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(多图) 一种提高遥测信号处理器测试性方法

朱党杰?? 蒋学东?? 中国空空导弹研究院通信技术研究所?? 2014年12月15日 ?? 收藏0
可测试性定义为:产品能及时准确地确定其状态,隔离其内部故障的设计特性,以提高产品可测试性为目的而进行的设计被称为可测试性设计。可测试性是同可靠性、维修性相并列的一门新型学科,其发展和应用对于提高产品的质量,降低产品的全寿命周期费用具有重要意义。随着集成电路设计方法与工艺技术的不断进步,集成电路的可测性已经成为提高产品可靠性和成品率的重要因素。文中针对遥测产品中信号处理器的设计原理,通过增加BIT以提高信号处理器的测试覆盖率。

1 信号处理器简介

硬件电路软件化是电路设计的发展趋势。借助大规模集成的FPGA和高效的设计软件,不仅可通过直接对芯片结构的设计实现多种数字逻辑系统功能,而且由于管脚定义灵活,从而减轻了信号处理器电路图设计和电路板设计的工作量及难度。这种基于可编程逻辑器件的设计大幅减少了芯片的数量,缩小了系统的体积,提高了系统的可靠性,同时也增加了信号处理器的测试复杂度,降低了故障隔离率。

信号处理器主要完成电压模拟信号的分时采集、RS422总线信号的接收和编码输出等功能,原理框图如图1所示。

图1  信号处理器原理框图
图1 信号处理器原理框图

2 信号处理器测试现状分析

信号处理器作为遥测产品的重要部件,其可测试性基本决定了遥测产品的可测试性,因此提高信号处理器的可测试性意义重大。由图1可知信号处理器需要进行测试的节点较多,主要包括多路模拟信号调理电路、交换子、A/D转换器、RS422总线接口芯片、PCM码输出电路、FPGA内部的各逻辑模块、二次电源等,共计约34个测试节点。

在地面或试验室环境中,采用信号模拟器、万用表、示波器、数据接收设备等对信号处理器进行测试,可以考核全部测试节点,基本实现信号处理器100%的测试覆盖率和故障隔离率。

在供电、二次电源变换以及PCM输出正常的前提下,在挂机自检过程中通过接收到的PCM数据仅可获取部分模块的工作状态,主要包括“供电”信号所在的调理电路、交换子、A/D转换器、模拟量处理模块和编码控制模块的部分功能,测试覆盖率约为24%。当4个单元中任意一个单元或多个单元出现故障时,无法通过数据分析完成故障的进一步隔离,从而形成一个模糊度为4的模糊组,故障隔离率0%。

3 BIT设计分析

3.1 单一模拟信号采集通路BIT分析

通过对图1中双点划线部分电路进行分析,建立故障树如图2所示,根据故障树形成相关性图形模型如图3所示,获得一阶相关性及相关D矩阵如图4所示。

图2  故障树
图2 故障树

图3  相关性图形模型
图3 相关性图形模型

图4  一阶相关性及相关D矩阵
图4 一阶相关性及相关D矩阵

图5  诊断树和故障字典
图5 诊断树和故障字典

通过对D矩阵分析,识别冗余测试点和模糊组,完成检测用测试点选择,生成诊断树和故障字典如图5所示。


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FPGA? BIT? 测试性?

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