几种功能电路的BIT测试方案设计及其仿真

2010-04-20郭汉桥褚丽丽

电子与封装 2010年8期

郭汉桥，褚丽丽

（清远职业技术学院机电工程学院，广东清远 511510）

1 引言

机内自测试，简称BIT（Built In Test），是提高电路系统可测试性进而提高系统工作可靠性、减少系统维护费用的关键技术。它通过附加在系统内的软件和硬件对系统进行在线的故障检测。随着电子设备维修性要求的提高，迫切需要设备本身具备检测隔离故障的能力以缩短维修时间，所以BIT在测试研究中占据越来越重要的地位，成为测试性、维修性和可靠性领域的重要研究内容。

实践证明，BIT技术作为改善系统或设备测试性与诊断能力的重要途径，在如下几个方面具有重要作用：（1）提高诊断能力；（2）简化设备维修；（3）降低总体费用。

2 功能电路BIT设计及其仿真

2.1 频率量输入信号调理电路

如图1所示为一频率量信号调理电路，该电路包括滤波、放大、比较和隔离几部分。频率量信号首先经过RC低通滤波，滤波后信号经过AD620AN进行放大，AD620AN为高精度差分放大器，放大后的信号再经过由LM311H构成的比较电路，LM311H的参考电压为0V，经过比较电路正弦信号变成方波信号，最后经过光耦进行信号隔离。

图1中的虚线框为本文设计的BIT检测电路，其主要组成有：限流电阻R1、互感器T1、三级管Ql和续流电容C3。该电路的工作原理为：处理器向三级管Q1基极施加一个频率固定的方波激励信号，则在互感器Tl副边将会产生一个频率固定、幅值随VCC1和激励信号幅值可调的近似正弦波的电压信号，此信号经过频率处理电路后回到处理器进行频率测量。

用Multisim软件进行频率量故障模拟仿真，如图2所示，它包括输入的测试信号、转换后BIT检测信号以及参考比较信号。

图2（a）为由处理器输出到BIT检测电路的频率量测试信号波形，其频率为已知值；（b）为互感器副边的近似正弦波的电压信号，该信号经过处理电路回到处理器再与（c）所示的标准信号进行频率比较，通过比较程序即可判断电路的故障及故障类型。

2.2 开关量处理电路

2.2.1 开关量输入处理电路

开关量输入处理电路如图3所示，主要包括RC网络和光耦。其工作原理为：开关量输入信号先通过RC滤波网络进行滤波，然后用U1进行隔离。

图中的虚线部分是所设计的BIT检测电路，其工作原理为：由处理器发送一个测试信号，经过光耦、场效应管和二极管与工作电路构成的回路，然后回到处理器中与已知的标准信号进行比较，从而判断开关量输入处理电路是否有故障。为了防止BIT检测信号与工作信号互相影响，这里采用了二极管D1进行隔离。

2.2.2 开关量输出处理电路

如图4，开关量信号输出给光耦，然后通过功率放大电路将TTL信号转换成开关量信号驱动负载。本文设计的开关量输出电路BIT检测是通过一路开关量输入通道回绕输出的开关量信号到处理器，通过比较有关数值来判断开关量输出电路是否存在故障。

用Multisim软件进行开关量故障模拟仿真，其结果如图5所示。

图5为处理器回收的BIT检测信号，其中（a）为电路无故障时的信号波形，处理器将会比较有关数值后得出该功能电路无故障的结论；（b）为电路固定“低”故障时的信号波形，处理器根据波形将会判断出电路存在故障及故障类型。

2.2.3 电源功能电路

本文以一个简单的AC/DC转换电路为例对电源功能电路进行BIT监测仿真分析。如图6所示为模块的其中一路输出，该电源的BIT检测电路设计为从电源输出端加入分压电阻，然后通过POWER BIT线测量分压电阻上的电压，与标准电压进行比较，如果误差在允许的容差范围内，则测试通过，可视为电源没有故障，否则就认为电源有故障。