CN103913701B - 一种支持故障直接注入的测试性试验电路板制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种支持故障直接注入的测试性试验电路板制作方法，包括步骤一、梳理电路板的元器件组成，确定故障模式和故障注入需求；步骤二、根据故障注入需求确定故障注入接口形式与状态定义；步骤三、修改电路板原理图，增加故障注入接口；步骤四、生成制板图，并参照原制板图进行布局调整，并制作测试性试验电路板；步骤五、利用测试性试验电路板进行故障注入，验证电路板测试系统的诊断能力。本发明将故障注入接口嵌入到电路板中，可重复注入开路和短路等故障模式，降低了不可注入故障的数量，并避免了用元器件焊接方式注入对元器件和电路板产生的损伤。

Description

一种支持故障直接注入的测试性试验电路板制作方法

技术领域

本发明涉及一种支持故障直接注入的测试性试验电路板制作方法，属于测试性技术领域。

背景技术

测试性试验是指在产品实物或样机上模拟一定数量的故障，观察产品测试系统的反应，确定是否能够正确检测和隔离该故障。测试性试验已成为航空航天领域测试性能力考核和验证的重要手段。目前在测试性试验实施中，还面临着以下尚未解决的问题：一是产品的电路板设计中没有考虑故障注入需求，未预留故障注入接口导致存在很多不可注入的故障；二是采取的元器件焊接方式注入会对元器件和电路板产生损伤，因此故障只能实现一次故障注入，不具有重复性，难以进行故障的复现和问题的深入分析。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提出一种支持故障直接注入的测试性试验电路板制作方法，通过对原电路板中元器件故障模式的梳理分析，确定故障注入接口样式和排列方式，进而修改电路板的原理图和制板图，增加故障注入接口，形成具有故障注入接口的测试性试验件。本发明中的方法可在保证原电路工作原理不发生改变的情况下实现元器件任意管脚开路和二端元器件短路故障的直接注入，并且可以实现重复注入，能有效解决测试性试验中故障不可注入及故障不能重复注入的问题。

一种支持故障直接注入的测试性试验电路板制作方法，具体包括以下几个步骤：

步骤一、梳理电路板的元器件组成，确定故障模式和故障注入需求

根据电路板的设计原理图，确定电路板的元器件组成，并分析确定每个元器件的开路故障模式以及二端元器件的短路故障模式，确定故障模式的注入需求以及故障发生后是否会损坏电路板；

步骤二、根据故障注入需求确定故障注入接口形式与状态定义

采用双针与短路帽配合的方式实现故障注入接口，双针标配为1管脚和2管脚，然后利用短路帽插上和拔出1、2管脚实现相应的开路、短路故障注入；对故障发生后会损害电路的故障不配置故障注入接口，对无损坏的故障根据故障注入需求确定1、2管脚的电气位置以及无故障状态和故障状态的连接方式；

步骤三、修改电路板原理图，增加故障注入接口

故障注入接口采用标准排针和短路帽构成故障注入接口，添加开路故障注入接口时，先将原来连接线断开，按步骤二中相应故障注入接口的1、2管脚电气位置将双针故障注入接口添加到电路原理图中；添加短路故障注入接口时，按步骤二中相应故障注入接口的1、2管脚电气位置将短路故障注入接口添加到电路图中；

步骤四、生成制板图，并参照原制板图进行布局调整，并制作测试性试验电路板

具体步骤如下：

（1）按步骤三的电路原理图生成制板图，并参照原电路制板图进行布局配置；

（2）对新增加的故障注入接口按以下方式确定布局位置和排列形式；

①对元器件管脚开路故障，故障注入接口的布局应与元器件相应管脚延伸方向成一直线；

②对于二端元器件短路故障，故障注入接口的布局应与二端元器件平行；

③在布局上使注入接口的位置与相关元器件紧密排列，并满足电装操作的距离要求；

④当元器件之间的间距无法放置故障注入接口时，增大元器件间的距离使故障注入接口能够放置；

（3）完成电路板布线和电路板制作，并完成元器件和故障注入接口的电装，形成测试性试验电路板；

步骤五、利用测试性试验电路板进行故障注入，验证电路板测试系统的诊断能力；

在进行故障注入之前，先按步骤二中无故障状态情况对短路帽配置，使测试性试验电路板能够正常工作；需要进行短路故障注入时，插上相应短路帽，完成短路故障注入，撤销故障时，将短路帽拔掉；需要进行开路故障注入时，拔下相应的短路帽，完成开路故障注入，撤销故障时插上短路帽；

