摘　要：BIT 技術(shù)是當(dāng)今重要的在線故障診斷技術(shù)之一，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于航空電子設(shè)備中，在航空領(lǐng)域以外的應(yīng)用雖然還比較少，但也已經(jīng)起步。隨著電子設(shè)備維修性要求的提高以及設(shè)備本身要求具備檢測隔離故障的能力以縮短維修時間，BIT 在測試領(lǐng)域研究中將越來越重要。功能電路BIT 系統(tǒng)是電子設(shè)備整機(jī)BIT 系統(tǒng)的重要組成部分，因此從解決實(shí)際問題出發(fā)，對幾種典型的功能電路進(jìn)行BIT 策略方案設(shè)計，并使用Multisim 軟件對所設(shè)計的BIT 監(jiān)測電路進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果表明，所設(shè)計的BIT 電路是可靠及有效的。

　　1 引言

　　機(jī)內(nèi)自測試，簡稱BIT（Built In Test），是提高電路系統(tǒng)可測試性進(jìn)而提高系統(tǒng)工作可靠性、減少系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用的關(guān)鍵技術(shù)。它通過附加在系統(tǒng)內(nèi)的軟件和硬件對系統(tǒng)進(jìn)行在線的故障檢測。隨著電子設(shè)備維修性要求的提高，迫切需要設(shè)備本身具備檢測隔離故障的能力以縮短維修時間，所以BIT 在測試研究中占據(jù)越來越重要的地位，成為測試性、維修性和可靠性領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容。

　　實(shí)踐證明，BIT 技術(shù)作為改善系統(tǒng)或設(shè)備測試性與診斷能力的重要途徑，在如下幾個方面具有重要作用：（1）提高診斷能力；（2）簡化設(shè)備維修；（3）降低總體費(fèi)用。

　　2 功能電路BIT設(shè)計及其仿真

　　2.1 頻率量輸入信號調(diào)理電路

　　如圖1 所示為一頻率量信號調(diào)理電路，該電路包括濾波、放大、比較和隔離幾部分。頻率量信號首先經(jīng)過RC 低通濾波，濾波后信號經(jīng)過AD620AN進(jìn)行放大，AD620AN 為高差分放大器，放大后的信號再經(jīng)過由LM311H 構(gòu)成的比較電路，LM311H的參考電壓為0V，經(jīng)過比較電路正弦信號變成方波信號，經(jīng)過光耦進(jìn)行信號隔離。

圖1 頻率量輸入處理電路及其BIT 檢測電路

　　圖1 中的虛線框為本文設(shè)計的BIT 檢測電路，其主要組成有：限流電阻R1、互感器T1、三級管Ql 和續(xù)流電容C3。該電路的工作原理為：處理器向三級管Q1 基極施加一個頻率固定的方波激勵信號，則在互感器Tl 副邊將會產(chǎn)生一個頻率固定、幅值隨VCC1和激勵信號幅值可調(diào)的近似正弦波的電壓信號，此信號經(jīng)過頻率處理電路后回到處理器進(jìn)行頻率測量。

　　用Multisim 軟件進(jìn)行頻率量故障模擬仿真，如圖2 所示，它包括輸入的測試信號、轉(zhuǎn)換后BIT 檢測信號以及參考比較信號。

　　圖2（a）為由處理器輸出到BIT 檢測電路的頻率量測試信號波形，其頻率為已知值；（b）為互感器副邊的近似正弦波的電壓信號，該信號經(jīng)過處理電路回到處理器再與（c ）所示的標(biāo)準(zhǔn)信號進(jìn)行頻率比較，通過比較程序即可判斷電路的故障及故障類型。

圖2 BIT 檢測信號、轉(zhuǎn)換的測試信號及標(biāo)準(zhǔn)信號

　　2.2 開關(guān)量處理電路

　　2.2.1 開關(guān)量輸入處理電路

　　開關(guān)量輸入處理電路如圖3 所示，主要包括RC網(wǎng)絡(luò)和光耦。其工作原理為：開關(guān)量輸入信號先通過RC 濾波網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行濾波，然后用U1 進(jìn)行隔離。

