uwagi profesora andrzeja filipkowskiego
Post on 19-Jan-2016
52 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
Politechnika Śląska
Odpowiedzi na Odpowiedzi na uwagi recenzentówuwagi recenzentów
Topologiczna Topologiczna Analiza i Analiza i
Diagnostyka Diagnostyka Układów Układów
AnalogowychAnalogowych
Janusz StarzykJanusz Starzyk
Politechnika Śląska
Uwagi: W rozdziale 4.1 trudno wywnioskować jak dokonać dekompozycji, analizy i zbadania układu dla punktu pracy z elementami o charakterystykach wykładniczych (jak diody i tranzystory bipolarne) czy kwadratowych (tranzystory MOS) .
Natomiast dla danego punktu pracy i małych sygnałów dynamiczny układ zlinearyzowany bardzo dobrze nadaje się do zastosowania podanych metod topologicznych.
Odpowiedzi: W rozdziale 4.1 zawarte sa warunki konieczne i prawie wystarczające do tego by dowolny podukład mógł być uznany za wolny od uszkodzeń oraz warunki wzajemnej testowalności takich podukładów jak i procedura identyfikacji uszkodzonych podukładów, w tym również tych niedostępnych pomiarowo.
Ponieważ warunki te oparte sa o prawa Kirchoffa i nie zakładają liniowego przybliżenia układu równań układu, to można je stosować zarówno do układów liniowych jak i nieliniowych.
Uwagi Profesora Andrzeja Filipkowskiego
Politechnika Śląska
Reprezentacje Topologiczne Układów Elektronicznych
Cut set R2
R3
Qt
Q2
3
R7
R8
R1
R5
R4
R13
R12
R9
R11
R10
VEE
C1
Q36
Q4
R6
C2
C3
9
C4
VCC
10
0
11
8
5
2
74
Cut set R2
R3
Qt
Q2
3
R7
R8
R1
R5
R4
R13
R12
R9
R11
R10
VEE
C1
Q36
Q4
R6
C2
C3
9
C4
VCC
10
0
11
8
5
2
74
Oryginalny układ i układ zdekomponowany
22I
2S
910I
3S
31I
32I
35I
1
5
2
4S 9S
45I
8S
787I
55I
51I
57I
5S
10
10
6S61I
65I
610I
7S 71I
R10
VCC
1
0
Q4
R695
1
R13
R9C4
0
R7
R5
R12
Q36
C3
5
8
7
0
1
R8
R11
C2
0
R4C1
0
5
R2
Q2
R3
Qt
R1
VEE
0
2
22I
2S
910I
3S
31I
32I
35I
1
5
2
4S 9S
45I
8S
787I
55I
51I
57I
5S
10
10
6S61I
65I
610I
7S 71I
R10
VCC
1
0
Q4
R695
1
R13
R9C4
0
R7
R5
R12
Q36
C3
5
8
7
0
1
R8
R11
C2
0
R4C1
0
5
R2
Q2
R3
Qt
R1
VEE
0
2
Podział układu przez dowolne rozcięcia
Politechnika Śląska
Assume that are all the decomposition nodes
and the current incident to a common node
Lemma 4.2 [201]. Mutual-Testing Condition (MTC)
A necessary and almost sufficient condition for to be fault-free is that
(4.7)
i.e., the currents incident to the common node c computed by using the measured voltages and nominal parameter values must satisfy KCL.
Uwagi Profesora Andrzeja Filipkowskiego
iM
0, iM
cc tvhti iiMiM
ttvht
iiM
Jii
Mc
,0, 0
c
2w
1ma
2a
1a
ka
2mb
2b
lb
1b 1w mkw
pw
kjS
1jS
2jS
c
2w
1ma
2a
1a
ka
2mb
2b
lb
1b 1w mkw
pw
kjS
1jS
2jS
tiiM
c
Politechnika Śląska
4.1.2. Identyfikacja uszkodzonych rejonów
Uwagi Profesora Andrzeja Filipkowskiego
X1X3
S1S2
S3
S4
12
0
4
X2
x4
x53
S4
X1X3
S1S2
S3
S4
12
0
4
X2
x4
x53
S4
Z równań w węzłach 0 i 3
Możemy obliczyć x1 i zweryfikować ze S1 nie ma uszkodzeń. Następnie z równań w węzłach 1,x1,2,x3,x5 możemy obliczyć x2,x3,x4,x5 i zweryfikować ze S2 i S3 nie maja uszkodzeń
0),( 01
110
10
11 S
XMXMnode
Snode tvhI SS
0),( 01
113
13
11 S
XMXMnode
Snode tvhI SS
Załóżmy ze możemy zmierzyć napięcia w węzłach x0-x4 i ze rejon S4 jest uszkodzony
Politechnika Śląska
Pytania?
