[发明专利]基于信息熵和小波变换的开关电流电路故障字典获取方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于信息熵和小波变换的开关电流电路故障字典获取方法。

背景技术

电路故障诊断一直是现代电路理论的研究热点和难点。随着电子技术设计和制作工艺的飞速发展，电子电路集成化程度和制版工艺的日益提高，而相对应的故障检测与诊断却进展缓慢，混合信号电路中的模拟部分的测试与故障诊断问题成了困扰集成电路工业生产和发展的技术瓶颈。虽然近年来在模拟电路故障诊断方面取得重要的进展，开关电流电路作为模拟电路的一部分，在近十儿年也得到迅速的发展，然而，在开关电流电路故障诊断方面一直进展缓慢，极大地限制了数字工艺的模拟技术-开关电流技术的发展，而且开关电流电路中MOS晶体管的非理想性、非零输出电导、有限带宽和开关电荷注入等原因决定了开关电流电路的故障特征提取是一个相当困难的课题，一直没有取得系统性和突破性的进展。

20世纪90年代，已报道了一些开关电流电路测试和故障诊断方法。如：如Saether等提出一种利用改变时钟顺序将二分电路结构重组为串连电流镜结构并将输入与输出直流信号进行对比的方法。这种方法仅适用于特殊的开关电流二分电路结构，时钟的正确转换也相当复杂。Taylor等提出了一种对开关电流四乘幂滤波器振荡能力的测试方法。Renovell等提出一种适用于使用相同开关电流存储单元电路的BIST方法。单独的测试时钟电路在电路内部插入，并比较级联电流镜的输入与输出直流信号。Wey提出一种基于直流信号的开关电流流水线结构AD转换器的测试方法，测试时间得到有效地降低，但嵌入电路中的器件参数失配会使新的偏移电压产生，而使测试精度受到影响，需要采用片外高精度电阻进行调节。上述方法都只对某一特定电路结构和只能测试部分电路功能或特定结构适用，而很少讨论软故障的诊断、估计信号的容差等等。

近年来，在开关电流电路测试和故障诊断方法研究领域的研究成果也不多。黄俊等人借鉴模拟电路故障诊断的方法对开关电流基本存储单元作了故障诊断的初步探讨，对无MOS开关的基本存储单元电路进行了硬故障测试。由于测量的是电流参数，导致可用于测试的有关故障信息量不充分，造成故障定位的不唯一性和模糊性，甚至根本不可诊断。郭杰荣等人提出了开关电流电路的伪随机测试方法，但该方法的误判率较高。张镇等人提出了基于支持向量机的信息熵和峭度预处理的开关电流电路故障诊断方法。但是由于峭度对野值较敏感导致故障诊断率不高。文献1“Long，Y.，He，Y.G.，&Yuan，L. F.(2011)Fault dictionary based switched current circuit fault diagnosis using entropy as a preprocessor.Analog Integrated Circuits and Signal Processing，66(1)，93-102.”首次将故障特征预处理概念引入到开关电流电路故障诊断中，提出了信息熵预处理的开关电流电路故障字典诊断方法。但该方法仅适应于中小规模开关电流电路诊断。文献2“Guo，J.，R.，He，Y.G.，Liu M.R.，(2011)Wavelet neural network approach for testing of switched-current circuits.J Electron Test，27：611-625.”提出了开关电流电路小波神经网络诊断方法。该方法能正确无误的诊断出所有硬故障，但对于低灵晶体管的软故障却达不到好的诊断效果。

因此，有必要设计一种新型的应用于开关电流电路故障诊断的故障字典获取方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于信息熵和小波变换的开关电流电路故障字典获取方法，该基于信息熵和小波变换的开关电流电路故障字典获取方法易于实施，相比现有方法，能更准确的区分出各种故障类型。

发明的技术解决方案如下：

一种基于信息熵和小波变换的开关电流电路故障字典获取方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：产生伪随机信号作为测试激励信号；

伪随机信号为伪随机脉冲序列；

伪随机脉冲序列为脉冲电压信号，由移位寄存器产生，测试时由微处理器(如DSP)的IO端口输出。伪随机序列系列具有良好的随机性和接近于白噪声的相关函数，并且有预先的可确定性和可重复性。因为开关电流电路是属于模拟采样数据处理技术，是数字工艺的模拟技术。所以采用伪随机序列测试要比正弦信号好。

步骤2：定义故障模式：