CN107807323B - 电路板健康状况监测方法，检测装置以及检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明电路板健康状况监测方法，检测装置以及检测系统，利用感应电路监测固定模式信号在芯片间的信号线上传输时产生的畸变，并记录感应电路的时间参数，并得到输出频率，最终得到频率偏差值，通过与偏差阈值的比对而获得电路板的健康状况。本发明各实施例采用时间参数(例如，环振频率或延时器的延时量)作为固定模式信号的标识，间接地反映电路板的健康状况，能够结合电路板的上的芯片、数字信号处理单元实现电路板健康状况的自主检测，并且实现简单、通用性强，不仅能够实现对特定信号线健康状况的检测，还能实现对电路整体健康状况的检测。

Description

电路板健康状况监测方法，检测装置以及检测系统

技术领域

本发明涉及集成电路领域，特别是涉及电路板健康状况监测方法，检测装置以及检测系统。

背景技术

集成电路(integrated circuit)是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面迈进了一大步。

随着信息化的不断推广，集成电路的应用领域不断扩大。如今的数字电子系统，大量采用PGA(Pin Grid Array Package，插针网格阵列封装)、BGA(Ball Grid ArrayPackage，球栅阵列封装)、SMT(Surface Mount Technology，表面贴装技术)等高度封装器件，使得印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)上各器件之间的连线间距越来越细密。同时，由于器件失效、焊点脱离等因素造成PCB功能失效带来的影响越来越严重。如何提前发现印制电路板上器件潜在故障是电子系统可靠性的重要一环。

采用线路检测设备(In Circuit Test，ICT)对电路中各个测试点进行检测。由于ICT设备规模较大，该方法仅适合生产线测试使用。在电子系统使用过程中，通常采用示波器等设备手工进行测点的测试，来判断PCB各器件的状况。该方案无法实现电子系统的检测。同时，随着高度封装器件的增多、连线密度的提升，手动测量的方式已经无法满足测试需求，迫切需要提出更加便捷、高效的电路健康状况监测方案。目前传统技术都无法获取集成电路的健康状况，从而无法提前采取有效手段避免潜在的故障对集成电路造成的破坏。

