[发明专利]一种基于信息熵的集成电路故障诊断方法

说明书

技术领域

本发明属于集成电路测试领域，特别涉及一种基于信息熵的集成电路故障诊断方法。

背景技术

在业界，集成电路的故障诊断具有重要工程价值，也是一个富有挑战性的问题，对模拟集成电路的参数型故障的诊断尤是如此。目前，尽管大量的电子系统可以完全使用数字技术来构建，但在诸如滤波器、模数转换器、锁相环电路中，模拟元件和电路仍然是基本、必不可少的部分。同时，由于测点有限、缺失典型的故障模型、存在元件的容差，以及元件的非线性效应，使模拟电路的故障诊断一直是一个困难重重的问题，目前有许多研究工作正试图攻克这一难题。

已有的模拟集成电路故障诊断的典型方法有神经网络方法，灵敏度分析与模糊分析方法，这些方法存在明显的弊端，比如：执行时间过长带来的算法时间复杂度偏高，要求多个测试节点等。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种基于信息熵的集成电路故障诊断方法，该方法在噪声中诊断参数型故障效果好，鲁棒性强，且只需单测点，对电流信号和电压信号皆适用，计算复杂度低。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明的基本原理是：提取被测电路输出概率密度函数中包含的熵信息，将被测集成电路输出响应的Rényi熵作为参数型故障的特征。Rényi熵作为香农熵的一般形式，满足次可加性。采用带有Rényi熵的拉格朗日乘数法，推导出被测信号的功率谱；根据数学理论，一个随机变量的非负功率谱可以归一化为该随机变量的概率密度函数。对概率密度函数使用最大似然估计，得到Rényi熵表达式中自由参数α的最佳估计，最后根据概率密度函数和自由参数α，计算出被测电路输出的Rényi熵，将其作为元件参数的特征，通过比较无故障电路输出和实测电路输出的Rényi熵，完成电路的故障诊断。

具体而言，本发明提出的一种基于信息熵的集成电路故障诊断方法，步骤如下：

(1)将被测电路的各个元件参数设置为标称参数，对该被测电路进行实测或仿真，得到各元件标称参数下的无故障被测电路的输出电压值或电流值。

(2)对步骤(1)中得到的输出电压值或电流值采用拉格朗日乘数法，计算得到各元件标称参数下的无故障被测电路输出电压或电流的概率密度函数。

(3)对步骤(2)中得到的概率密度函数采用最大似然法，计算得到各元件标称参数下的无故障被测电路输出Rényi熵定义公式中的自由参数α；自由参数α为Rényi熵定义公式HR(α,f)=11-αln(∫-ωωpα(f)df)]]>中的α。

(4)根据步骤(2)中得到的概率密度函数和步骤(3)中得到的自由参数α，计算得到各元件标称参数下的无故障被测电路输出的Rényi熵值A。

(5)对未知故障的被测电路进行实测，得到未知故障被测电路的输出电压值或电流值。

(6)对步骤(5)中得到的输出电压值或电流值采用拉格朗日乘数法，计算得到未知故障被测电路输出电压或电流的概率密度函数。