[發明專利]一種帶故障注入功能的通用型電路故障仿真系統

無效

• 申請號: 201310455614.4
• 申請日: 2013-09-29
• 公開（公告）號: CN103472385A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 楊智明;喬立巖;龐文青;劉思廷;付寧;彭喜元
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01R31/28
• 分類號: G01R31/28
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

1.一種帶故障注入功能的通用型電路故障仿真系統，其特征在于，它包括上位計算機（1）、故障注入模塊（2）、具有故障仿真功能的電路模塊（3）和數據采集模塊（5）；

所述上位計算機（1）與故障注入模塊（2）通過LAN網絡連接，通過解析控制命令，實現故障設置信號的傳輸和控制；

故障注入模塊（2）的M路驅動信號輸出端連接具有故障仿真功能的電路模塊（3）的M路驅動信號輸入端，所述具有故障仿真功能的電路模塊（3）的電路故障仿真信號輸出端連接數據采集模塊（5）的電路故障仿真信號輸入端，其中，M為正整數；

數據采集模塊（5）與上位計算機（1）通過LAN網絡實現連接，完成數據的交互。

2.根據權利要求1所述一種帶故障注入功能的通用型電路故障仿真系統，其特征在于，

所述故障注入模塊（2）包括一號FPGA（2-1）、一號ARM7嵌入式模塊（2-3）和繼電器陣列及驅動電路（2-2）；

所述一號ARM7嵌入式模塊（2-3）的故障設置信號輸入輸出端即為故障注入模塊（2）的故障設置信號輸入輸出端；

所述一號ARM7嵌入式模塊（2-3）的故障設置信號輸出端連接一號FPGA（2-1）的故障設置確認信號輸入端；

所述一號FPGA（2-1）的驅動控制信號輸出端連接繼電器陣列及驅動電路（2-2）的驅動控制信號輸入端；

所述繼電器陣列及驅動電路（2-2）的M路驅動信號輸出端即為故障注入模塊（2）的M路驅動信號輸出端。

3.根據權利要求1所述一種帶故障注入功能的通用型電路故障仿真系統，其特征在于，所述數據采集模塊（5）包括二號FPGA（5-1）、二號ARM7嵌入式模塊（5-2）、信號調理電路（5-5）和ADC模數轉換器（5-6）；

所述信號調理電路（5-5）的電路故障仿真信號輸入端即為數據采集模塊（5）的電路故障仿真信號輸入端；

所述信號調理電路（5-5）的電路故障仿真調整信號輸出端連接ADC模數轉換器（5-6）電路故障仿真調整信號輸入端；

所述ADC模數轉換器（5-6）電路故障仿真數字信號輸出端連接二號FPGA（5-1）的電路故障仿真數字信號輸入端；

所述二號FPGA（5-1）的啟動命令信號輸出端連接ADC模數轉換器（5-6）的啟動命令信號輸入端；

所述二號FPGA（5-1）的處理數據信號輸出輸入端連接二號ARM7嵌入式模塊（5-2）的預處理數據信號輸入輸出端；

所述二號ARM7嵌入式模塊（5-2）的采集電路數字信號輸入輸出端即為數據采集模塊（5）的采集電路數字信號輸入輸出端。

4.根據權利要求3所述一種帶故障注入功能的通用型電路故障仿真系統，其特征在于，所述數據采集模塊（5）還包括LED驅動電路（5-3）和指示燈（5-4）；

所述二號FPGA（5-1）的LED驅動控制信號輸出端連接LED驅動電路（5-3）的LED驅動控制信號輸入端；所述LED驅動電路（5-3）的驅動信號輸出端連接指示燈（5-4）的驅動信號輸入端。

5.根據權利要求4所述一種帶故障注入功能的通用型電路故障仿真系統，其特征在于，所述信號調理電路（5-5）是由N個結構相同的信號調理分電路（5-5-5）組成；其中，N為正整數；