发明内容

基于此，有必要针对如何获取集成电路的健康状况，避免潜在的故障对集成电路造成破坏的问题，提供一种电路板健康状况监测方法，检测装置以及检测系统。

为了实现上述目的，一方面，本发明实施例提供了一种电路板健康状况监测方法，包括以下步骤：

记录预设测量感应单元在信号时长内的时间参数；信号时长为电路板根据主控芯片的测试指令输出的固定模式信号的时长；

根据时间参数和信号时长，获取预设测量感应单元的输出频率；

获取预设标准频率和输出频率的频率偏差值，在频率偏差值小于或等于偏差阈值时，确认电路板处于健康状况。

在一个具体的实施例中，预设测量感应单元为环形振荡器电路单元；

记录预设测量感应单元在信号时长内的时间参数，根据时间参数和信号时长获取预设测量感应单元的输出频率的步骤包括：

记录环形振荡器电路单元，在信号时长内的输出周期数；

将信号时长与输出周期数的比值作为环形振荡器电路单元的输出频率。

在一个具体的实施例中，固定模式信号为电路板根据主控芯片的测试指令输出的序列串；

在记录预设测量感应单元在信号时长内的时间参数的步骤之前，还包括确认环形振荡器电路单元的反相器的阶数的步骤：

获取固定模式信号的信号特征以及信号特征的变化量；信号特征包括信号幅度、信号的频率分布、信号的最高值与最低值；

获取固定模式信号的信号特征以及信号特征的变化量；信号特征包括信号幅度、信号的频率分布、信号的最高值与最低值；

根据灵敏度参数和信号特征，得到反相器的预定阶数；灵敏度参数为变化量中的任一个；根据预定阶数，对标准电路模型进行仿真；

在仿真的结果为标准电路模型的性能符合性能要求时，将预定阶数确认为反相器的阶数。

在一个具体的实施例中，预设测量感应单元为延时器电路单元；时间参数为延时量；

记录预设测量感应单元在信号时长内的时间参数，根据时间参数和信号时长获取预设测量感应单元的输出频率的步骤包括：

记录延时器电路单元、在信号时长内的延时量，将延时量的倒数作为输出频率。

在一个具体的实施例中，在记录预设测量感应单元在信号时长内的时间参数，并根据时间参数和信号时长获取预设测量感应单元的输出频率的步骤中：

记录预设测量感应单元在信号时长内，通过感应固定模式信号产生的时间参数；

或

记录预设测量感应单元在信号时长内，通过感应电压信号产生的时间参数；电压信号为连接预设测量感应单元的输入端的电阻或电容、基于固定模式信号产生的信号。

另一方面，还提供了一种电路板健康状况监测装置，包括：

获取时间参数模块，用于记录预设测量感应单元在信号时长内的时间参数；信号时长为电路板根据主控芯片的测试指令输出的固定模式信号的时长；

计算输出频率模块，用于根据时间参数和信号时长，获取预设测量感应单元的输出频率；

获取健康状况模块，用于获取预设标准频率和输出频率的频率偏差值，在频率偏差值小于或等于偏差阈值时，确认电路板处于健康状况。

另一方面，还提供了一种使用电路板健康状况监测方法的电路板健康状况监测系统，包括待测电路和连接待测电路的测量电路；

待测电路包括第一芯片以及通过信号线连接第一芯片的第二芯片；第一芯片、第二芯片的第一端连接输入电源，第二端接地；

测量电路包括预设测量感应单元、频率测量单元以及转换输出单元；预设测量感应单元的输入端连接信号线，输出端连接频率测量单元的输入端；频率测量单元的输出端连接转换输出单元的输入端；转换输出单元的输出端连接输入电源或接地；

频率测量单元包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现本发明提供的所有的电路板健康状况监测方法的步骤。

在一个具体的实施例中，预设测量感应单元为环形振荡器电路单元；环形振荡器电路单元的使能信号端连接信号线，信号输出端连接频率测量单元的输入端；

或

预设测量感应单元为延时器电路单元；延时器电路单元的输入端连接信号线，输出端连接频率测量单元的输入端。

在一个具体的实施例中，一种电路板监测系统，其特征在于，包括待测电路和测量电路；

待测电路包括第一芯片以及通过信号线连接第一芯片的第二芯片；第一芯片、第二芯片的第一端连接输入电源，第二端接地；

测量电路包括预设测量感应单元、频率测量单元以及转换输出单元；预设测量感应单元的输入端连接输入电源，输出端连接频率测量单元的输入端；频率测量单元的输出端连接转换输出单元的输入端；转换输出单元的输出端接地；

频率测量单元包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现本发明提供的所有的电路板健康状况监测方法的步骤。

在一个具体的实施例中，预设测量感应单元为环形振荡器电路单元；环形振荡器电路单元的使能信号端连接信号线，信号输出端连接频率测量单元的输入端；

或

预设测量感应单元为延时器电路单元；延时器电路单元的输入端连接信号线，输出端连接频率测量单元的输入端。

本发明具有如下优点和有益效果：

本发明电路板健康状况监测方法，检测装置以及检测系统，利用感应电路监测固定模式信号在芯片间的信号线上传输时产生的畸变，并记录感应电路的时间参数，并得到输出频率，最终得到频率偏差值，通过与偏差阈值的比对而获得电路板的健康状况。本发明各实施例采用时间参数(例如，环振频率或延时器的延时量)作为固定模式信号的标识，间接地反映电路板的健康状况，能够结合电路板的上的芯片、数字信号处理单元实现电路板健康状况的自主检测，并且实现简单、通用性强，不仅能够实现对特定信号线健康状况的检测，还能实现对电路整体健康状况的检测。

附图说明

图1为传统技术的内存故障状态检测结构图；

图2为传统技术的扫描链测试电路图；

图3为本发明电路板健康状况监测方法实施例1的步骤流程图；

图4为本发明电路板健康状况监测方法的环形振荡器电路单元的输出频率的步骤流程图；

图5为本发明电路板健康状况监测方法的确认反相器阶数的步骤流程图；

图6为本发明电路板健康状况监测方法的延时器电路单元的输出频率的步骤流程图；

图7为本发明电路板健康状况监测方法的电压信号检测电路图；

图8为本发明电路板健康状况检测装置实施例1的结构框图；

图9为本发明电路板健康状况检测系统实施例1的电路图；

图10为本发明电路板健康状况检测系统实施例2的电路图；

图11为本发明电路板健康状况检测系统的第一测量电路结构框图；

图12为本发明电路板健康状况检测系统的环形振荡器结构图；

图13为本发明电路板健康状况检测系统的环形振荡器优选结构图；

图14为本发明电路板健康状况检测系统的第二测量电路结构框图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明电路板健康状况监测方法，检测装置以及检测系统的一具体应用场景。

传统技术提出了一种监控服务器板卡上内存状态的结构，提供内存故障定位方法，图1为内存故障状态检测结构图，如图1所示，该结构将LED控制芯片CPLD(ComplexProgrammable Logic Device：复杂可编程逻辑器件)与系统南桥或CPU通过I2C互连，LED控制芯片CPLD的GPIO(General Purpose Input Output：通用输入/输出)连接到内存插槽旁边的LED上，LED控制芯片CPLD工作电平和LED的驱动电平为standby power(储用功率)，LED在PCB布局时靠近内存插槽摆放，每个插槽设置一个，系统在开机的过程中发现故障内存后，通过LED控制芯片CPLD点亮相对应的故障内存的slot(内存插槽)旁边对应的LED，同时在断电时将内存工作信息保存到LED控制芯片CPLD中，但是该方法仅关注内存的故障情况，对于内存芯片的故障状况进行监视与记录，无法获悉内存芯片的健康状况，因此无法提前采取手段避免内存故障造成的影响。

