数模混合电路的故障诊断及可测性研究
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摘要
随着科学技术尤其是微电子技术的发展，LSI，VLSI的电路密度不断增加，集成电路的测试难度越来越大，而数模混合电路的应用更使测试难度增大。数模混合电路的可测性分析及故障诊断一直是个难点，也是电子系统集成技术的重点研究方向之一，急需运用新的理论来解决此问题。本论文利用近年来发展的离散事件系统理论寻找一种统一的对数字和模拟电路测试都有效的故障诊断和可测性分析方法。
本文所做主要工作如下：
1、本文利用DES理论对数模混合电路进行数学建模，将电路状态离散化，从而将电路的数字部分和模拟部分统一起来进行故障诊断和可测性分析。
2、以CPLD为核心进行了一些典型数字电路的故障模拟仿真试验，建立被测电路的状态转移函数集，为进一步研究电路的可测试性和故障诊断提供了数据。
3、利用Borland C++ Builder语言编写了一套电路测试与诊断演示软件，能够实现对特定电路的可测性判断、故障覆盖率、快速测试和故障诊断等各项功能。
4、重点研究了利用图论中的基本回路概念根据状态转移函数集寻找电路的最小测试集，然后利用所得的最小测试集建立相应电路的快速测试数据库和故障诊断字典。
With the development of technology, especially micro-electronics, the density of LSK VLSI are increasing. This made the test of ICs more difficult, and the application of digital and analog mixed-signal circuits made the test much more difficult. The research of the testability and the fault detection of mixed-signal circuits is always a difficulty, and it is also one of the important research aspects. We should use new methods to solve this problem. A recently developed theory of discrete event system provides a uniform and effective treatment for digital and analog circuits.
The main works are as follows:
1) We made the mathematics model of mixed-signal circuits based on the DES theory to make the circuit states discrete. So we can unite the digital part and the analog part of the circuit to research the testability and the fault detection.
2) We put up the experiments mainly based on the CPLD for the faults emulation on some typical digital circuits. And we built the transition function databases according to the faulty testing results.
3) We programmed a demo's software of circuits' test and fault diagnosis on Borland C++ Builder. This software can realize these functions, such as judging the testability, getting the minimum test set, testing circuit quickly and making a fault diagnosis.
4) In this paper, according to the transition function databases we got the minimum test set using the graph theory. And later we built the quick test databases and the fault diagnosis databases.
本文所做主要工作如下：
1、本文利用DES理论对数模混合电路进行数学建模，将电路状态离散化，从而将电路的数字部分和模拟部分统一起来进行故障诊断和可测性分析。
2、以CPLD为核心进行了一些典型数字电路的故障模拟仿真试验，建立被测电路的状态转移函数集，为进一步研究电路的可测试性和故障诊断提供了数据。
3、利用Borland C++ Builder语言编写了一套电路测试与诊断演示软件，能够实现对特定电路的可测性判断、故障覆盖率、快速测试和故障诊断等各项功能。
4、重点研究了利用图论中的基本回路概念根据状态转移函数集寻找电路的最小测试集，然后利用所得的最小测试集建立相应电路的快速测试数据库和故障诊断字典。
With the development of technology, especially micro-electronics, the density of LSK VLSI are increasing. This made the test of ICs more difficult, and the application of digital and analog mixed-signal circuits made the test much more difficult. The research of the testability and the fault detection of mixed-signal circuits is always a difficulty, and it is also one of the important research aspects. We should use new methods to solve this problem. A recently developed theory of discrete event system provides a uniform and effective treatment for digital and analog circuits.
The main works are as follows:
1) We made the mathematics model of mixed-signal circuits based on the DES theory to make the circuit states discrete. So we can unite the digital part and the analog part of the circuit to research the testability and the fault detection.
2) We put up the experiments mainly based on the CPLD for the faults emulation on some typical digital circuits. And we built the transition function databases according to the faulty testing results.
3) We programmed a demo's software of circuits' test and fault diagnosis on Borland C++ Builder. This software can realize these functions, such as judging the testability, getting the minimum test set, testing circuit quickly and making a fault diagnosis.
4) In this paper, according to the transition function databases we got the minimum test set using the graph theory. And later we built the quick test databases and the fault diagnosis databases.
引文
[1] 刘明远，邵锦荣．数字IC可测性设计和自动测试生成技术[J]，微电子学，1998，10．
[2] 丁瑾．可靠性与可测性分析设计[M]，北京邮电大学出版社，1996．
[3] 雍正正．模拟电路故障诊断的一种方法[J]，深圳大学学报(理工版)，1994，12．
[4] Feng Lin, Zheng Hui Lin and T. William Lin. A Uniform Approach to Mixed-Singal Circuit Test. International Journal of Circuit Theory and Applications, 1997,25.
[5] Feng Lin and Lin T W. Diagnosability of discrete event systems and it's applications to circuit testing[C]. Proceeding of 36th Midwest Symposium on Circuit and Systems, IEEE, 1993:344～347.