Politechnika Śląska
Mankamenty rozprawy: 1) Autor skupił sie na analizie i diagnostyce układów pomijając problemy syntezy takie jak optymalizacje rozmieszczenia elementow oraz połączeń.
•Metody syntezy sa ważnym aspektem stosowania metod topologicznych do projektowania układów. •Tym metodom poświęcona była moja praca doktorska. •W jednej z moich późniejszych prac nad układami scalonymi opracowałem metodę symbolicznego layoutu w układach scalonych, w której zająłem sie optymalizacja rozmieszczenia parametrów. "Decomposition Approach to a VLSI Symbolic Layout with Mixed Constraints", Proc. IEEE Int. Symp. Circuits and Systems (Montreal, 1984). pp. 457-460. •Jednak w pracy habilitacyjnej skoncentrowałem sie na dwóch nurtach
mojej działalności po doktoracie: analizie i diagnostyce topologicznej.
Uwagi Profesora Jerzego Rutkowskiego
Politechnika Śląska
Mankamenty rozprawy:
2) W pracy pominięto narzędzia diagnostyki układów jak metody sztucznej inteligencji takie jak sieci neuronowe czy obliczenia ewolucyjne.
3) Należało wspomnieć o istnieniu metod testowania specyfikacji projektowych.
4) Opis metod słownikowych ograniczony jest do podrozdziału 4.6.
Całkowicie zgadzam się z uwagami Profesora Rutkowskiego dotyczącymi pominiętego w pracy materiału na temat metod sztucznej inteligencji, metod testowania specyfikacji projektowych, czy tez ograniczonego potraktowania słownikowych metod testowania układów. Wszystkie jego uwagi bardzo trafnie charakteryzują to czego w pracy nie ma.Celem pracy było przedstawienie mojego dorobku, opis znaczenia osiągniętych wyników i wpływu na literaturę światową w okresie, kiedy prace te powstawały. Praca nie jest wiec miarodajnym przeglądem metod topologicznych na świecie, a w
szczególności najnowszych trendów w diagnostyce ukladow.
Uwagi Profesora Jerzego Rutkowskiego
Politechnika Śląska
Mankamenty rozprawy:
5) Autor zdaje sie nie zauważać późniejszych doniesień literaturowych, brak porównania z innymi, nie-topologicznymi metodami diagnostycznymi, w szczególności w latach dziewiędziesiatych i początku XX wieku.
6) Szczególnie dziwi brak cytowan polskich autorów.
Z konieczności skoncentrowałem się na najważniejszych (publikowanych w międzynarodowych czasopismach) moich wynikach w dziedzinie analizy i diagnostyki topologicznej. Z tego tez względu nie ma w pracy szerszego omówienia metod diagnostycznych jak ani tez późniejszych doniesień literatury. Dotyczy to również cytowania autorów Polskich pracujących w dziedzinie diagnostyki układów. Zdaje sobie sprawę z olbrzymiego dorobku polskich naukowców w dziedzinie diagnostyki, zwłaszcza Prof. Zielonki, Prof. Tadeusiewicza, czy tez Profesorów Macury i Rutkowskiego. W mojej pracy cytuje ich publikacje naukowe, chociaż przyznaje ze wykaz ten mógłby być obszerniejszy, zwłaszcza gdyby praca miała charakter bardziej przeglądowy.
Uwagi Profesora Jerzego Rutkowskiego
Politechnika Śląska
Pytania?
Politechnika Śląska
•W sekcji 3.6.2 nie jest wyjaśniony proces iteracyjny i nie wiadomo dlaczego W0 ze wzoru (3.88) jest utożsamiane z W ze wzoru (3.91).
Celem metody przedstawionej w sekcji 3.6.2 na stronie 57 nie jest zasadniczo analiza układu nieliniowego metodą Newtona-Raphsona, (chociaż do takiej analizy ta metoda nadaje się doskonale), ale analiza zlinearyzowanego i zdekomponowanego dużego układu. Nie ma tam wiec dyskusji procesu iteracyjnego.Wykorzystałem właściwości wrażliwości wielkoprzyrostowej, (wzór Woodbury’ego) by określić wynik analizy jako zmianę rozwiązania układu nominalnego poprzez zmianie parametrów kluczy. Prowadzi to do bardzo prostej koncepcyjnie interpretacji podstawowej idei Krona dotyczącej diakoptyki układów.
