[发明专利]基于Saber的电路故障仿真分析方法

说明书

(一)技术领域：

本发明提供一种基于Saber的电路故障仿真分析方法(Saber为美国Synopsys公司的混合系统仿真软件)，属于电路故障仿真分析领域。

(二)背景技术：

故障仿真技术是一种为分析系统性能和功能测试而发展起来的将故障建模、故障注入及系统性能仿真相结合的分析技术。它以数字模拟为手段，通过分析系统内部各组成单元的失效机理及其表现形式，在系统原有功能模型基础上构建系统故障仿真模型，实现对存在故障单元的系统进行分析的过程。

电路故障仿真是将故障注入和电路仿真相结合，根据器件的故障机理，将故障注入到电路中，获得电路在故障模式下仿真输出的技术，是一种实现电路可靠性设计的有效辅助方法。故障注入是指按照某些策略，人为地将故障引入目标系统的过程。在航空航天等领域，对电路可靠性要求极高，器件故障可能会带来机毁人亡的后果，通过运用电路故障仿真，能够找出故障影响严重的器件，只要电路设计过程中对这类器件予以重点关注，可避免严重后果产生。另外，在故障诊断领域，故障仿真的输出结果是故障字典的重要依据。

在电路故障仿真技术发展之前，要想提前获得电路故障后的影响，常采用的两种方式是硬件故障注入和软件故障注入。对于电路而言，硬件故障注入往往会造成电路器件损伤、失效，造成很大的经济损失；而软件故障注入又存在对某些非程序控制器件不可达的缺点。而基于仿真的故障注入技术就可以很好的避免此问题，能够在设计阶段帮助电路设计人员及早发现问题，有助于早改进。另外，基于仿真的故障注入成本低，可以无限次的故障注入和仿真，无需花费任何硬件成本。而且采用故障仿真的方式，相对于硬件注入而言，仿真时间极短。

对于电路的故障仿真，就是采用基于仿真的故障注入，前人提出的方法主要有基于硬件描述语言VHDL平台进行故障建模和仿真。该类故障仿真的优点是可以对数字电路进行故障仿真，缺点是对模拟电路和数模混合电路的故障无法仿真，因为VHDL平台本身只能仿真数字电路，不能仿真模拟电路。针对上述问题，本发明借助第三方数模混合仿真软件Saber进行故障仿真，不仅可以进行数字、模拟、数模混合电路故障仿真，同时也确保了仿真精度和速度。

(三)发明内容：

1、目的：本发明的目的是提供一种基于Saber平台的故障仿真分析方法，提出了器件故障模式对应的故障仿真模型、故障注入方法，突破Saber平台与故障仿真之间的接口。

2、技术方案：本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明一种基于Saber的电路故障仿真分析方法，其步骤如下：

步骤一：进行Saber电路功能建模和仿真。即按照设计需求在Saber平台上绘制电路原理图，电路原理图调试编译最终符合需求，作为正常电路。将此电路生成网表文件，进行直流、瞬态仿真，获得正常电路仿真结果。

步骤二：确定要仿真的器件故障模式。电路设计人员需要确定进行哪个器件的哪类故障模式的仿真。

步骤三：故障建模。每个故障模式对应于一个故障仿真模型，建立故障仿真模型的过程即故障建模，故障建模是本发明的一项重点和难点。故障建模的基础是细化故障模式，并且要分析研究器件每个故障模式下的表现形式，最终建立基于表现形式的故障仿真模型。建立故障仿真模型是故障仿真的前提。故障建模方法见后列表1所示；此处介绍几种常用的故障模式对应故障仿真模型的建模方法，以说明故障建模过程：

1“开路”：故障引脚串接大电阻(10¹⁰欧姆)或者直接断开；

2“短路”：故障引脚之间并联小电阻或者直接短接；

3“接触不良”：选择故障器件任意端接Flash开关，之后接后端，通过控制Flash开关周期为整个仿真时间的一定比例(如10％)达到闪断效果；

4“参数漂移”：修改器件某个重要的电参数值，由于该故障模式多中类型器件都会发生，对于不同器件类型，需要修改的值不同。如电阻需要修改阻值，电容修改容值，电感需要修改电感值。修改之后的值都是在原有基础上正负漂移一定比例；

5“无输出”：故障器件输出端接地；

6“参数超差”：故障器件输出端接增益控制器，改变增益的系数；

7“保险丝断不开”：保险丝两端直接短接；

8“保险丝断开慢”：保险丝熔断电流在原来基础上增大5％；