幾種功能電路的BIT測試方案設計及其仿真

郭漢橋，褚麗麗

（清遠職業技術學院機電工程學院，廣東 清遠 511510）

1 引言

機內自測試，簡稱BIT（Built In Test），是提高電路系統可測試性進而提高系統工作可靠性、減少系統維護費用的關鍵技術。它通過附加在系統內的軟件和硬件對系統進行在線的故障檢測。隨著電子設備維修性要求的提高，迫切需要設備本身具備檢測隔離故障的能力以縮短維修時間，所以BIT在測試研究中占據越來越重要的地位，成為測試性、維修性和可靠性領域的重要研究內容。

實踐證明，BIT技術作為改善系統或設備測試性與診斷能力的重要途徑，在如下幾個方面具有重要作用：（1）提高診斷能力；（2）簡化設備維修；（3）降低總體費用。

2 功能電路BIT設計及其仿真

2.1 頻率量輸入信號調理電路

如圖1所示為一頻率量信號調理電路，該電路包括濾波、放大、比較和隔離幾部分。頻率量信號首先經過RC低通濾波，濾波后信號經過AD620AN進行放大，AD620AN為高精度差分放大器，放大后的信號再經過由LM311H構成的比較電路，LM311H的參考電壓為0V，經過比較電路正弦信號變成方波信號，最后經過光耦進行信號隔離。

圖1中的虛線框為本文設計的BIT檢測電路，其主要組成有：限流電阻R1、互感器T1、三級管Ql和續流電容C3。該電路的工作原理為：處理器向三級管Q1基極施加一個頻率固定的方波激勵信號，則在互感器Tl副邊將會產生一個頻率固定、幅值隨VCC1和激勵信號幅值可調的近似正弦波的電壓信號，此信號經過頻率處理電路后回到處理器進行頻率測量。

用Multisim軟件進行頻率量故障模擬仿真，如圖2所示，它包括輸入的測試信號、轉換后BIT檢測信號以及參考比較信號。

圖2（a）為由處理器輸出到BIT檢測電路的頻率量測試信號波形，其頻率為已知值；（b）為互感器副邊的近似正弦波的電壓信號，該信號經過處理電路回到處理器再與（c）所示的標準信號進行頻率比較，通過比較程序即可判斷電路的故障及故障類型。

2.2 開關量處理電路

2.2.1 開關量輸入處理電路

開關量輸入處理電路如圖3所示，主要包括RC網絡和光耦。其工作原理為：開關量輸入信號先通過RC濾波網絡進行濾波，然后用U1進行隔離。

圖中的虛線部分是所設計的BIT檢測電路，其工作原理為：由處理器發送一個測試信號，經過光耦、場效應管和二極管與工作電路構成的回路，然后回到處理器中與已知的標準信號進行比較，從而判斷開關量輸入處理電路是否有故障。為了防止BIT檢測信號與工作信號互相影響，這里采用了二極管D1進行隔離。

2.2.2 開關量輸出處理電路

如圖4，開關量信號輸出給光耦，然后通過功率放大電路將TTL信號轉換成開關量信號驅動負載。本文設計的開關量輸出電路BIT檢測是通過一路開關量輸入通道回繞輸出的開關量信號到處理器，通過比較有關數值來判斷開關量輸出電路是否存在故障。

用Multisim軟件進行開關量故障模擬仿真，其結果如圖5所示。

圖5為處理器回收的BIT檢測信號，其中（a）為電路無故障時的信號波形，處理器將會比較有關數值后得出該功能電路無故障的結論；（b）為電路固定“低”故障時的信號波形，處理器根據波形將會判斷出電路存在故障及故障類型。

2.2.3 電源功能電路

本文以一個簡單的AC/DC轉換電路為例對電源功能電路進行BIT監測仿真分析。如圖6所示為模塊的其中一路輸出，該電源的BIT檢測電路設計為從電源輸出端加入分壓電阻，然后通過POWER BIT線測量分壓電阻上的電壓，與標準電壓進行比較，如果誤差在允許的容差范圍內，則測試通過，可視為電源沒有故障，否則就認為電源有故障。

圖6中虛線框所示，在電阻R1、R2上的分壓應為12V，通過POWER BIT線測量其值是否為12V就可以判斷電源是否有故障。因為電源是非常重要的，所以必須對每路電源進行監控。

用Multisim軟件進行電源功能電路模擬故障仿真，結果如圖7所示。由于在電源功能電路BIT的設計中，主要是對電源電壓進行監控，因此可以在電源功能電路中使用Multisim中的數字萬用表對實際設計的BIT電路的測試比較功能進行仿真。

3 仿真結果及分析

表1所示是使用Multisim軟件對以上各功能電路進行多次不同的故障模擬仿真的一些監測數據。

通過仿真，各類故障均可以迅速、全面地被檢測出來，故障檢測率達到100%，證明本文的功能電路BIT設計方案是有效及可行的。

4 總結

本文主要對具體的幾個功能電路進行了BIT測試方案設計，如頻率量處理電路、開關量處理電路等；然后用Multisim軟件分別對其進行了故障模擬仿真，仿真結果表明所設計的BIT監控電路能夠達到對原功能電路進行故障檢測及隔離的目的。

［1］溫熙森，徐永成，易曉山，等.智能機內測試理論與應用[M].北京：國防工業出版社，2002.

［2］曾天翔.電子設備測試性及診斷技術[M].北京：航空工業出版社，1996.

［3］朱萬年.智能化機內測試驗證系統的設計與實現[J].航空電子技術，1998，93（4）.