摘要：随着数模混合电路的广泛应用以及对可靠性要求的日益提高，测试与故障诊断成为其设计和维护的两个重要方面。由于数字电路和模拟电路测试与故障诊断的理论基础不同、电路响应的特征不同，因此如何建立模拟电路与数字电路故障诊断的统一模型、如何进行统一测试是混合电路故障诊断的核心问题之一。以解决上述问题为目的，对现有的方法进行了研究和总结，结合最新的研究成果，对混合电路故障诊断的发展趋势进行了展望。

　　关键字：数模混合电路，测试，故障诊断

　　Abstract: With the widespread application and higher reliability requirements of mixed circuit, test and fault diagnoses become the chief aspects of design and maintains. As the theoretic foundations and respond characteristics differed from digital circuits to analog circuits, the uniform fault diagnoses’ model and test strategies are the bottlenecks of mixed signal circuits’ fault diagnoses. Aimed to solve these problems, the existing methods and future developments are summarized and discussed.

　　Key words: mixed circuit, test, fault diagnoses

　　引言近年来，在无线通讯、程控技术以及实时系统等电子设备中，数模混合电路得到广泛应用[1]。由于高可靠性的要求，测试与故障诊断成为混合信号电路设计和维护的两个重要方面[1~3]。测试是获取和监测电路中的信息，以判断电路是否发生故障;而故障诊断是利用对电路进行建模的基础上，根据测试获取的信息来检测和定位故障。

　　模拟电路故障诊断的理论依据是电路分析理论，数字电路故障诊断的理论依据是布尔代数基础，两者的理论基础完全不同。其次，模拟电路测试与故障诊断的发展水平，远远落后于数字电路，导致了二者之间发展极为不均衡。再次许多数模混合电路的输出参数由数字信号及模拟信号共同作用决定，即数模混和信号电路，在进行测试与故障诊断时，需要对数字和模拟信号进行同步。

　　基于上述原因，传统的数模混合电路测试与故障诊断通常是将数字和模拟部分隔离后，采用分别诊断的方式。数字电路较为常用的诊断方法主要包

基金项目： 国家自然科学基金(60871029)

　　作者简介： 徐磊(1983-)，男，江苏连云港人，博士研

　　究生，主要从事自动测试与故障诊断等研究。

　　010-66719994 kzx_sanshi@yahoo.com.cn

　　括：穷举法;伪穷举法;布尔差分法;D算法;特征分析法;因果函数分析法;随机测试方法;一般的扩展D算法(五值算法);九值算法;线路时间方程;MOMI算法;OH算法，其中后五种方法为时序数字电路的测试方法。模拟电路常用的诊断方法主要有：模拟故障字典法、参数识别法、故障验证法、逼近法等。 1.数模混合电路测试方法与手段 1.1 基于ATE的数模混合信号测试仪当前混合电路测试主要采用基于ATE(自动测

　　试设备)的测试仪[3,4]。基于ATE测试的最大的特点是以数字化仪和任意波形产生器代替模拟仪器完成模拟测量的方法。

　　典型的测试系统如图1所示。

图1 基于ATE的数模混合电路测试仪

　　在ATE测试系统中，由处理器或上位机产生的数字化的测试向量，而后通过综合器中的高速D/A转换器转为模拟激励，施加到被测元器件中;相应的模拟测试响应通过数字化仪转化为数字向量传回数字信号处理器中。而数字电路测试激励向量则是由处理器或上位机产生后，保存在激励存储器中，在同步机构的作用下，与相应的模拟激励向量同时施加到被测元件中，并由接收存储器读回响应，送回数字信号处理器中，完成测试过程。

　　基于ATE的数模混合信号测试仪以数字化的形式产生模拟电路的激励，并将获得的响应转化为数字信号，进行分析处理。这样最大程度的减少了测试时，由测试设备带来的误差。另一方面其具有同步功能，能够实现在测试时对数字和模拟测试信号进行同步，也是基于ATE的数模混合信号测试仪的主要特点。

当前用的较多的是基于DSP以及PXI/VXI总线的数模混合信号测试仪。NI公司在2003年已推出了针对混合信号测试的100MS/s PXI仪器套件[3];而基于DSP的数模混合信号测试仪则在小规模的混合电路中得到广泛的应用。 1.2 基于的数模混合电路测试 考虑图2,a)所示的一个基本COMS电路，其消耗的电流为，为输入，为输出。当输出发生跳变时，将引起电路内部的状态改变，即由导通变为截止(或相反)，然后跳变被传播到输出，这一过程称为过渡过程。在过渡过程中，由于PMOS和NMOS开关速度差而形成的瞬间短路以及负载电容的瞬间充电，使得消耗电流脉冲较大，如图2,b)所示。过渡过程结束以后，电路各点的状态趋于稳定，只剩下管子的漏电流，此时消耗电流称为。CMOS电路无缺陷静态电流非常小，当出现故障时，将引起的异常增大，即缺陷。通过测量，并将其与预定的正常/故障界限进行比较，看它是否超出规定的范围，就可知有无缺陷存在[4]。

1981年Philps Semicon2ductor开始在SRAM产品测试中采用片内检测单元，其后许多公司把片内检测单元用在ASIC产品中。1996年SRC(Semiconductor Research Corporation) 认定测试是二十世纪九十年代到二十一世纪间主要的测试方法之一。近年来，测试也逐渐与其它DFT结构,例如扫描路径测试、内建自测试、存储器测试等，结合在一起应用于混合信号电路的故障诊断中。

随着COMS工艺进入深亚米领域，器件特征尺寸的缩小和芯片规模的增大，无缺陷电流显著增大。为了提高测试方法的分辨能力，Thibealt提出的、Peter Maxwell的current ratio以及相关、等方法，进一步延伸了测试技术在深亚米工艺下的应用。

　　a) CMOS反向器电路

　　b) 电压和电流

图2 测试的基本原理 1.3 基于DFT的数模混合电路测试 在电路测试中必须充分考虑测试性设计技术，主要是基于以下两个方面的考虑。

 1/3    1 2 3 下一页 尾页