　　圖中的虛線部分是所設(shè)計的BIT 檢測電路，其工作原理為：由處理器發(fā)送一個測試信號，經(jīng)過光耦、場效應(yīng)管和二極管與工作電路構(gòu)成的回路，然后回到處理器中與已知的標(biāo)準(zhǔn)信號進(jìn)行比較，從而判斷開關(guān)量輸入處理電路是否有故障。為了防止BIT 檢測信號與工作信號互相影響，這里采用了二極管D1 進(jìn)行隔離。

圖3 開關(guān)量輸入處理電路及其 BIT 檢測電路

　　2.2.2 開關(guān)量輸出處理電路

　　如圖4，開關(guān)量信號輸出給光耦，然后通過功率放大電路將TTL 信號轉(zhuǎn)換成開關(guān)量信號驅(qū)動負(fù)載。本文設(shè)計的開關(guān)量輸出電路BIT 檢測是通過一路開關(guān)量輸入通道回繞輸出的開關(guān)量信號到處理器，通過比較有關(guān)數(shù)值來判斷開關(guān)量輸出電路是否存在故障。

　　用Multisim 軟件進(jìn)行開關(guān)量故障模擬仿真，其結(jié)果如圖5 所示。

圖4 開關(guān)量輸出處理電路及其 BIT 檢測電路

圖5 開關(guān)量處理電路正常及故障時的波形圖

　　圖5為處理器回收的BIT檢測信號，其中（a）為電路無故障時的信號波形，處理器將會比較有關(guān)數(shù)值后得出該功能電路無故障的結(jié)論；（b）為電路固定“低”故障時的信號波形，處理器根據(jù)波形將會判斷出電路存在故障及故障類型。

　　2.2.3 電源功能電路

　　本文以一個簡單的AC/DC 轉(zhuǎn)換電路為例對電源功能電路進(jìn)行BIT 監(jiān)測仿真分析。如圖6 所示為模塊的其中一路輸出，該電源的BIT 檢測電路設(shè)計為從電源輸出端加入分壓電阻，然后通過POWER BIT 線測量分壓電阻上的電壓，與標(biāo)準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，如果誤差在允許的容差范圍內(nèi)，則測試通過，可視為電源沒有故障，否則就認(rèn)為電源有故障。

圖6 電源功能電路及其監(jiān)測電路

　　圖6 中虛線框所示，在電阻R1、R2 上的分壓應(yīng)為12V，通過POWER BIT 線測量其值是否為12V 就可以判斷電源是否有故障。因為電源是非常重要的，所以必須對每路電源進(jìn)行監(jiān)控。

　　用Multisim 軟件進(jìn)行電源功能電路模擬故障仿真，結(jié)果如圖7 所示。由于在電源功能電路BIT 的設(shè)計中，主要是對電源電壓進(jìn)行監(jiān)控，因此可以在電源功能電路中使用Multisim 中的數(shù)字萬用表對實(shí)際設(shè)計的BIT 電路的測試比較功能進(jìn)行仿真。

圖7 電源功能電路 BIT 監(jiān)測仿真圖

　　3 仿真結(jié)果及分析

　　表1所示是使用Multisim軟件對以上各功能電路進(jìn)行多次不同的故障模擬仿真的一些監(jiān)測數(shù)據(jù)。

　　通過仿真，各類故障均可以迅速、全面地被檢測出來，故障檢測率達(dá)到100%，證明本文的功能電路BIT 設(shè)計方案是有效及可行的。

表1 各功能電路的故障模擬仿真結(jié)果

　　4 總結(jié)

　　本文主要對具體的幾個功能電路進(jìn)行了BIT 測試方案設(shè)計，如頻率量處理電路、開關(guān)量處理電路等；然后用Multisim 軟件分別對其進(jìn)行了故障模擬仿真，仿真結(jié)果表明所設(shè)計的BIT 監(jiān)控電路能夠達(dá)到對原功能電路進(jìn)行故障檢測及隔離的目的。