[发明专利]基于PSPICE的电路故障判定方法

说明书

(一)技术领域：

本发明提供一种基于重点用于集成电路的模拟程序(简称“PSPICE”，即Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis on PC)的电路故障判定的方法，属于电路故障分析领域。

(二)背景技术：

电路故障仿真是一种为分析电路系统性能和功能测试而发展起来的将电路故障建模、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，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，是一种实现电路可靠性设计的有效辅助方法。由Cadence公司推出的PSPICE是一款典型的电子设计自动化(EDA：Electronic Design Automation)软件，该软件可以开展从系统设计到电路仿真再到布线出图等的一系列电路设计工作，能够有效的提高电路设计的效率和有效性，为电路故障仿真提供了很好的软件平台。

电路故障判定即是对仿真结果进行比较处理，从而断定系统功能状态的过程。对电路仿真而言，是对电路输出的仿真信号进行判定。系统的故障判定通常由设计人员按照技术规范的要求进行。

对故障电路进行判定，检查注入故障对电路系统功能和状态的影响。通常情况下，系统或分析对象的故障判定依据应当由设计该系统的工程技术人员参照系统工作状态下的技术条件确定，不同的系统其故障判定依据会有很大不同。在系统性能与可靠性综合设计分析过程中，人工判定非常简单易行，但是往往需要进行大量的仿真试验，这就要求对每次仿真结果的判定必须要自动化。

目前，伴随着电路故障仿真的发展，对故障判定又提出了新的要求，从人工判定发展到自动判定，从单条故障到成百上千条故障，从简单的数字/模拟信号值到瞬态的特征参数如周期、有效值、最大值等，从单一判据到具有复杂逻辑关系的判据树。针对上述问题，本发明借助第三方数模混合仿真软件PSPICE进行故障仿真，对故障仿真结果进行故障判定，不仅完成了数字、模拟以及数模混合信号的大量故障复杂判据的判定，并且具有很好的判定精度。

(三)发明内容：

1、目的：

本发明的目的是提供一种基于PSPICE平台的电路故障判定方法，提出了基于判据树的故障判据描述方法、故障判定算法以及混合信号的处理方式，构建了一套基于电路故障仿真的判定方法。

2、技术方案：

本发明是一种基于PSPICE的电路故障判定方法，假设已知通过PSPICE仿真获得的正常电路仿真结果和故障电路仿真结果，其步骤如下：

步骤一构建判据树：判据树是一种对判据进行量化，描述判据逻辑关系的树形结构。构建判据树包括三个部分：

1.选取信号。选定当前电路中设计人员最为关心的信号点作为判定信号，所选取的判定信号可以为多个。在PSPICE中对于模拟信号提供电压，电流，功率等仿真数值，对于数字信号提供高低电位作为仿真数值。由于数模混合电路中数字信号经过模拟器件之后PSPICE将该信号用模拟信号的形式表示，而技术人员往往更关心其数字特性，对这种信号，我们将它与数字信号或模拟信号区别对待，称之为模拟化的数字信号。

2.确定判定指标。确定所选信号的相应指标，判定指标的个数可以为多个。比如电源电压V1的周期，最大值，上升时间等都称为判定指标，设计人员通过这三个指标值来判断V1故障与否。模拟电路和数字电路其判定指标种类不尽相同。

3.构建判定逻辑。对于两个或多个判定信号，用“与门”或者“或门”连接起来，搭建起树形结构，并建立“与”、“或”的逻辑关系。对于同一信号下的两个或多个判定指标同样利用与或门建立判定逻辑关系。判定结果为“故障”则等同于逻辑“1”，判定结果为“正常”则等同于逻辑“0”。

步骤二判据设置：判据分为三种，分别是电路级判据，信号级判据和参数级判据：

1)电路级判据：由不同信号级判据构成，作为整个电路故障与否的判定条件；

2)信号级判据：电路板上的某个信号点是否故障，例如Vout，I7，W2，由参数级判据构成；

3)参数级判据：比如某信号的最大值，最小值，上升时间等，是指对某个信号点的某个判定指标在规定的起止时间内其参数值是否落在指定数值区间内；

利用判据树来描述三级判据之间的逻辑关系，由电路级判据作为电路系统功能状态的最终判断依据。判据设置的过程就是填充判据树的过程，将判据树中的叶子节点量化，即完善参数级判据。具体内容为对其判定指标给定起始时间，终止时间，指标的最小值，最大值。