在故障注入后，运行测试系统，确认能否检测到该故障。

本发明的优点在于：

（1）测试性试验电路板的制作方法不会改变原电路的工作原理，确保试验电路板的故障诊断效果与原电路板一致；

（2）将故障注入接口嵌入到电路板中，可重复注入开路和短路等故障模式，降低了不可注入故障的数量，并避免了用元器件焊接方式注入对元器件和电路板产生的损伤；

（3）注入接口的排列规则极大提高了注入操作与故障模式的对应性，避免了误操作，可确保故障注入位置的准确性。

附图说明

图1是本发明的测试性试验电路板制作总流程图；

图2电源处理模块原理图；

图3电源处理模块制板图；

图4是本发明实例的测试性试验电路板原理图；

图5是本发明实例的测试性试验电路板制板图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明是一种支持故障直接注入的测试性试验电路板制作方法，流程如图1所示，具体包括以下几个步骤：

步骤一、梳理电路板的元器件组成，确定故障模式和故障注入需求

根据电路板的设计原理图，确定电路板的元器件组成，并分析确定每个元器件的开路故障模式以及二端元器件的短路故障模式，确定故障模式的注入需求以及故障发生后是否会损坏电路板。可采用表1所示的表格对梳理结果进行描述。

表1故障模式及注入需求梳理结果

步骤二、根据故障注入需求确定故障注入接口形式与状态定义

采用双针与短路帽配合的方式实现故障注入接口，双针标配为1管脚和2管脚，然后利用短路帽插上和拔出1、2管脚实现相应的开路、短路故障注入。对故障发生后会损害电路的故障不配置故障注入接口，对无损坏的故障根据故障注入需求确定1、2管脚的电气位置以及无故障状态和故障状态的连接方式。采用表2所示的表格对故障注入接口形式与状态定义进行描述。

表2故障注入接口形式与状态定义梳理结果

步骤三、修改电路板原理图，增加故障注入接口。

故障注入接口采用标准排针（双针）和短路帽构成故障注入接口，排针的距离为2.54mm。添加开路故障注入接口时，先将原来连接线断开，按表2中相应故障注入接口的1、2管脚电气位置将双针故障注入接口添加到电路原理图中；添加短路故障注入接口时，按表2中相应故障注入接口的1、2管脚电气位置将短路故障注入接口添加到电路图中。

步骤四、生成制板图，并参照原制板图进行布局调整，并制作测试性试验电路板。

具体步骤如下：

（1）按步骤三的电路原理图生成制板图，并参照原电路制板图进行布局配置。

（2）对新增加的故障注入接口按以下方式确定布局位置和排列形式。

⑤对元器件管脚开路故障，故障注入接口的布局应与元器件相应管脚延伸方向成一直线。

⑥对于二端元器件短路故障，故障注入接口的布局应与二端元器件平行。

⑦在布局上使注入接口的位置与相关元器件紧密排列，并满足电装操作的距离要求（一般不小于2mm）。

⑧当元器件附近空间不足，难以放置故障注入接口时，应适度增大元器件间的距离使故障注入接口有放置空间。

（3）完成电路板布线和电路板制作，并完成元器件和故障注入接口的电装，形成测试性试验电路板。

步骤五、利用测试性试验电路板进行故障注入，验证电路板测试系统的诊断能力。

在进行故障注入之前，先按表2中无故障状态情况对短路帽配置，使测试性试验电路板能够正常工作。需要进行短路故障注入时，只需要插上相应短路帽即可完成短路故障注入，撤销故障时将短路帽拔掉；需要进行开路故障注入时，只需要拔下相应的短路帽即可完成开路故障注入，撤销故障时插上短路帽。

在故障注入后，运行测试系统，确认能否检测到该故障。

实施例：

在实例中，将以某电源处理模块为例对测试性试验电路板的制作方法的具体步骤来进行说明，电源处理模块的电路原理图和制板图如图2、3所示。图2是电源处理板的制板图，图中LM2596为稳压芯片,C1和C2为滤波电容，L1为滤波电感，D1为稳压二极管，R1和R2为电阻，LD1为发光二极管；图3为电源处理板的制板图，图中元件与图2中元件相对应。

步骤一、梳理电路板的元器件组成，确定故障模式和故障注入需求

根据电源处理模块的设计原理图，确定电路板的元器件组成，并分析确定每个元器件的开路故障模式以及二端元器件的短路故障模式，确定故障模式的注入需求。电源处理模块的故障模式及注入需求梳理结果如表3所示。

表3电源处理模块的故障模式及注入需求

步骤二、根据故障注入需求确定故障注入接口形式与状态定义

根据步骤一确定的故障模式均为无损坏的故障模式，都配置故障注入接口。根据故障模式及注入需求表确定1、2管脚的电气位置以及无故障状态和故障状态的连接方式。电源处理模块故障注入接口形式与状态定义梳理结果如表4所示。

