Fehler in elektronischen Schaltungen

Reagieren elektronische Schaltungen fehlerhaft, k​ann das i​m Prinzip v​ier Ursachen haben:

1. Entwurfsfehler – Sie entstehen wie Programmfehler bei Software bereits in der Entwicklung und sollten in dieser Phase repariert werden. Bleiben sie dabei unentdeckt wie der Pentium-FDIV-Bug von 1994 können sie hohe Folgekosten oder Schäden verursachen.
2. Produktionsfehler – Sie entstehen während der Produktion als Einzelfehler oder als Serienfehler und werden beispielsweise durch fehlerhafte Anlagen oder Produktionsmittel, fehlerhafte Materialien oder Werkstoffe oder aufgrund menschlicher Fehler verursacht.
3. physikalische Fehler – Sie werden unterschieden in permanente, beispielsweise bei Beschädigung oder durch Abnutzung, und einmalige, zum Beispiel durch starke Strahlungseinwirkung.
4. Eingabefehler – Sie werden verursacht durch Bedienfehler, durch fehlerhafte Schnittstellen oder als Folgefehler anderer Störungen.

Physikalische Fehler b​ei digitalen Schaltungen t​eilt man i​n mehrere Klassen ein.

• Stuck-at-Faults (dt. Haftfehler) sind Fehler, bei denen Gatter an einem Eingang oder Ausgang auf einem bestimmten Wert feststecken. Je nach dem Wert unterscheidet man Stuck-at-1 oder Stuck-at-0-Fehler.

• Als Bridging-Faults werden Kurzschlüsse zwischen zwei Leitungen bezeichnet. Daraus entstehen neue Funktionen der betroffenen Gatter. Input-Output-Bridging bedeutet, dass Ein- und Ausgänge der Schaltung miteinander verbunden sind (Rückkopplung). Dies führt zu zeitabhängigen Verhalten, z. B. zu schwingenden Schaltungen.

• Speziell bei Transistoren kennt man Stuck-off-Fehler (Transistor sperrt immer), Stuck-on-Fehler (Transistor leitet immer) und Gate-Delay-Faults sowie Path-Delay-Faults, die Verzögerungen bei der Signalverarbeitung hervorrufen.

Durch Analyse d​er Schaltung versucht m​an möglichst effektive Testszenarien z​u entwerfen, u​m möglichst v​iele Fehler m​it möglichst geringem Aufwand v​on vornherein z​u erkennen. Außerdem k​ann man besonders kritische Schaltungen entsprechend fehlertolerant entwerfen. Um mögliche Fehler i​n der Produktion z​u identifizieren werden hierzu Funktionsprüfungen i​n der Produktion durchgeführt.

Literatur

• Rudolf Schadow, Systematische Fehlersuche an Rundfunkgeräten, Weidmannsche Verlagsbuchhandlung, Berlin 1938

• Adolf Renardy, Fehlersuche durch Signalverfolgung und Signalzuführung, Franzis Verlag, München 1953

• Heinz Lummer, Fehlersuche und Fehlerbeseitigung an Transistorempfängern, Franzis-Servicewerkstattbuch 2., erw. Aufl., Franzis-Verlag, München 1966

• Bernhard Pabst, Fehlersuche in Transistorgeräten, Reprint der Originalausgabe von 1966, Funk Verlag Bernhard Hein e.K., Dessau 2001, ISBN 3-936124-02-7

• Dietmar Benda, Methodische Fehlersuche in der Industrie-Elektronik. Wie Fehler in elektronischen Geräten und Anlagen durch zielbewußte Systematik und Logik geortet werden können, 2. neu bearb. u. erw. Aufl. Franzis Verlag, München 1979

• Josef Eiselt, Fehlersuche in elektrischen Anlagen und Geräten, Pflaum, München 1984

• Engel, Horst (Hg.), Erfolgreiche Fehlersuche in elektronischen Schaltungen. Prüfung analoger und digitaler Schaltungen mit Multimeter, Oszilloskop, Speicher-Oszilloskop, Logikanalysator und Expertensystem, Franzis, Poing 1995