如何建立模拟电路故障字典自动生成仿真平台

摘要：本文对于如何建立模拟电路故障字典自动生成仿真平台进行了具体的论述，并且结合模拟电路软故障诊断理论进行探索和研究，以达到模拟电路软故障字典的自动生成的目的。在建立模拟电路硬故障和软故障的统一故障字典自动生成平台的基础上，详细介绍了软故障字典的算法理论和仿真平台的结构，并通过实例电路仿真给出了自动生成的故障字典。

Abstract: This paper discussed how to build the automatically generated simulation platform of fault dictionary of analog circuits, and made exploration and research combining with the diagnosis theory of soft fault of analog circuits, in order to automatically generate the soft fault dictionary of analog circuits. Based on building the automatically generated simulation platform of hard and soft fault dictionary of analog circuits, this paper introduced the algorithm theory of soft fault dictionary and the structure of simulation platform in detail, and showed the automatically generated fault dictionary through circuit simulation examples.

关键词：模拟电路；故障字典；节点电压增量关系方程；故障仿真

Key words: analog circuits；fault dictionary；node voltage increment relation equation；fault simulation

中图分类号：TM7文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）02-0054-01

0引言

在航空航天、国防武器及汽车领域之中，各种电子设备和嵌入式系统的数字化程度越来越高，电路的设计复杂化，数字电路板的测试和仿真及维修难度也在不断随之增大。虽然数字电路有其自身的优点，而且在装备电路板中占有很大的比重，但是在特定条件和装备的关键部位，如果采用模拟电路的设计，可以得到性能更为优越的电路。

1模拟电路故障概述

目前，模拟电路在电子装备设计中还是占有相当比重的，而且模拟电路的故障率相对较高。大约在数字电路的千倍以下。电路板的故障有90%是模拟电路故障引起的，对于模拟电路的测试诊断和维修，向来被人们看作是装备技术保障中的一个难以解决的问题。如果采用传统的人工分析测试方法和常规的仪表，那么维修的难度是相当大的，另外一方面，从维修周期来说，时间也比较长。在现代生活中，这种情况已经远远不能适应实际要求经济、快捷保障的需要。自动生成仿真平台是指在单一计算机系统控制下的多种测试和测量仪器、仪表的集成系统，通过在计算机系统上进行适当的编程，可以实现对被测验件的自动激励和响应采集。并可以实现对激励序列的相关性分析。对被测件进行功能行为或特征参数的分析、进行性能状态的评估，以及故障检测和定位，可以通过自动测试系统来实现。自动测试系统进行模块化、编程性和通用化的处理，可以令其成为构建测试维修平台的最佳选择。

2如何建立模拟电路故障字典自动生成仿真平台

2.1 模拟电路的故障测试基本做法通常模拟电路的故障测试的基本做法就是从输入端加上若干的测试激励，然后再观察相应的输入响应，并和自己预期的正确结果进行比较，如果一致，便可以认为电路板是满足设计要求的，是好板，如果不是这样，那么就会有故障存在。另外，还要对于产生故障的电路板进行诊断，找出故障发生的原因并进行维修。这就是通常所说的模拟电路故障的基本做法。

2.2 如何进行故障模拟进行故障模拟是评价测试激励故障探测能力，每次可以先在被测模型中插入一个故障的类型，然后再将测试激励顺序进行施加到被测板模型上，并将其响应与好板仿真的响应周期来进行对比。若发生不匹配的现象，那么就可以认为检测出了这个故障，并在这个基础之上得出故障的覆盖率。当故障覆盖率没有达到要求的时候，就要进一步的进行优化激励。在这个过程中，可以利用Sherlock算法，把“可能探测”转成“确定探测”。同时，故障模拟要技持步进式，分布式的故障模拟，以提高故障模拟的效率。故障的类型通常可以分为固定的故障和开路故障、短路故障，用户可以插入被测板的任意位置，此做法可以根据自己的实际情况进行一种或两种选择。

2.3 故障覆盖率报告与可测性数据报告故障覆盖率报告是故障模拟的输出信息之一，描述测试激励对于故障探测能力的大小，主要有以下几个方面的内容，第一，评价每条测试向量的故障测试能力，可以按测试向量在测试激励中顺序排序，这样就可以达到删除多余的测试量的目的，从而可以大大提高测试的效率。其二，在报告可能探测和不可能探测的故障中，便用户口有目的的增加测试量，同样可以达到提高故障覆盖率的目的。其三，报告插入每种类型故障的数目，还有所有故障的总数，再加上测试激励对于各个类型的故障的和总的探测率。要知道，对于故障模拟的输出信息而言，可测性数据报告也是故障模拟的输出信息之一，如果对于故障板上的结点进行描述，那么对于故障覆盖率影响的大小，并按从大到小的顺序进行排列，那么可以有效提高设计的可测性和故障的覆盖率。

2.4 故障字典的形成故障字典是故障模拟的输出信息之一，用于可维修故障板的故障诊断，与传统的引导探笔相比，利用故障字典进行诊断要快得多，大大提高了工作的效率。但是故障字典只能对于已经模拟过的故障进行诊断。当然，它也可以与引导探笔一起诊断，这样一来，在故障字典中，可以先按故障特征进行分组。故障组的平均数目越低，就说明故障字典的隔离率越高，从而说明故障定位的精确性就越高。这样，就可以达到故障诊断用时少的目的。而故障覆盖率和故障隔离率是相关的概念，故障覆盖率强调的是故障的覆盖面，而隔离率则强调的是故障定位的精确性，故障覆盖率高说明了测试激励发现故障的可能性也在提高。而故障隔离率高，则可以达到发现一个故障的平均用时少的目的。

3结束语

如果引入基于故障字典法的模拟电路故障字典开发平台，可以有针对性的解决模拟电路板故障诊断和维修中存在的困难，该平台上可以集成电路模型图形化的输入以及无器故障的自动插入技术，更便于交流频率的自动选取。另外，该平台还集成了诊断测试点优选等关键技术。通过对电路的自动仿真与数据分析实现了模拟电路故障诊断用故障字典的自动生成。应用该平台可有效避免传统依赖人工分析进行故障诊断遇到的各种难题，这已经通过结合实际模拟电路板验证表明。而且，对于提高模拟电路板故障诊断效率以及实现模拟电路板的自动测试都具有重要意义。

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