Uwagi Profesora Michała Tadeusiewicza
Politechnika Śląska
•Each subnetwork can be described by a vector equation
(3.81)
where the independent variables represent either nodal
voltages or branch currents.
Uwagi Profesora Michała Tadeusiewicza
T1
T2
T3
T4
T1
T2
T3
T4T4
f2f1
T1
T2
T3
f4f3
T4
f5
f2f1
T1
T2
T3
f4f3
T4
f5
T4
f5
si = yg ii ,...,2,10
yi
Politechnika Śląska
•If two nodes j and m are connected by an ideal switch f, an unknown current is added to equations and the subnetwork equations are augmented by an additional equation
the value F is 0 for the open switch and 1 for the closed switch. The system of nonlinear equations is solved through Newton-Raphson iterative process using the following equation:
where is a vector of the incremental changes in the k-th iteration and n is the number of unknown currents and voltages plus the number of switches.
Uwagi Profesora Michała Tadeusiewicza
i f
01 iFFvv mj f
0 = yg
kkk
yg = yy
yg
ky 1n
Politechnika Śląska
•The Jacobian of the system equations has the following form:
when all switches are open , the coefficient matrix becomes block triangular
Uwagi Profesora Michała Tadeusiewicza
IFFFFy
g
y
gy
g
IFFFF
T
T
T
y
ygT
s
ss
s
s
ss
k
21
22
2
11
1
21
22
11
0iF
Politechnika Śląska
0000
F
k
F
k ygWyX
•We will call this a nominal case with the system equation
Uwagi Profesora Michała Tadeusiewicza
I
T
T
T
T
ss
22
11
0
000 WXT Where
and
This nominal system can be easily solved as W0=W (notice that W0 is different at each iterative step) and
WTX
I
TT
TT
TT
T
sss
100
11
21
21
2
11
11
1
10
kygW 0
Politechnika Śląska
•From Woodbury’s formula
where z is obtained from the auxiliary system
Thus, to reconnect the blocks to a single network we must change the interconnecting switch values from 0 to 1, therefore = I and the size m of the auxiliary system is equal to the number of switches, thus
This must be repeated in each iteration of the Newton-Raphson process
Uwagi Profesora Michała Tadeusiewicza
zPTXX 100
WTQzPTQ TT 10
10
1
01
1
XQzy
g Ts
ii
i
iTi
Politechnika Śląska
•Nie jest wyjaśniony proces iteracyjny i nie wiadomo dlaczego W0 ze wzoru (3.88) jest utożsamiane z W ze wzoru (3.91).
•Ponieważ zmieniane sa jedynie wartości kluczy, to nie wpływa to na wartość wektora wymuszeń, stad zakłada się ta sama wartość prawej strony układu równań (3.88) i (3.91) W0 = W.
•W metodzie Newtona-Raphsona należy powtórzyć cala operacje złożenia w każdym kroku iteracyjnym. Wówczas oczywiście prawa strona układu równań może być inna w każdym kroku iteracyjnym.•Chciałbym dodać ze metoda ta została opublikowana w 1992 r w IEE Proc. Part G Circuits, Devices and Systems.
Uwagi Profesora Michała Tadeusiewicza
Politechnika Śląska
•Poza wymienionymi wyżej osiągnięciami na uwagę zasługuje zastosowanie analizy wrażliwościowej w połączeniu z dekompozycja układu do obliczania uszkodzeń parametrycznych (p.4.3). •Wadą proponowanego podejścia jest jednak trudny do spełnienia w praktyce warunek dostępności pomiarowej do węzłów dekompozycji.
•Zgadzam się ze warunek dostępności węzłów w przedstawionym w sekcji 4.3.1 o testowaniu wrażliwościowym z dekompozycja jest trudny do spełnienia, co zmniejsza praktyczną użyteczność tej metody.
Uwagi Profesora Michała Tadeusiewicza
Politechnika Śląska
•Assume that all decomposition nodes can be accessed for measurements.
