Computer Science and Engineering

FÖRBEREDELSER INFÖR MÄTNINGEN:

• 1: Kretskort
  Vad ska göras: En kretskortslösning som ska godkännas av handledaren.
  När: Lösningen ska vara godkänd minst dagen före mätningen så att eventuella ändringar hinner implementeras.
  

• 2: Testplan
  Vad ska göras: Skriv testplan inkl. tidsdiagram för de olika testfallen.
  När: Testplanen ska presenteras för handledaren i början av mättillfället, så att ev. frågetecken kan rätas ut innan ni påbörjar mätningarna.
  

FRAMTAGNING AV TESTKORT :

Nedan följer en kort beskrivning över vad ni behöver tänka på samt hur ni ska gå tillväga när ni ska tillverka kretskortet som chipset ska sitta på. Läs följande instruktion och planera sedan det kretskort ni ska tillverka. Gå sedan igenom er kretskortslösning med er handledare och försäkra er om att ni inte glömt något. Kretskortslösningen ska innehålla alla komponenter (det tillverkade chipset, avkopplingskapacitanser, ev. buffertar, etc) och kontakter. Kontakterna är både de som krävs för inkoppling av Vdd/Gnd samt de som krävs för inkoppling av logikanalysator och mönstergenerator.

De moment som ni ska genomföra kan delas in i följande delar:

• 1. Praktiska moment och komponenter
  • 1.a Lödning
  • 1.b Komponenter
• 2. Placering av komponenter på kretskortet
  • 2.a Fysiska aspekter
  • 2.b Pin assignment
  • 2.c Anslutningar för logikanalysatorn och mönstergeneratorn
• 3. Mätinstrument
• 4. Felsökning
• 5. Övrigt

1.a Lödning
En central sak för testkortsframtagning är lödning. Som alla (?) vet ska man varmlöda för att få bra kontakt mellan två kontaktytor. Att varmlöda innebär att man med hjälp av lödkolven värmer upp de ytor som ska ha kontakt. När ytorna är tillräckligt varma kommer tennet att smälta och fästa de två ytorna. Så fort tennet flutit ut för ni bort lödkolven och torkar av spetsen med den fuktade svampen. En bra lödning ska vara blank, jämn och inte innehålla överdrivet mycket tenn. Den sista egenskapen är speciellt viktig då mycket tenn ökar risken för kortslutning.
      En annan sak som man ska tänka på är att man inte löder direkt på benen på integrerad krets då denna kan skadas; använd sockel. När man löder fast benen på en kondensator kan denna snart börja "svettas", så man försöker minimera tiden för lödningen för att undvika att förstöra den.

1.b Komponenter
I labbet har vi tydligt markerat platserna för de olika komponenterna som ni kommer att behöva till testkortet. Nedan beskrivs helt kort vad de olika komponenterna ska användas till.

• Stiftlister: Stiftlister ska ni använda till kontaktdonen för både logikanalysatorn och mönstergeneratorn. I fallet med logikanalysatorn är det viktigt i felsökningssyfte att även ha möjligheten att kontrollera indata till chipset. Så för varje pin på chipset är det viktigt att ni har möjlighet att skicka in signal samt läsa av signalen.
• PLCC-sockel: Chipsen kommer att sitta i en PLCC-sockel som sätts fast på kretskortet (löd inte fast sockeln när chipset sitter i den).
• DIL-sockel: DIL-kapslar ska sitta i en DIL-sockel (löd inte fast sockeln när DIL-kapslen sitter i den).
• Labbhylsor: För kraftanslutning används labbhylsor. Dessa har ben som är större än hålen på mönsterkortet, så därför måste man vidga hålen med hjälp av borren i labbet. Tänk efter före om ni behöver skilda spänningsnivåer för olika delar, t.ex. IO-delen och chips-delen, eller om ni behöver skilda spänningspinnar för att kunna mäta effekt för olika delar; endast i dessa fall behövs multipla labbhylsor .
• PCB-distanser: PCB-distanser är gummiben som gör att kretskortet kan placeras på distans från underlaget.
• Kapacitanser/kondensatorer: Vi kommer i denna kurs först och främst att använda kapacitanser/ kondensatorer för avkoppling, d.v.s. att vi, som ni alla vet, kopplar in en kapacitans mellan Vdd och jord för att få en stabilare kraftdistribution. När det gäller avkopplingskapacitanser är det viktigt att dessa inte placeras så långt ifrån komponenten som drar ström; tvärtom placera dem nära chipset.

