[發明專利]一種集成開關電流電路故障模式測試方法

有效

• 申請號: 201310164466.0
• 申請日: 2013-05-07
• 公開（公告）號: CN103267941A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 龍英;張鎮;何怡剛;王江濤;童耀南
• 申請（專利權）人: 長沙學院
• 主分類號: G01R31/28
• 分類號: G01R31/28
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術領域

本發明涉及模式識別及電流域模擬取樣數據信號處理領域，尤其涉及一種集成開關電流電路的故障模式測試方法。

背景技術

開關電流電路是電流域模擬采樣數據系統，具有不需要浮地電容與數字VLSI工藝兼容、適合于低電壓工作、芯片面積較小、適合于高頻應用等優點，在混合模數系統設計領域越來越受到重視。在離散時間模擬電路領域，開關電流技術越來越被認為可以取代開關電容技術。

然而，由于開關電流電路中存在由不完善MOS晶體管工作引起的輸出-輸入電導比誤差，失配誤差，電荷注入誤差，調整誤差，噪聲誤差這5個非理想性能，使開關電流電路的測試和應用受到限制，發展緩慢，一直沒有取得系統性和突破性的發展。

現有的基于故障字典的開關電流電路故障診斷方法（CN102129027A），雖然克服了傳統的故障字典法的局限性，但基于一個故障特征參數即信息熵的診斷方法，其故障模式識別率和分類率低，不適用于故障類別數較多的大規模集成開關電流電路的測試和診斷。

發明內容

（一）要解決的技術問題

本發明解決的技術問題：如何提供一種集成開關電流電路的故障模式測試方法，以克服現有技術的故障模式識別率低、不適用于故障類別數多的大規模集成開關電流電路的測試和診斷的技術問題。

（二）技術方案

為了解決所述的技術問題，本發明提供了一種集成開關電流電路的故障模式測試方法，包括以下步驟：

S1：建立開關電流測試電路，并對測試電路施加激勵信號；

S2：定義開關電流電路故障模式；

S3：采集開關電流電路的可測試節點時域響應信號；

S4：預處理時域響應數據，計算信號的故障特征參數，提取信號的信息熵和峭度，計算信息熵的模糊集；

S5：根據信息熵和峭度，構造神經網絡分類器，獲取開關電流測試電路的故障模式，具體步驟包括：

S51：構造神經網絡訓練樣本集，分別構造該電路的軟故障和硬故障樣本集，包括故障模式、輸入向量和輸出向量，所述輸入向量為信息熵和峭度，所述輸出向量為“N－1”表示法的輸出結果：0表示正常狀態、1表示故障狀態；

S52：采用經典的三層BP神經網絡，構造神經網絡結構，其結構如下：

診斷低通濾波器的軟故障，所述神經網絡結構的輸入層神經元為熵和峭度值，神經元數目為2個；

輸出層神經元為電路的故障模式，神經元數目23個；

隱層神經元數目選取9個；

診斷低通濾波器的硬故障，所述神經網絡結構的輸入層神經元為熵和峭度值，神經元數目為2個；

輸出層神經元為電路的故障模式，神經元數目13個；

隱層神經元數目選取7個。

優選地，所述隱層的神經元為log-sigmoid傳輸函數，輸出層的神經元為線性傳輸函數。

優選地，步驟S2包括如下步驟：

S21：定義六階切比雪夫低通濾波器軟故障模式，包括Mg1↑、Mg1↓、Md1↑、Md1↓、Mj↑、Mj↓、Me2↑、Me2↓、Mf1↑、Mf1↓、Mi1↑、Mi1↓、Md2↑、Md2↓、Mf2↑、Mf2↓、Mc↑、Mc↓、Mb↑、Mb↓、Me1↑、Me1↓和正常狀態；

S22：定義六階切比雪夫低通濾波器硬故障模式，包括Mc-GSS、Mc-GDS、Mc-SOP、Mc-DOP、Ma23-GSS、Ma23-GDS、Ma23-SOP、Ma23-DOP、Mi2-GSS、Mi2-GDS、Mi2-SOP、Mi2-DOP和正常狀態。

優選地，步驟S4所述的信息熵計算公式為：

J(x)≈k₁(E{G¹(x)})²+k₂(E{G²(x)}-E{G²(v)})²；

其中，k₁和k₂是正常數，滿足標準正態分布的隨機變量，E(x)代表變量x的期望值，G¹為奇函數，G²為偶函數，其中

峭度的計算公式為：

kurt(x)=E{x⁴}-3[E{x²}]²；

其中E{x²}=1。