板級電路多信號模型自測試技術(shù)方案簡(jiǎn)介

1.引言

在工業(yè)現場(chǎng)、國防軍事、航空航天等領(lǐng)域需要利用電路自身資源進(jìn)行快速的故障診斷，即要求電路具有自測試功能。為了使復雜的電路具有自測試功能必須進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的可測性分析與設計[1]。而通過(guò)建立故障診斷模型來(lái)研究復雜系統的可測性是一種準確并有效的方法。利用層次性依賴(lài)模型，設計者能將各個(gè)子系統整合成一個(gè)具有層次結構的完整體系。在這一完整系統模型框架下，進(jìn)行系統的可測性分析，并確定整個(gè)系統可測性設計與故障診斷方案[2-3] 。

多信號模型從信號的多維屬性著(zhù)手，改進(jìn)了依賴(lài)性模型結構中的故障影響關(guān)系分析不完整的不足，同時(shí)兼顧結構化模型建模簡(jiǎn)單快速的優(yōu)點(diǎn)，在大型復雜系統中得到了成功應用[4-7] 。多信號為模型區分故障對系統功能的影響效果定義了功能故障和完全故障。多信號模型解決結構性失真的辦法是找出組件影響的信號與測試點(diǎn)所能檢測到的信號的因果關(guān)系[8-10] 。

高速數據采集器由FPGA、DSP 等大規模集成電路組成，是典型的板級電路。廣泛地應用于工業(yè)、農業(yè)及國防領(lǐng)域領(lǐng)域。本文采用多信號模型對數據采集器進(jìn)行了可測性分析與可測性設計，使高速數據采集具有自測試功能，提高其故障檢測率及故障隔離率，解決現場(chǎng)對板級電路要求快速進(jìn)行故障診斷及故障定位的要求。

2.高速數據采集器的多信號流建模

原數據采集系統未考慮可測性，系統本身可以提供的測試信息有限，大量重要測試數據和關(guān)鍵參數無(wú)法獲取。一些參數可以測到但無(wú)法實(shí)現板級自測試，而一些參數無(wú)法測得。所以原始采集器的可用信號有5 個(gè)，用字母S 表示：S1-增益、S2-線(xiàn)性度、S3-直流偏差、S4-系統精度，S5-采集速率。數據采集器共有9 個(gè)模塊，每個(gè)模塊有功能故障(符號為F)和完全故障(符號為G)兩個(gè)故障，共18 個(gè)故障，找出組成單元與信號的影響關(guān)系，如表1 所示。

表1 元件與信號關(guān)聯(lián)關(guān)系

制定的電路功能測試診斷方案，設置測試點(diǎn)和測試，內容見(jiàn)表2。由此可以建立數據采集器的多信號模型[11]，如圖1 所示。

表2 測試名稱(chēng)、位置和檢測信號名稱(chēng)

模型的形式化定義如下。

系統組成單元集C={放大電路1、放大電路2、濾波電路1、濾波電路2、上路AD 轉換模塊，下路AD 轉換模塊、鎖相環(huán)模塊、DSP 模塊和FPGA 模塊}。

信號集S = {S1，S2，S3，S4，S5};測試點(diǎn)TP = { TP1、TP2、TP3、TP4、TP5};

測試集T = {t1，t2，t3，t4，t5，t6，t7，t8，t9，t10};

元件信號集SC(ci) ={};