Uwagi Profesora Michała Tadeusiewicza
0184924623
1
2
3
4
5
368
sensitivity decomposition
cpu
time
in s
econ
ds (
log)
number of elements in the circuit
0184924623
1
2
3
4
5
368
sensitivity decomposition
cpu
time
in s
econ
ds (
log)
number of elements in the circuit
Bordered block diagonal sensitivity matrix of three-level decomposition
and CPU time at testing stage
Politechnika Śląska
Inne usterki pracy:
Zarzut ze Twierdzenie 4.4 nie ma formalnej struktury twierdzenia
Twierdzenie 4.4 na stronie 82 powinno zawierać tylko pierwsze zdanie, które brzmi:
„For a testable network all the corners must be the injection nodes.” Pozostała cześć tego paragrafu zawiera wyjaśnienie znaczenia tego twierdzenia w ustalaniu warunków topologicznych testowalności – zgubienie w druku znaku przejścia do nowej linii doprowadziło do dodatkowej nieczytelności samego twierdzenia.
Uwagi Profesora Michała Tadeusiewicza
Injection nodes
Reduced cut-set
Bottleneck
Paths from injection nodes
Injection nodes
Reduced cut-set
Bottleneck
Paths from injection nodes
Politechnika Śląska
Pytania?
Politechnika Śląska
•Tabelka 3.1 dotyczy programów opracowanych przed 1988 rokiem (działających np. na komputerach Sun-3/60) i ma znaczenie raczej archiwalne. •Podobna uwaga dotyczy omówionego już rys. 4.13. przedstawiającego porównanie czasów testowania z analizą wrażliwościową w połączeniu z dekompozycja układu.
•Jak Profesor Wesołowski słusznie stwierdza, duża cześć mojej pracy habilitacyjnej zawiera materiał archiwalny. •Jest tak dlatego, ze praca przedstawia moj dorobek za okres prawie 30 lat, dlatego pewne sformułowane w niej wyniki mogą wydawać sie mniej znaczące z perspektywy lat.
•Jednak wyniki te były znaczące w czasie kiedy powstawały.
Uwagi Profesora Krzysztofa Wesołowskiego
Politechnika Śląska
•Dotyczy to np. czasu obliczeń opracowanych przeze mnie metod analizy i programów komputerowych. •Cytowane przez Prof. Wesołowskiego wyniki w tabeli 3.1 zostały uzyskane podczas mojego stażu naukowego w Laboratoriach Bella w Homedale NJ (1991) używając ich najnowszych narzędzi komputerowych. •Uzyskane przeze mnie wyniki były w tym czasie kilkaset razy szybsze od wyników programów komputerowych stosowanych w Bell Labs.
Uwagi Profesora Krzysztofa Wesołowskiego
Table 3.1Performance comparisons
circuitname
number of time in sec
lines elements nodes Connect Advice
net16_1net16_8
net136_1net136_8net528_1net528_8
1616
136136528528
32256272
217610568448
18130138
1090530
4226
88
121255
5598
102477298
2593
Politechnika Śląska
•Mimo olbrzymiego postępu technik komputerowych i szybkości działania komputerów, analiza i testowanie układów analogowych jest nadal bardzo kosztowna. Nie można się wiec dziwić, gdy czas analizy takich układów liczy się w sekundach czy minutach.
•Chciałbym tutaj podać przykład układu 16-to bitowego przetwornika cyfrowo-analogowego zaprojektowanego przeze mnie dla Sarnoff Research Labs. w technice scalonych układów analogowo-cyfrowych w skali 130nm. •Układ ten zawierał ponad 80 tys. tranzystorów i czas pojedynczej analizy tego układu programem HSpice w 2003 r. wynosił 3 tygodnie.
•W projektowaniu dużych sieci neuronowych, nadal podstawowymi ograniczeniami sa czas symulacji komputerowej i wielkość pamięci.
Uwagi Profesora Krzysztofa Wesołowskiego
Politechnika Śląska
Uwagi szczegółowe:
Ograniczoność dostępu do punktów pomiarowych – związek z technikami BIST i dodatkowych ścieżek sygnału ułatwiających test.
•Wprowadzenie dodatkowych ścieżek pomiarowych i zmiana konfiguracji układu na czas testu, powszechnie stosowana w testowaniu układów cyfrowych, jest mniej chętnie widziana w układach analogowych ze względu na wprowadzenie elementów pasożytniczych do ścieżek sygnałowych.•Z drugiej strony, bogactwo informacji otrzymanej z pomiarów analogowych jest większe niż w układach cyfrowych (o odpowiedziach zerojedynkowych) i zależy od precyzji pomiaru i tolerancji parametrów.
•Zgadzam się ze praca zawiera jedynie główne wyniki podając twierdzenia i lematy bez dowodów z odnośnikami do moich publikowanych wcześniej prac: jest to wynikiem ograniczeń objętościowych publikowanej pracy habilitacyjnej.