所述每個信號調理分電路包括無源衰減電路（5-5-1）、增益可調放大電路（5-5-2）和ADC前級驅動電路（5-5-3）；

所述無源衰減電路（5-5-1）的電路故障仿真信號輸入端即為信號調理電路（5-5）的電路故障仿真信號輸入端；

所述無源衰減電路（5-5-1）的電阻分壓信號輸出端連接增益可調放大電路（5-5-2）的電阻分壓信號輸入端；

所述增益可調放大電路（5-5-2）的放大信號輸出端連接ADC前級驅動電路（5-5-3）的放大信號輸入端；

所述ADC前級驅動電路（5-5-3）的電路故障仿真調整信號輸出端即為信號調理電路（5-5）的電路故障仿真調整信號輸出端。

6.根據權利要求3所述一種帶故障注入功能的通用型電路故障仿真系統，其特征在于，所述ADC模數轉換器（5-6）是由X個ADC（5-6-5）組成,其中X=N/8。

7.根據權利要求5所述一種帶故障注入功能的通用型電路故障仿真系統，其特征在于，

所述無源衰減電路（5-5-1）是由電容C1、電容C2、電阻R01和電阻R02組成；

所述具有故障仿真功能的電路模塊（3）的電路故障仿真信號輸出端同時連接電阻R01與電容C1的一端，電容C1的另一端同時連接電阻R01的另一端、無源衰減電路（5-5-1）的電阻分壓信號輸出端、電阻R02的一端和電容C2的一端，該電容C2的另一端同時連接電阻R02的另一端和電源地GND；

所述增益可調放大電路（5-5-2）是由連接件（J）、電阻R03、電阻R04、電阻R05、電阻R06、電容C3、電容C4、電容C5、電容CTa1、電容CTa2和放大器（U）；

所述無源衰減電路（5-5-1）的電阻分壓信號輸出端連接電阻R06的一端，該電阻R06的另一端連接放大器（U）的同相輸入端；

所述放大器（U）的雙向電源負極端同時連接電容C4的一端和電容CTa1的一端，該電容C4的另一端同時連接電容CTa1的另一端和電源地；

所述連接件（J）的管腳2連接電源地，所述連接件（J）的管腳1連接電阻R04的一端，電阻R04的另一端同時連接電阻R03的一端、電阻R05的一端、電容C5的一端和放大器（U）的反相輸入端；所述電阻R03的另一端連接連接件（J）的管腳3；

所述電阻R05的另一端同時連接電容C5的另一端、放大器（U）的輸出端和增益可調放大電路（5-5-2）的放大信號輸出端；

所述放大器（U）的雙向電源正極端同時連接-5V電源、電容C3的一端和電容CTa2的一端；該電容CTa2的另一端同時連接電容C3的另一端和電源地；

所述ADC前級驅動電路（5-5-3）是由電阻R07、電阻R08、電阻R09、電阻R10、電阻R11、電阻R12、電阻R13、電容C6、電容C7、電容C8、電容CTa3、電容CTa4和差分放大器（A）組成；

所述增益可調放大電路（5-5-2）的放大信號輸出端同時連接電阻R07的一端和電阻R08的一端，該電阻R08的另一端同時連接電阻R10的一端和差分放大器（A）的同相輸入端端；該電阻R10的另一端同時連接差分放大器（A）的反相輸出端和電阻R12的一端；

所述差分放大器（A）的共模電壓輸入端2端用于設置輸出信號的共模電壓連接電容C6的一端，該電容C6的另一端連接電源地；

所述差分放大器（A）的反相輸入端同時連接電阻R09的一端和電阻R11的一端，該電阻R09的另一端連接電源地；

所述電阻R11的另一端同時連接差分放大器（A）的反相輸出端和電阻R13的一端；

所述差分放大器（A）的雙向電源正極端同時連接電容C7的一端和電容CTa3的一端，該電容CTa3的另一端同時連接電容C7的另一端和電源地；

所述差分放大器（A）的雙向電源負極端同時連接電容C8的一端和電容CTa4的一端，該電容CTa4的另一端同時連接電容C8的另一端和電源地；

所述電阻R12的另一端和電阻R13的另一端即為ADC前級驅動電路（5-5-3）的電路故障仿真調整信號輸出端。