungen mit zufällig erzeugten Mustern. Es wird ein neues Verfahren vorgestellt, um die Wahrscheinlichkeit abzuschätzen, mit der ein Fehler durch ein zufällig erzeugtes Muster erkannt wird, und um darauf aufbauend die notwendige Zahl von Zufallsmustern zu bestimmen. Beim konventionellen Zufallstest benötigen viele Schaltungen unwirtschaftlich große Mustermengen. Um dieses Problem zu lösen, wird eine Methode vorgeschlagen, für Zufallsmuster solche optimalen Verteilungen zu bestimmen, die eine besonders hohe Fehlererfassung erwarten lassen. In vielen Fällen kann so die nötige Musterzahl um mehrere Größenordnungen gesenkt werden. Zur Ausführung eines einfachen Selbsttests wird ein Modul vorgestellt, der auf dem Chip integriert werden kann und im Testmodus die Muster mit den geforderten Verteilungen erzeugt. Der Mehraufwand an Schaltelementen für den Selbsttest mit optimierten Zufallsmustern ist mit dem herkömmlichen Zufallstest vergleichbar. Aufgrund der behandelten Verfahren kann daher die Klasse der Schaltungen vergrößert werden, die mit Zufallsmustern selbsttestbar sind, ohne daß signifikante Mehrkosten anfallen.