2. Placering av komponenter på kretskortet

2.a Fysiska aspekter
Det man ska tänka på när man placerar ut sina komponenter är främst 1) avkopplingskapacitansen, 2) induktansen som uppstår p.g.a. returvägen samt 3) crosstalk (överhörning):

1. Som vi nämnde tidigare ska avkopplingskapacitansen placeras nära det som drar ström. För en korrekt placerad avkopplingskapacitans slipper strömmen gå genom en lång ledare vilket skulle medföra en stor resistans.
2. För att undvika problem med induktans så ska Vdd- och jordledningarna placeras tätt intill varandra för att reducera signaloscillationer.
3. Crosstalk uppstår när man har parallella signalledningar, så enklaste sättet att undvika detta är hålla ledningar vinkelrätt mot varandra. Dock är detta ofta svårt att genomföra i verkligheten, så för parallella signalledningar kan en ökad separation mellan ledningarna vara den bästa metoden mot crosstalk.

2.b Pin assignment
Ni klarar er inte utan en "pin assignment" för den design som ni ska mäta på; försäkra er om att ni har den tillgänglig antingen från rapporten eller via handledaren. När ni löder sockeln måste ni också ta reda på hur pinnarna är kopplade eftersom pin-layouten inte är densamma som för kapseln. Till sist, tänk på hur chipset ska sitta i sockeln: det finns en ofasad kant på chipset som måste sitta på ett speciellt hörn på sockeln. Vidare tänk på hur chipset sitter i sockeln och att ni löder rätt hörn!

2.c Anslutningar för logikanalysatorn och mönstergeneratorn
Som nämnts tidigare ska ni se till, i felsökningssyfte, att ni kan kontrollera vilka data mönstergeneratorn skickar till chipset; detta görs genom att använda logikanalystorn. Alla anslutningar sker parvis Gnd/signal; därför använder ni tvåraders stiftlister där ena sidan är kopplad till jord.
      För både logikanalysator och mönstergenerator gäller att grå sladdar är jord och signalsladden har färg enligt resistans-färgkodning. Denna färgkodning återfinns i alla gränssnitt för att det ska vara enklare att sätta upp mätning och genomföra felsökning.

3. Mätinstrument
När ni ska mäta på chipet har ni:

1. en mönstergenerator (PG)
2. en logikanalysator (LA)
3. ett oscilloskop

Här kommer en kort beskrivning av vanligt förekommande frågor angående logikanalysatorn: Först skapas block vilket är en sekvens av data. Man kan ha flera block som loopas om och om igen. Därtill kan man ha ett initialblock som bara körs en gång för att initera kretsen och sedan körs ett annat block i en oändlig loop. För varje block specifieras datagrupper. Dessa datagrupper kan döpas till vad ni anser bäst beskriver datamönstret. Datagrupperna kan som mest i "full" innehålla 16 bitar och i "half" 8 bitar. Minsta antal bitar för en datagrupp är naturligtvis 1 bit.

4. Felsökning

Det ni kan kolla efter när ni felsöker är ofullständiga signalsving, vilket kan bero på spänningsdelning antingen inuti chipset eller på testkortet. Långa stig/falltider är ett tecken på dålig drivning/stor kapacitiv last.
      För att underlätta felsökningen bör ni använda olika färger på sladdarna. Reservera svart och rött för matningsspänningar och använd övriga färger för signalerna. Använd gärna flera olika färger för signalerna så blir felsökningen lättare.

5. Övrigt

Om ni har en konstruktion som utnyttjar bi-directional-pinnar behöver ni en tri-state-krets på testkortet. Mönstergeneratorn har ingen funktion för att ställa en utgång i hi-Z.