摘 要：BIT 技术是当今最重要的在线故障诊断技术之一，已经被广泛应用于航空电子设备中，在航空领域以外的应用虽然还比较少，但也已经起步。随着电子设备维修性要求的提高以及设备本身要求具备检测隔离故障的能力以缩短维修时间，BIT 在测试领域研究中将越来越重要。功能电路BIT 系统是电子设备整机BIT 系统的重要组成部分，因此从解决实际问题出发，对几种典型的功能电路进行BIT 策略方案设计，并使用Multisim 软件对所设计的BIT 监测电路进行仿真，仿真结果表明，所设计的BIT 电路是可靠及有效的。
1 引言
机内自测试，简称BIT（Built In Test），是提高电路系统可测试性进而提高系统工作可靠性、减少系统维护费用的关键技术。它通过附加在系统内的软件和硬件对系统进行在线的故障检测。随着电子设备维修性要求的提高，迫切需要设备本身具备检测隔离故障的能力以缩短维修时间，所以BIT 在测试研究中占据越来越重要的地位，成为测试性、维修性和可靠性领域的重要研究内容。
实践证明，BIT 技术作为改善系统或设备测试性与诊断能力的重要途径，在如下几个方面具有重要作用：（1）提高诊断能力；（2）简化设备维修；（3）降低总体费用。
2 功能电路BIT设计及其仿真
2.1 频率量输入信号调理电路
如图1 所示为一频率量信号调理电路，该电路包括滤波、放大、比较和隔离几部分。频率量信号首先经过RC 低通滤波，滤波后信号经过AD620AN进行放大，AD620AN 为高精度差分放大器，放大后的信号再经过由LM311H 构成的比较电路，LM311H的参考电压为0V，经过比较电路正弦信号变成方波信号，最后经过光耦进行信号隔离。
图1 中的虚线框为本文设计的BIT 检测电路，其主要组成有：限流电阻R1、互感器T1、三级管Ql 和续流电容C3。该电路的工作原理为：处理器向三级管Q1 基极施加一个频率固定的方波激励信号，则在互感器Tl 副边将会产生一个频率固定、幅值随VCC1和激励信号幅值可调的近似正弦波的电压信号，此信号经过频率处理电路后回到处理器进行频率测量。
用Multisim 软件进行频率量故障模拟仿真，如图2 所示，它包括输入的测试信号、转换后BIT 检测信号以及参考比较信号。
图2（a）为由处理器输出到BIT 检测电路的频率量测试信号波形，其频率为已知值；（b）为互感器副边的近似正弦波的电压信号，该信号经过处理电路回到处理器再与（c ）所示的标准信号进行频率比较，通过比较程序即可判断电路的故障及故障类型。
2.2 开关量处理电路
2.2.1 开关量输入处理电路
开关量输入处理电路如图3 所示，主要包括RC网络和光耦。其工作原理为：开关量输入信号先通过RC 滤波网络进行滤波，然后用U1 进行隔离。
图中的虚线部分是所设计的BIT 检测电路，其工作原理为：由处理器发送一个测试信号，经过光耦、场效应管和二极管与工作电路构成的回路，然后回到处理器中与已知的标准信号进行比较，从而判断开关量输入处理电路是否有故障。为了防止BIT 检测信号与工作信号互相影响，这里采用了二极管D1 进行隔离。
2.2.2 开关量输出处理电路
如图4，开关量信号输出给光耦，然后通过功率放大电路将TTL 信号转换成开关量信号驱动负载。本文设计的开关量输出电路BIT 检测是通过一路开关量输入通道回绕输出的开关量信号到处理器，通过比较有关数值来判断开关量输出电路是否存在故障。
用Multisim 软件进行开关量故障模拟仿真，其结果如图5 所示。
图5为处理器回收的BIT检测信号，其中（a）为电路无故障时的信号波形，处理器将会比较有关数值后得出该功能电路无故障的结论；（b）为电路固定“低”故障时的信号波形，处理器根据波形将会判断出电路存在故障及故障类型。
2.2.3 电源功能电路
本文以一个简单的AC/DC 转换电路为例对电源功能电路进行BIT 监测仿真分析。如图6 所示为模块的其中一路输出，该电源的BIT 检测电路设计为从电源输出端加入分压电阻，然后通过POWER BIT 线测量分压电阻上的电压，与标准电压进行比较，如果误差在允许的容差范围内，则测试通过，可视为电源没有故障，否则就认为电源有故障。
图6 中虚线框所示，在电阻R1、R2 上的分压应为12V，通过POWER BIT 线测量其值是否为12V 就可以判断电源是否有故障。因为电源是非常重要的，所以必须对每路电源进行监控。
用Multisim 软件进行电源功能电路模拟故障仿真，结果如图7 所示。由于在电源功能电路BIT 的设计中，主要是对电源电压进行监控，因此可以在电源功能电路中使用Multisim 中的数字万用表对实际设计的BIT 电路的测试比较功能进行仿真。
3 仿真结果及分析
表1所示是使用Multisim软件对以上各功能电路进行多次不同的故障模拟仿真的一些监测数据。
通过仿真，各类故障均可以迅速、全面地被检测出来，故障检测率达到100%，证明本文的功能电路BIT 设计方案是有效及可行的。
4 总结
本文主要对具体的几个功能电路进行了BIT 测试方案设计，如频率量处理电路、开关量处理电路等；然后用Multisim 软件分别对其进行了故障模拟仿真，仿真结果表明所设计的BIT 监控电路能够达到对原功能电路进行故障检测及隔离的目的。
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