[6] Simpson W R, Sheppard J W. System test and Diagnosis[M]. Kluwer Acade Publishers, 1994.
[7] 杨吉祥 编著．数据域测试技术及仪器[M]，科学出版社，1990，11．
[8] 温熙森，徐永成，易晓山，徐循．智能机内测试理论与应用[M]，国防工业出版社，2002．1
[9] 鲁昌华，蒋薇薇，章其波．浅谈数字电路的可测试性设计[J]，计算机时代，2003，3．
[10] (美)H. Y. Chang, E. Manning, G. Metze 著，飞信、灿贤译．数字系统的故障诊断[M]，国防工业出版社，1979，7．
[11] 陈廷槐、陈光熙 编．数字系统的诊断与容错[M]，国防工业出版社，1981，6．
[12] (美)M. A. Breuer, A. D. Friedman著，沈理、董一仁译．数字系统的诊断和可靠性设计[M]，人民邮电出版社，1983，8．
[13] 何怡刚．模拟电路故障诊断理论和方法发展现状综述[J]，电子科技，1995，2．
[14] 王志华．模拟集成电路的测试和故障检测技术[J]，电子学报，1995，10．
[15] 赵国南，张裕顺．模拟电路故障诊断[M]，哈尔滨工业大学出版社，1991，11．
[16] 李思昆，曾芷德，曾献君，彭宇行．数字并行CAD技术[M]，国防工业出版社，2000，8．
[17] 潘中良，李光昭．数字电路的测试生成方法[J]，中山大学学报论丛，1997，5．
[18] 郑大钟、赵千川．离散事件动态系统[M]，清华大学出版社，2000．
[19] 张巍，夏立．用DES理论测试数模混合电路[J]，系统工程与电子技术，2001，10．
[20] 王格方．模拟电路故障自动诊断技术研究[J]，计算机自动测量与控制，1998，2．
[21] 石纯一，王家钦．数理逻辑与集合论(第二版)[M]，清华大学出版社，2000
[22] 兰家隆，刘军．应用图论及算法[M]，电子科技大学出版社，1995，8．
[23] 耿素云，屈婉玲．离散数学[H]，高等教育出版社，1998，6，
[24] 徐洁磐，惠永涛 编著．离散数学及其在计算机中的应用[M]，人民邮电出版社，1985，7．
[25] 蒋薇薇，鲁昌华，章其波等．基于图论的最小测试集的寻找[J]，仪器仪表学报，2003，4(增刊)．
[26] 黄正谨、徐坚、章小丽、熊明珍等编著．CPLD系统设计技术入门与应用[M]，电子工业出版社，2002，3．
[27] 冯志辉．用计算机CPLD设计数字电子系统[J]，新技术新工艺，2000，6．
[28] 可编程器件实验系统(ALTERA)，试验Ⅰ部，北京理工达盛科技有限公司
[29] 孟宪元．可编程器件实现片上系统[J]，测控技术，2000，10．
[30] 王振宇，周长华．智能电路板故障诊断系统研究[J]，天津大学电子信息工程学院
[31] 谭浩强．C程序设计(第二版)[M]，清华大学出版社，1999，12．
[32] 徐新华 编著．C++Builder 3编程指南[M]，人民邮电出版社，1998，11．
[33] 杨宗志 编著．C++Builder数据库程序设计[M]，清华大学出版社，2001．
[34] 龙启铭 编著．Borland C++ Builder高级编程技术[M]，北京希望电脑公司，1998．
[35] [美]Harvey H. Deitel, Paul James Deitel 著，邱仲潘等译．C++大学教程(第二版)[M]，电子工业出版社，2001，7．
[36] 笪许燕．基于GPIB的自动测试系统组态软件的研究[D]，合肥工业大学硕士学位论文，2002．
[37] 陈圣俭，洪炳熔，王月芳等．可诊断容差模拟电路软故障的新故障字典法[J]，电子学报，2000，2．
[38] 孙续 编著． 自动测试系统与可程控仪器[M]，电子工业出版社，1990，8．
[39] 史丽萍． 自动测试系统的现状与发展趋势[J]，煤矿自动化，1996，1．
[40] 张巍，夏立，杨宣仿．基于ⅤⅪ仪器的电路板故障诊断系统[J]，测控技术，2001，11．
[41] 雍正正．模拟电路故障诊断：模糊故障字典法[J]，数据采集与处理，1998，9．
[42] 陈光禹．加速可测性设计研究，提高电子装备的可靠性[J]，测控技术，1998，5．
[43] 叶波，郑增钰．可测性设计技术的进展[J]，半导体技术，1994，12．
[44] 温熙森，胡政，易晓山，杨拥民．可测试性技术的现状与未来[J]，测控技术，2000，1．
[2] 丁瑾．可靠性与可测性分析设计[M]，北京邮电大学出版社，1996．
[3] 雍正正．模拟电路故障诊断的一种方法[J]，深圳大学学报(理工版)，1994，12．
[4] Feng Lin, Zheng Hui Lin and T. William Lin. A Uniform Approach to Mixed-Singal Circuit Test. International Journal of Circuit Theory and Applications, 1997,25.
