[發明專利]一種模擬集成電路的故障診斷及參數辨識方法

有效

• 申請號: 201410623903.5
• 申請日: 2014-11-07
• 公開（公告）號: CN104297670A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 謝永樂;周啟忠;謝三山;李西峰;畢東杰;謝暄;李帥霖
• 申請（專利權）人: 電子科技大學;宜賓學院;成都工業學院
• 主分類號: G01R31/28
• 分類號: G01R31/28
• 代理公司: 成都賽恩斯知識產權代理事務所(普通合伙) 51212
• 代理人: 王璐瑤

技術領域

本發明屬于集成電路測試領域，特別涉及一種模擬集成電路的故障診斷及參數辨識方法。

背景技術

可觀測世界的信號主要是模擬信號，這決定了模擬電路具有不可替代性，模擬電路故障診斷的重要性也日益突出，業界對系統級、電路板級和芯片級的高質量故障診斷技術有著緊迫的需求。當前，相對日益成熟的數字集成電路的故障診斷方法，模擬集成電路故障診斷技術明顯落后，因為模擬電路自身具有不同于數字電路的特點，例如：很難在不破壞連接關系的情況下進行電流測量，缺少像數字電路中廣泛使用的固定為“1”或“0”那樣簡捷的故障模型，信號值有無限多個狀態，器件容差的影響，電路響應和器件特征之間的非線性關系等等。

模擬集成電路的故障可分為災難型故障(硬故障)和參數型故障(軟故障)；其中，災難型故障的診斷可以借鑒數字電路故障診斷方法，而參數型故障的容差特性卻是模擬集成電路故障診斷和參數辨識中的難題。由于參數容差的影響，成功應用于數字電路故障診斷的故障模型難以適用于模擬電路參數型故障診斷，這就是前些年已經提出的IEEE?P1149.4標準在模擬和混合信號電路中仍沒有得到廣泛實用的主要原因之一。另一方面，可接觸的測試節點受限這一事實也增加了模擬電路參數型故障診斷的難度。模擬電路故障診斷通常是指故障檢測和故障定位。為了提高定位精度，需要被測電路提供大量可接觸的測試節點，但受封裝和系統集成的限制，這往往是難以滿足的，因為大量的實際電路往往只有輸出端可以進行可接觸的測量，這給模擬電路的參數型故障診斷提出了難題。

目前，針對模擬集成電路進行故障診斷的典型方法有：子帶濾波方法和基于靈敏度計算的模糊分析方法。前者可以檢測模擬電路參數故障，但是該方法難于進行故障定位。后者可實現線性模擬電路的參數型故障診斷，并從理論上可以診斷單故障和多故障，但該方法對處理故障診斷中容差特性效果欠佳。其它的模擬電路故障診斷方法還有采對非線性關系的線性近似法，該方法需要解被測電路線性方程來實現故障特征提取，對電路中的非線性效應的處理結果不理想；還有斜率模型法，該方法對參數容差問題仍然沒有得到滿意解決，還存在算法復雜度較大、計算時間過長的弊端。

對一般的應用場合，故障檢測和故障定位也能滿足需要，如在檢測與定位出故障后，及時維修或更換故障器件或模塊，使電路或電子系統重新恢復正常工作。但隨著工程技術領域對可靠性的更高、更苛刻要求，僅有故障檢測和故障定位是不夠的，例如，在電路與電子系統的故障辨識、系統剩余壽命估計，以及器件失效機理分析、根據系統實用中的可靠性特性以改進系統設計等環節中，僅知道故障部位(故障定位)是遠遠不夠的，這時還需要知道故障狀態，即需要對故障器件進行參數辨識以提供更多更具體的故障信息。一般而言，相比故障診斷，故障參數的辨識要困難許多。高質量地辨識模擬器件故障參數的成熟方法目前鮮有報道，但此項工作是目前工程實際中的急需。

發明內容

本發明的目的就是針對現有技術的不足，提供一種對模擬器件兼有故障診斷和故障參數辨識的模擬集成電路故障診斷及參數辨識方法，不僅對處理故障診斷中容差特性效果好，故障定位準確，計算效率高，而且將故障診斷與故障參數辨識一體化處理、易于工程實施。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

本發明的基本原理是：根據采樣定理，當采樣頻率高于信號最高頻率的2倍時，一個連續時間信號完全可以用該信號在等時間間隔點上的樣本值來表示，并且可以用這些樣本值把該信號全部恢復出來。這說明，按采樣定理對被測電路測試響應信號的取樣，不會丟失被測電路的狀態信息，將這些離散取樣值組織為方陣，將被測電路狀態的改變(如故障)對應為矩陣特征值的擾動，從這種擾動中得到被測電路的狀態信息，下文將較詳細說明這種方法在數學上的正確性、工程實施上的可行性和技術優勢。

設Y(t)和分別表示模擬電路在周期正弦信號X(t)激勵下的無故障響應信號和實際輸出信號，ΔY(t)是相對Y(t)的改變量，即：