Способ формирования тестов для диагностирования аналоговых схем

УДК 681.518

СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ТЕСТОВ ДЛЯ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ

АНАЛОГОВЫХ СХЕМ

О.П. Хацкевич, И.А. Иванов

Московский государственный институт электроники и математики

В работе предлагается новый подход к автоматизированному синтезу тестовых сигналов для диагностирования аналоговых радиоэлектронных функциональных узлов.

Ключевые слова: диагностика, тестовое воздействие, радиоэлектронный функциональный узел.

METHOD FOR FORMATION OF TESTS FOR DIAGNOSING ANALOG CIRCUITS

Olga Khatskevich, Ilya Ivanov

Moscow State University of Electronics and Mathematics

In new approach to automated synthesis of test signals for diagnosis of analog radio-electronic functional units is considered in the research.

Key words: diagnosis, impact test, electronic functional unit.

Обеспечение высоких показателей надежности и качества радиоэлектронных средств (РЭС) является в настоящее время одной из основных проблем. Вероятность безотказной работы любого РЭС зависит в общем случае от качества проектирования, культуры производства и правильности эксплуатации.

Качество РЭС формируется в процессе изготовления и поддерживается в процессе эксплуатации. Несовершенство технологии производства и нарушение режимов эксплуатации могут вызвать появление различных дефектов.

Задача выявления места возникновения неисправности в аналоговых цепях может быть чрезвычайно сложной. Причина заключается в том, что при разных видах неисправностей измеряемые характеристики могут совпадать или различаться незначительно. Другими словами, в электрических схемах могут иметь место неисправности, неразличимые при измерениях выходных характеристик, как реакцию на заданное тестовое воздействие. Поэтому на этапе диагностирования встает задача выбора такого тестового воздействия, которое бы сделало эти дефекты различимыми.

Современные методы математического моделирования позволяют проводить эти исследования, не прибегая к дорогостоящим и трудоёмким натурным испытаниям. В частности, метод справочников неисправностей широко исполь-

зуемый при диагностировании аналоговых схем заключается в имитационном моделировании поведения схемы при различных дефектах.

Соответствующие этим дефектам реакции схемы на входные тестовые воздействия заносятся в специальную электронную таблицу, которая называется справочником неисправностей. Задача состоит в том, чтобы сформировать минимальный набор входных тестовых воздействий, достаточных для локализации всех возможных в схеме дефектов.

Неисправность хотя бы одного параметра любого элемента в схеме может привести к отказу всей схемы в целом.

Таким образом, задача диагностирования ЭС заключается в оценке значений каждого из первичных параметров моделей комплектующих элементов и сравнений полученных значений с предельно допустимыми. И на этой основе принятия решений об отказе того или иного элемента.

Для этого теоретически необходимо подать на вход схемы тест длиной не меньшей размерности вектора внутренних параметров элементов.

Если рассмотреть вход-выходную характеристику схемы на оси абсцисс, требуется обозначить соответствующие длине теста значения тестовых воздействий. Однако, на практике вход-выходная характеристика, как правило, может включать и квазилинейные участки.

Связь тестовых воздействий, подаваемых на вход схемы, и реакции на эти воздействия будут описываться системой линейно зависимых уравнений в диагностической модели. Другими словами, эти участки не несут в себе достаточной диагностической информации. Таким образом, интерес представляет, прежде всего, нелинейные участки вход-выходной характеристики. Задача сводится к выявлению таких участков, и разбиению их на необходимое количество поддиапазонов, в которых выбирается по одному тестовому воздействию. Размер поддиапазона выбирается исходя из возможностей генератора тестовых воздействий, и может оказаться таким, что нельзя будет на отобранных нелинейных участках выбрать необходимое количество тестовых воздействий.

Рис.1. Зависимость реакции ивых схемы на тестовые Uex воздействия

В таком случае возможны два варианта. Либо использовать более прецизионный генератор, либо выбрать дополнительную контрольную точку. Если и этого окажется недостаточно, то необходимо перейти к исследованиям в частотной области или в динамическом режиме.

В частотную область требуется перейти и в том случае, если в схеме имеются реактивные элементы или если не все элементы выявлены в статическом режиме. При этом алгоритм выбора тестовых воздействий может быть построен на основе теоремы Сешу-Уоксмэна.

Это один из методов, предложенных для формирования справочников неисправностей в линейных частотно зависимых цепях. Справочник формируется с использованием только измерений входов и выходов и информации об амплитудных характеристиках.

Пусть рациональная передаточная функция H(s) представляется в виде

H (s) = к

nz

П

i=i

np

П (s - Pj) J =1 J

где s- комплексная частота, а zu pj; i=1, 2,..., nz; J=1, 2, np- соответственно

нули и полюсы передаточной функции. Пусть w Wj- круговые частоты, соответствующие точкам zi, pj на частотном годографе функции H(s). Эти частоты называются точками излома, или сопряжения и могут быть идентифицированы по амплитудной характеристике функции H(s). Рабочие тестовые частоты выбираются так, чтобы по крайней мере одна тестовая частота была ниже наименьшей нулевой частоты сопряжения, одна частота оказалась выше макси-

мальной конечной частоты сопряжения и по одной частоте попало в интервалы между всеми последовательно взятыми точками сопряжения.

Если тестовых воздействий в статических и частотных режимах в сумме будет недостаточно для выявления всех n дефектов, то необходимо перейти к моделированию в динамическом режиме.

В динамическом режиме в качестве тестовых воздействий на вход подаётся импульсный сигнал, и регистрируется выходная характеристика. Впоследствии для выявления дефекта выходные характеристики сравниваются с базой характерных неисправностей и определяется дефект.

Таким образом, в ходе схематического проектирования формируется достаточный набор входных тестовых воздействий, который позволяет однозначно локализовать любую неисправность аналоговых схем на стадии их производства, испытания и эксплуатации.