摘 要
近年来电子技术发展迅速，基于数字和模拟混合信号的电路应用广泛。尤其是片上系统混合电路的发展，对模拟和混合电路的测试分析及故障诊断提出了新的要求。本文就模拟和混合信号电路的测试及故障诊断的应用现状及存在问题进行了深入的探讨：首先介绍了其研究现状，而后详述了基于小波变换的混合信号电路电流测试方法、探讨了SoC中混合信号测试测试与诊断方法、基于模糊神经网络的模拟电路故障分析诊断等方法。
【关键词】混合信号电路测试 故障诊断 模拟电路
模拟电子电路故障诊断自二十世纪七十年代以来，取得了卓越的成效，形成了系统的理论，成为网络理论的一大分支。此外，模拟电子电路和数字/模拟混合信号电路的广泛应用对模拟和混合系统诊断和测试提出更高的要求。
目前，集成电路将模拟、数字和混合信号电路集中于同一沉底的IC上，从而促进了系统芯片（SoC）的产生。这种设计方法与以前的每个芯片不同的功能不同，只需一片芯片就可以实现多项功能。目前，模拟电路的测试成本占电路制造成本的30%以上，模拟测试已成为系统成本的主要部分。
模拟电路测试与数字电路测试相比具有复杂性。首先，模拟电路规模没有界限，电路输出激励与输入响应、元件的参数都具有连续性，很难做出量化。从而从理论上讲，一个模拟软件有无穷故障，不可能明确所有故障。其次，模拟电路中的元件参数具有容差，即轻微的故障，容易导致故障的模糊性，无法确定故障的实际位置。第三，模拟电路不存在广泛可接受的故障模型。第四，模拟电路的测试总线比较难以实现，测试时，重新配置模拟电路容易改变模拟电路转移功能。
1 模拟和混合信号电路测试与故障诊断的研究背景
近年来，模拟和混合信号电路诊断及测试方法受到科研工作者的广泛关注。1962 年，R.S.Berkowits 就模拟电路故障诊断方面的研究工作展开报导，虽然该报导关于模拟和混合电路中还有很多不成熟的观点，但是其奠定了模拟电路故障诊断及检测发展的理论基础。1979 年，Navid和 Willson通过实验及理论证实了线性电阻电路元件值可解的充分条件，促进了模拟电路故障与诊断的发展。随后，各种新的理论和方法不断涌现。目前，国内外模拟和混合信号的故障诊断方法有传统模拟电路故障诊断方法：故障字典法、故障验证法、元件参数辨识法等；现代模拟电路故障诊断方法：基于智能计算的诊断方法。
故障字典法是收集故障中的故障响应，将故障响应经处理后转化为对应的故障特征，再经过编撰成为与其相对应的故障字典。利用故障字典进行电路诊断时，根据响应的特征，在故障字典中查的与此相对应的故障。当发生故障时，在故障字典中查得与此故障特征相对应的特征，执行合理的诊断方法。但是当模拟电路中的故障参数是一个连续的模拟量，测量响应不可避免地引入误差。故障验证法首先预测电路中的故障所在，而后验证猜测的正确性。元件参数辨识是根据网络结构估计或求解每个元件参数，超出容差确定范围的元件认定为故障元件。
此外，智能计算诊断方法也取得了长足进步。二十世纪七十年代，模糊技术已经应用于模拟电子系统故障诊断；九十年代，神经网络在模拟电路故障检测与诊断方法上广泛应用。人们依次提出了RBF网络应用于模拟电路元件级和子系统级的软故障测试分析及诊断，以 RBF 和 BP网络为基础实现具有容差的模拟电路故障诊断，通过 BP 网络实现 CMOS 运算放大器的故障诊断等。
2 模拟和混合信号电路测试与诊断方法
2.1 基于小波变换的混合信号电路电流测试方法
目前，模拟电路广泛应用于通信、消费电子领域，其所占地位日益增重，致使 SoC对混合信号功能的需求不断上升，人们对混合信号电路的测要求日益严格。电流测试时一种已在数字电路测试中已证实的有效方法，通过电流测试检测到的电流信号检测模拟电路中的故障。由于小波变换在频域和时域所展现的优越性，具有的高分辨率，适用于检测正常信号中夹带瞬态反常现象，同时能够展示其成分。
迄今为止，集成电路的稳态电流测试方法在工业界已成为一种被广泛认可并应用的技术，为 IC 测试做出了重要贡献。此外，小波变换的混合信号具有高的分辨率，对点刘波采样后经傅氏变换后与正常电路参数数据对比，发现故障，进行检测。瞬态电流测试是稳态电流测试一种补充，用小波变换分析瞬态电流，分析动态电流的小波系数，采集数据，发现缺陷。在电流测试中，选用合适的分析方法对电流信号分析非常重要。
2.2 SoC中混合信号测试测试与诊断方法
随着电子信息技术的发展，半导体产业逐渐实现亚微米级的加工制造，单一集成电路芯片上就具有很大容量，建立一个复杂的电子系统。随着集成电路（IC）向集成系统（IS）转变，系统级芯片（SoC）慢慢诞生。SOC系统包含诸多子模块，例如：模拟、储存器子系统、数字逻辑等。这些具有不同测试要求的模块之间相互连接，能够满足SoC中混合信号电路的要求。如何对混合信号电路进行测试已成为模拟电路进步的关键技术，嵌入式的混合信号可通过内自建测试、边界扫描设计以及混合信号等方法诊断。目前，内嵌自测试、边界扫描设计和混合信号测试等混合信号测试的方法在理论上已得到论证，逐渐应用于实际应用中。
2.3 基于模糊神经网络的模拟电路故障诊断
神经网络在故障检测时通过输入层收集故障信息，在中间层得出针对性解决方法处理故障，在输出层经复杂的权值调整得到故障处理的方法。模糊神经网络的模拟电路故障测试与诊断方法融合了遗传算法，具有自学习、自组织性等特点，对外界的信息识别能力强，模拟人的思维模式，解决电路中出现的故障。随着模糊神经网络的不断发展与应用，其在模拟电路故障检测中的优势越来越明显。
参考文献
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作者单位
天津市新策电子设备科技有限公司 天津市 300384