表4故障注入接口形式与状态定义梳理结果

步骤三、修改电源处理模块电路原理图，增加故障注入接口。

根据由步骤二得到的故障注入接口形式与状态定义梳理结果，在电源处理模块电路原理图中添加故障注入接口。添加开路故障注入接口时，先将原来连接线断开，按表4中相应故障注入接口的1、2管脚电气位置将双针故障注入接口添加到电路原理图中；添加短路故障注入接口时，按表4中相应故障注入接口的1、2管脚电气位置将短路故障注入接口添加到电路图中。添加故障注入接口后的测试性试验电路原理图如图4所示。图4是在图2基础上添加故障注入接口形成的，其中P1到P12是故障注入接口，其余元件与图2中元件相对应。

步骤四、生成制板图，并参照原制板图进行布局调整，并制作测试性试验电路板。

按步骤三的电路原理生成制板图，在不破坏原电路板基本布局的情况下，按以下三条规则调整故障注入接口位置及排列方式。调整后的电源处理模块制板图如图5所示。

①对元器件管脚开路故障，故障注入接口的布局应与元器件相应管脚延伸方向成一直线。例如在图5中，双针P3与钽电容C1负端的延伸方向成一直线。

②对于二端元器件短路故障，故障注入接口的布局应与二端元器平行。例如在图5中，双针P8与电感L1平行。

③在布局上使注入接口的位置与相关元器件紧密排列，并满足电装操作的距离要求（一般不小于2mm）。

完成电路板布线和电路板制作，并完成元器件和故障注入接口的电装，形成测试性试验电路板实物图。

步骤五、利用测试性试验电路板进行故障注入，验证电路板测试系统的诊断能力。

在进行故障注入之前，先按表4中无故障状态情况对短路帽配置，使测试性试验电路板能够正常工作。根据表3，依次注入11个开路故障和1个短路故障。并运行测试系统，观察故障诊断结果。观察发现，注入的12个故障均可检测到，故障检测率为100%。

Claims (1)

1.一种支持故障直接注入的测试性试验电路板制作方法，具体包括以下几个步骤：

步骤一、梳理电路板的元器件组成，确定故障模式和故障注入需求

根据电路板的设计原理图，确定电路板的元器件组成，并分析确定每个元器件的开路故障模式以及二端元器件的短路故障模式，确定故障模式的注入需求以及故障发生后是否会损坏电路板；

步骤二、根据故障注入需求确定故障注入接口形式与状态定义

采用双针与短路帽配合的方式实现故障注入接口，双针标配为1管脚和2管脚，然后利用短路帽插上和拔出1、2管脚实现相应的短路、开路故障注入；对故障发生后会损害电路的故障不配置故障注入接口，对无损坏的故障根据故障注入需求确定1、2管脚的电气位置以及无故障状态和故障状态的连接方式；

步骤三、修改电路板原理图，增加故障注入接口

故障注入接口采用双针和短路帽构成故障注入接口，添加开路故障注入接口时，先将原来连接线断开，按步骤二中相应故障注入接口的1、2管脚电气位置将双针故障注入接口添加到电路板原理图中；添加短路故障注入接口时，按步骤二中相应故障注入接口的1、2管脚电气位置将短路故障注入接口添加到电路板原理图中；

步骤四、生成制板图，并参照原电路制板图进行布局调整，并制作测试性试验电路板

具体步骤如下：

(1)按步骤三的电路板原理图生成制板图，并参照原电路制板图进行布局配置；

(2)对新增加的故障注入接口按以下方式确定布局位置和排列形式；

①对元器件管脚开路故障，故障注入接口的布局应与元器件相应管脚延伸方向成一直线；

②对于二端元器件短路故障，故障注入接口的布局应与二端元器件平行；

③在布局上使故障注入接口的位置与相关元器件紧密排列，并满足电装操作的距离要求；

④当元器件之间的间距无法放置故障注入接口时，增大元器件间的距离使故障注入接口能够放置；

(3)完成电路板布线和电路板制作，并完成元器件和故障注入接口的电装，形成测试性试验电路板；

步骤五、利用测试性试验电路板进行故障注入，验证电路板测试系统的诊断能力；

在进行故障注入之前，先按步骤二中无故障状态情况对短路帽配置，使测试性试验电路板能够正常工作；需要进行短路故障注入时，插上相应短路帽，完成短路故障注入，撤销故障时，将短路帽拔掉；需要进行开路故障注入时，拔下相应的短路帽，完成开路故障注入，撤销故障时插上短路帽；

在故障注入后，运行电路板测试系统，确认能否检测到该故障。