[5] Feng Lin and Lin T W. Diagnosability of discrete event systems and it's applications to circuit testing[C]. Proceeding of 36th Midwest Symposium on Circuit and Systems, IEEE, 1993:344～347.
[6] Simpson W R, Sheppard J W. System test and Diagnosis[M]. Kluwer Acade Publishers, 1994.
[7] 杨吉祥 编著．数据域测试技术及仪器[M]，科学出版社，1990，11．
[8] 温熙森，徐永成，易晓山，徐循．智能机内测试理论与应用[M]，国防工业出版社，2002．1
[9] 鲁昌华，蒋薇薇，章其波．浅谈数字电路的可测试性设计[J]，计算机时代，2003，3．
[10] (美)H. Y. Chang, E. Manning, G. Metze 著，飞信、灿贤译．数字系统的故障诊断[M]，国防工业出版社，1979，7．
[11] 陈廷槐、陈光熙 编．数字系统的诊断与容错[M]，国防工业出版社，1981，6．
[12] (美)M. A. Breuer, A. D. Friedman著，沈理、董一仁译．数字系统的诊断和可靠性设计[M]，人民邮电出版社，1983，8．
[13] 何怡刚．模拟电路故障诊断理论和方法发展现状综述[J]，电子科技，1995，2．
[14] 王志华．模拟集成电路的测试和故障检测技术[J]，电子学报，1995，10．
[15] 赵国南，张裕顺．模拟电路故障诊断[M]，哈尔滨工业大学出版社，1991，11．
[16] 李思昆，曾芷德，曾献君，彭宇行．数字并行CAD技术[M]，国防工业出版社，2000，8．
[17] 潘中良，李光昭．数字电路的测试生成方法[J]，中山大学学报论丛，1997，5．
[18] 郑大钟、赵千川．离散事件动态系统[M]，清华大学出版社，2000．
[19] 张巍，夏立．用DES理论测试数模混合电路[J]，系统工程与电子技术，2001，10．
[20] 王格方．模拟电路故障自动诊断技术研究[J]，计算机自动测量与控制，1998，2．
[21] 石纯一，王家钦．数理逻辑与集合论(第二版)[M]，清华大学出版社，2000
[22] 兰家隆，刘军．应用图论及算法[M]，电子科技大学出版社，1995，8．
[23] 耿素云，屈婉玲．离散数学[H]，高等教育出版社，1998，6，
[24] 徐洁磐，惠永涛 编著．离散数学及其在计算机中的应用[M]，人民邮电出版社，1985，7．
[25] 蒋薇薇，鲁昌华，章其波等．基于图论的最小测试集的寻找[J]，仪器仪表学报，2003，4(增刊)．
[26] 黄正谨、徐坚、章小丽、熊明珍等编著．CPLD系统设计技术入门与应用[M]，电子工业出版社，2002，3．
[27] 冯志辉．用计算机CPLD设计数字电子系统[J]，新技术新工艺，2000，6．
[28] 可编程器件实验系统(ALTERA)，试验Ⅰ部，北京理工达盛科技有限公司
[29] 孟宪元．可编程器件实现片上系统[J]，测控技术，2000，10．
[30] 王振宇，周长华．智能电路板故障诊断系统研究[J]，天津大学电子信息工程学院
[31] 谭浩强．C程序设计(第二版)[M]，清华大学出版社，1999，12．
[32] 徐新华 编著．C++Builder 3编程指南[M]，人民邮电出版社，1998，11．
[33] 杨宗志 编著．C++Builder数据库程序设计[M]，清华大学出版社，2001．
[34] 龙启铭 编著．Borland C++ Builder高级编程技术[M]，北京希望电脑公司，1998．
[35] [美]Harvey H. Deitel, Paul James Deitel 著，邱仲潘等译．C++大学教程(第二版)[M]，电子工业出版社，2001，7．
[36] 笪许燕．基于GPIB的自动测试系统组态软件的研究[D]，合肥工业大学硕士学位论文，2002．
[37] 陈圣俭，洪炳熔，王月芳等．可诊断容差模拟电路软故障的新故障字典法[J]，电子学报，2000，2．
[38] 孙续 编著． 自动测试系统与可程控仪器[M]，电子工业出版社，1990，8．
[39] 史丽萍． 自动测试系统的现状与发展趋势[J]，煤矿自动化，1996，1．
[40] 张巍，夏立，杨宣仿．基于ⅤⅪ仪器的电路板故障诊断系统[J]，测控技术，2001，11．
[41] 雍正正．模拟电路故障诊断：模糊故障字典法[J]，数据采集与处理，1998，9．
[42] 陈光禹．加速可测性设计研究，提高电子装备的可靠性[J]，测控技术，1998，5．
[43] 叶波，郑增钰．可测性设计技术的进展[J]，半导体技术，1994，12．
[44] 温熙森，胡政，易晓山，杨拥民．可测试性技术的现状与未来[J]，测控技术，2000，1．