Uwagi Profesora Krzysztofa Wesołowskiego
Politechnika Śląska
Pytania?
•Podsumowując, chciałbym raz jeszcze serdecznie podziękować wszystkim recenzentom za ich trud włożony w recenzje mojej pracy habilitacyjnej, oraz wnikliwe obserwacje i uwagi dotyczące prezentowanego przeze mnie materiału.
Politechnika Śląska
1) J. A. Starzyk, "Signal Flow‑Graph Analysis by Decomposition Method", IEE Proc. on Electronic Circuits and Systems, No. 2, April 1980, pp.81‑86. 2) J. A. Starzyk and E. Sliwa, "Hierarchic Decomposition Method for the Topological Analysis of Electronic Networks", Int. Journal of Circuit Theory and
Applications, vol.8, 1980, pp.407‑417. 3) J. A. Starzyk, "Topological Analysis of Large Electronic Circuits", Prace Naukowe, Elektronika, No. 55, WPW, Warszawa, 1981, (in Polish), 184 pp. 4) J. A. Starzyk and J. W. Bandler, "Multiport Approach to Multiple-Fault Location in Analog Circuits", IEEE Trans. on Circuits and Systems, vol. CAS-30,
1983, pp.762-765.5) J. A. Starzyk and E. Sliwa, "Upward Topological Analysis of Large Circuits Using Directed Graph Representation", IEEE Trans. on Circuits and Systems,
vol. CAS‑31, 1984, pp.410‑414.6) J. A. Starzyk, R. M. Biernacki and J. W. Bandler, "Evaluation of Faulty Elements within Linear Subnetworks", Int. Journal of Circuit Theory and
Applications, vol.12, 1984, pp.23-37.7) Salama A.E., Starzyk J.A. and Bandler J.W., "A Unified Decomposition Approach for Fault Location in Large Analog Circuits", IEEE Trans. on Circuits
and Systems, vol. CAS‑31, 1984, pp.609-622.8) Starzyk J.A. and Konczykowska A., "Flowgraph Analysis of Large Electronic Networks", IEEE Trans. on Circuits and Systems, vol. CAS‑33, pp.302-315,
1986. 9) J. A. Starzyk and A. El-Gamal, "Fault Location by Nodal Equations" in Analog Methods for Circuit Analysis and Diagnosis, edited by T. Ozawa, Marcel
Dekker, Inc., New York, 1988. 10) G. N. Stenbakken and J. A. Starzyk, "Diakoptic and Large Change Sensitivity Analysis", IEE Proc. G, Circuits, Devices and Systems, vol. 139, no.1, 1992,
pp.114-118.11) J. A. Starzyk and H. Dai, "A Decomposition Approach for Testing Large Analog Networks," Journal of Electronic Testing - Theory and Applications,
no.3, 1992, pp.181-195.12) J. A. Starzyk, "Hierarchical Analysis of High Frequency Interconnect Networks", IEEE Trans. on Computer Aided Design of Integrated Circuits and
Systems, vol.13, no.5, 1994, pp. 658-664. 13) J. A. Starzyk, J. Pang, S. Manetti, G. Fedi, and C. Piccirilli, "Finding Ambiguity Groups in Low Testability Analog Circuits", IEEE Trans. Circuits and
Systems, Part I, vol.47, no.8, 2000, pp.1125-1137.14) J. Pang and J. A. Starzyk, "Fault Diagnosis in Mixed-Signal Low Testability System" An International Journal of Analog Integrated Circuits and Signal
Processing, vol. 28, no.2, August 2001, pp. 159-170. 15) G. N. Stenbakken, D. Liu J. A. Starzyk, and B. C. Waltrip, "Nonrandom Quatization Errors in Timebases", IEEE Trans. on Instrumentation and
Measurement, vol. 50, no. 4, Aug. 2001, pp.888-892. 16) D. Liu and J. A. Starzyk, " A generalized fault diagnosis in dynamic analog circuits" Int. Journal of Circuit Theory and Applications, vol. 30, pp. 487-510,
2002. 17) J. A. Starzyk, Dong Liu, Zhi-Hong Liu, D. Nelson, and J. Rutkowski, “Entropy-based optimum test points selection for analog fault dictionary
techniques,” IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 53, no. 3, June 2004, pp. 754-761
References
Politechnika Śląska
Success?
2008: Recognition for my role in developing computer technology
2008 – the Outstanding Research Paper AwardNominated for the Outstanding Graduate Faculty Award at Ohio University three timesNominated for IEEE Fellow
top related