基于FMEA分析的数模混合电路故障诊断技术研究

摘要

随着电子工业的飞速发展，电子电路的集成化程度日益提高，很多传统上使用模拟电路技术的应用，现在也逐渐被数模混合技术所取代。把数字电路和模拟电路集成在同一电路板上，不仅可以提高性能，还能减少电路板的尺寸和成本。板级电路的高度集成使得对其进行故障分析和故障诊断的要求也日益迫切，传统的依靠专业人员经验和相关设备的故障分析方法已经很难适应当前的需求。故障模式与影响分析（Failure Mode and Effect Analysis，简称FMEA）技术是可靠性分析中的一种重要方法，用于对系统或产品进行故障分析。本文对某数模混合板级电路进行FMEA分析及故障诊断进行研究，主要研究内容包含以下三个方面： 1.对某数模混合电路进行FMEA分析。将FMEA分析方法应用于板级电路，重点研究了故障模式的获取方法以及基于仿真的故障影响分析方法。研究了电路元器件故障模式获取的方法，并对故障模式仿真适用性进行了分析。通过Saber仿真软件对电路进行故障影响仿真分析，本文根据Saber软件的特性，提出了通过网表文件和命令文件实现自动化故障仿真的方法。通过直接修改电路网表文件，实现元器件故障的建模和注入；通过命令文件，设置需要进行的仿真分析以及需要提取的特征响应。最后建立该数模混合电路延时电路模块的FMEA分析表。 2.基于FMEA分析的故障诊断方法。根据电路的FMEA分析表，进行故障诊断研究。对电路进行故障诊断，期望以尽可能少的测试来快速的诊断出发生故障的元器件，并采取相应的补偿措施。本文根据FMEA分析表以及研究的需求，提出了一种故障诊断思路，将FMEA分析的结果转换为故障源-测试依赖矩阵，再通过与或图搜索AO*算法生成最优故障诊断树，得到测试序列，根据故障诊断树来进行电路故障诊断。 3.自动化FMEA软件设计与实现。软件主要实现了电路FMEA分析、依赖矩阵转换和故障诊断三个模块，实现了对电路进行FMEA故障分析及故障诊断的功能。最后通过实例对该软件的功能以及可行性进行了验证。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 FMEA技术研究现状

1.2.2 数模混合电路故障诊断技术研究现状

1.3 本文的主要内容与结构安排

第二章 数模混合电路诊断系统技术方案设计

2.1 某数模混合电路系统原理介绍

2.2 基于FMEA分析的数模混合电路故障诊断技术

2.2.1 FMEA分析方法简介

2.2.2 电路FMEA分析及自动化仿真方法

2.2.3 基于FMEA的故障诊断方法

2.3 诊断系统技术方案设计

2.4 本章小结

第三章 数模混合电路FMEA分析及自动化仿真方法研究

3.1.1故障模式获取及分类

3.1.2 故障模式适用性分析

3.1.3 数模混合电路故障建模与分析

3.2 自动化FMEA故障仿真方法研究

3.2.1 基于网表文件的故障自动注入方法

3.2.2 基于命令文件的自动仿真分析方法

3.2.3 电路仿真验证

3.2.4 基于仿真的故障模式影响分析

3.3 电路FMEA分析表的建立方法

3.4 本章小结

第四章 基于FMEA分析的故障诊断方法研究

4.1 传统FMEA故障诊断方法

4.2.1改进FMEA方法的描述

4.2.2 依赖矩阵模型建模方法

4.2.3 基于AO*算法的测试生成方法

4.3 实例分析

4.4 本章小结

第五章 自动化FMEA软件设计与实现

5.1 软件功能描述

5.2.1软件总体设计方案

5.2.2 软件的实现流程

5.2.3 软件界面结构

5.3 软件测试

5.4 本章小结

第六章 全文总结与展望

6.1 全文总结

6.2 后续工作展望

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间取得的成果