专利名称：一种模数混合信号电子电路的故障诊断方法
技术领域：
本发明专利涉及一种模数混合信号电子电路的故障诊断方法。
技术背景近年来，随着soc的出现和发展，以及对模拟电路的需求日益增加，导致 在SOC中集成越来越多的ADC、 DAC、 PLL等混合信号电路成为一种前所未有的发 展趋势，这更是对混合信号测试的研究提出了日益紧迫的要求。但是，目前仍 然没有一种令人满意的方法对混合信号电路进行有效的测试。另一方面，集成 电路的电流测试作为一种新的检测方法，正受到人们越来越多的关注。电流测 试中的稳态电流测试更是已被工业界所接受并得到了广泛的应用，为数字IC的 测试做出了重要贡献。但目前模数混合信号电子电路没有一种十分有效的测试 方法。 发明内容为了解决模数混合信号电子电路的测试问题，本发明专利提出一种基于电 流测试的模数混合信号电子电路故障诊断方法，对模数混合信号电子电路中的 故障进行快速有效的测试与诊断。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案包括以下步骤对无故障电子电路施加激励信号，测试电子电路在激励信号下的动态电流 信号，对采样的动态电流信号进行小波分析，得到相应的小波系数，即无故障 电子电路的特征向量；给待测试电子电路施加同样的激励信号，测量其动态电流信号，再利用小波变换对采样动态电流信号进行小波分析，得到相应的小波系数，即待测试电 子电路的特征向量；根据无故障电路的特征向量和待测试电路的特征向量计算均方根误差； 比较均方根误差与阈值来判断电子电路是否有故障存在，若有故障，根据 两者的小波系数来定位电子电路中的故障。上述的模数混合信号电子电路的故障诊断方法中，所述动态电流信号的测 试包括对稳态电流和瞬态电流的测试，其中，稳态电流是指电子电路内部状态 没有发生转变时电子电路从电源吸取的电流，而瞬态电流是指电子电路内部状 态发生转变瞬间时电路从电源吸取的电流。上述的模数混合信号电子电路的故障诊断方法中，所述的小波分析是多重 小波分解，利用小波变换，把原始采样电流信号分解到其子空间的高频细貌和 低频概貌部分，然后低频概貌再继续按此分解下去，信号分解后高频细貌和低频 概貌分别对应为原始信号的高频和低频部分。上述的模数混合信号电子电路的故障诊断方法中，所述故障定位是通过比 较无故障电路和待测试电子电路的特征向量的偏离参数实现，通过观察偏离情 况分析电子电路中发生故障的区域和元件。本发明的技术效果在于本发明由于采用小波变换对原始动态电流信号进 行分解后得到的小波系数，同时考虑了动态电流的时域和频域分量。因此，同 单纯的频域分析方法—傅氏变换方法以及单纯的时域分析方法一积分法相比， 本发明对电路故障灵敏度高，能有效检测出电路中各种缺陷，故障覆盖率高， 并能实现对故障区域的定位。下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
图l (a)是本发明实施例的电路原理图。图l (b)是图l (a)中发生桥接和开路故障比较器的电路原理图。 图2(a)是图l电路在满量程输入电压下无故障时和发生桥接l故障时的动 态电流波形。图2(b)是图l电路在满量程输入电压下无故障时和发生桥接2故障时的动 态电流波形。图3是图l电路在满量程斜波输入下无故障和有故障时Idd响应的小波系数 (尺度8和尺度16)。图3(a)是图l电路在连接线Wl、 W2、 W3处发生开路故障和无 故障时的小波系数对比图，图3(b)是图l电路在连接线W3、 W4、 W5处发生开路 故障和无故障时的小波系数对比图。
具体实施方式
参见图l，本发明使用2位全并行(闪烁型)结构的ADC作为被测电路(CUT)， 基本电路由三个比较器、四个反向器、三个或非门组成，均采用n阱CMOS工艺。 图1给出了被观!IADC及其比较器的电路图，并标出了待测电子电路中部分发生桥 接和开路故障的位置或器件。对于图l所示电路，在满量程输入信号下，电路 无故障和有故障时所吸取的电流如图2所示。从图2所示的电流波形可以观察出 电路稳态电流IDDQ和瞬态电流IDDT的特点，从而分析出相应的电流测试方法。 图3所示即对无故障电路和有故障电路的动态电流进行小波分析后得到的小波 系数图(尺度8和尺度16)。整个故障诊断步骤为测试开始前，首先对好电路施加如图2所示的满量 程测试信号(Vref-到Vesf+， Vref+到Vesf-)，并采样好电路的动态电流响应， 再对采样信号进行小波分解得到相应的小波系数即电子电路的特征向量。测试 时，同样对被测电路施加满量程测试信号，采样动态电流响应并求得小波分解后的小波系数即被测电子电路。然后计算被测电路和好电路小波系数之间的均 方根误差，并与阈值进行比较来判断电路中是否存在故障。如果检测到电路中存在故障，则通过测量图3所示的偏离参数来进一步定位故障在电路中所处的 区域。
权利要求
1、一种模数混合信号电子电路的故障诊断方法，包括以下步骤对无故障电子电路施加激励信号，测试电子电路在激励信号下的动态电流信号，对采样的动态电流信号进行小波分析，得到相应的小波系数，即无故障电子电路的特征向量；给待测试电子电路施加同样的激励信号，测量其动态电流信号，再利用小波变换对采样动态电流信号进行小波分析，得到相应的小波系数，即待测试电子电路的特征向量；根据无故障电路的特征向量和待测试电路的特征向量计算均方根误差；比较均方根误差与阈值来判断电子电路是否有故障存在，若有故障，根据两者的小波系数来定位电子电路中的故障。
2、 根据权利要求1所述的模数混合信号电子电路的故障诊断方法，其特 征是所述电子电路的动态电流包括稳态电流和瞬态电流。
3、 根据权利要求1所述的模数混合信号电子电路的故障诊断方法，其特 征是所述的小波分析是多重小波分解，利用小波变换把原始采样电流信号分 解到其子空间的高频细貌和低频概貌部分，然后低频概貌再继续按此分解下 去，信号分解后高频细貌和低频概貌分别对应为原始信号的高频和低频部分。
4、 根据权利要求1所述的模数混合信号电子电路的故障诊断方法，其特 征是所述故障定位是通过比较无故障电路和待测试电子电路的特征向量的偏 离参数实现，通过观察偏离情况分析电子电路中发生故障的区域和元件。
全文摘要
本发明公开了一种模数混合信号电子电路的故障诊断方法，包括以下步骤对无故障电子电路施加激励信号，测试电子电路在激励信号下的动态电流信号，对采样的动态电流信号进行小波分析，得到相应的小波系数，即无故障电子电路的特征向量；给待测试电子电路施加同样的激励信号，测量其动态电流信号，再利用小波变换对采样动态电流信号进行小波分析，得到相应的小波系数，即待测试电子电路的特征向量；根据无故障电路的特征向量和待测试电路的特征向量计算均方根误差；比较均方根误差与阈值来判断电子电路的故障。本发明可对模数混合信号电子电路中的故障进行快速有效的测试与诊断。
文档编号G01R31/28GK101216531SQ20071030346
公开日2008年7月9日 申请日期2007年12月29日 优先权日2007年12月29日
发明者何怡刚, 朱彦卿, 肖迎群 申请人:湖南大学