传统技术还提出了一种采用了边界扫描的方式来检测电路中各器件端口的连接情况，图2为扫描链测试电路图，如图2所示，边界扫描的基本思想是在器件内部靠近内核电路的部分输入/输出(I/O)管脚处增加移位寄存器单元和锁存器单元，在测试期间，这些寄存器单元用于控制输入管脚的状态，施加测试激励，并读出输出管脚的状态，取回测试响应，寄存器单元实现类似“虚拟探针”的功能，但是边界扫描仅能够自主测试数字集成电路管脚是否通断，而无法获取其通断的中间状态，即无法获悉PCB的健康状况。因此，边界扫描只能作为故障诊断的辅助方式，无法给出电路的健康状况

本发明电路板健康状况监测方法，检测装置以及检测系统，提出一种能够监测PCB健康状况的方法、装置及系统。本发明采用待测电路的信号变化(例如，环振频率或延时器的延时量)作为监控信号状态的标识，从而间接反映PCB板的健康状况。该方法实现电路简单，通用性强。结合PCB上的CPU、DSP(数字信号处理单元)等单元可以实现健康状况的自主监测

本发明电路板健康状况监测方法提供了一种电路板健康状况监测方法实施例1，图3为本发明电路板健康状况监测方法实施例1的步骤流程图，如图3所示，可以包括以下步骤：

步骤S310，记录预设测量感应单元在信号时长内的时间参数；信号时长为电路板根据主控芯片的测试指令输出的固定模式信号的时长。

需要说明的是，预设测量感应单元可以包括环形振荡器电路、延时器电路等能够感应待测电路的信号变化的电路结构，使得本发明可以记录该信号变化，并作为监控信号状态的标识；在一个具体的示例中，当预设测量感应单元为环形振荡器电路单元时，时间参数为环形振荡器单元单元的输出频率；当预设测量感应单元为延时器电路单元时，时间参数为延时器电路单元的延时量。

对于每个信号都有一个固定的时长，称之为信号时长。固定模式信号是指输出信号的变化并且是一种特定的序列串，该序列串的生成可以采用两种方式：1.伪随机数序列，2.采用读出存储器内容并发送。

步骤S320，根据时间参数和信号时长，获取预设测量感应单元的输出频率。

具体而言，电路板根据主控芯片发送测试指令控制信号线产生固定模式信号，测量电路记录预设测量感应单元在固定模式信号的信号时长内对应的输出周期数或者延时量，然后将输出周期数或者延时量与信号时长的比值作为预设测量感应单元的输出频率。

步骤S330，获取预设标准频率和输出频率的频率偏差值，在频率偏差值小于或等于偏差阈值时，确认电路板处于健康状况。

需要解释的是，预设标准频率是(电路板供应商)通过统计学方法，测量不同电路板的频率给出的一个平均值。电路板的健康状况是指需要了解该电路板连接的完成状态，即包含该电路板的电路连接是否正常，潜在的故障(但未发生故障)，是否存在健康退化过程，预测故障可能发生的时间等信息，而通断状态指该电路连接处于连通状态或者处于开路状态，为电路健康状态的两个极值条件，即正常或者故障，因此，通断状态仅是健康状态内容中很小的一部分，健康状态是一个大的内容。

所谓的通断状态指该电路连接处于连通状态或者处于开路状态，为电路健康状态的两个极值条件，即正常或者故障，具体而言，通过公式

其中a为频率偏差值，f_m输出频率，f_o为预设标准频率。

偏差阈值的设定依据具体电路设定，并不固定。一般可以采用10％作为一个基本的判据，即当a小于或等于10％时，确认电路板处于健康状况。

本发明电路板健康状况监测方法，检测装置以及检测系统，利用感应电路监测固定模式信号在芯片间的信号线上传输时产生的畸变，并记录感应电路的时间参数，并得到输出频率，最终得到频率偏差值，通过与偏差阈值的比对而获得电路板的健康状况。本发明各实施例采用时间参数(例如，环振频率或延时器的延时量)作为固定模式信号的标识，间接地反映电路板的健康状况，能够结合电路板的上的芯片、数字信号处理单元实现电路板健康状况的自主检测，并且实现简单、通用性强，不仅能够实现对特定信号线健康状况的检测，还能实现对电路整体健康状况的检测。

进一步，在一个具体的实施例中，对特定信号监测：测量电路连接在信号线与地线之间(在一个具体示例中，也可连接在电源与信号线之间)。信号线上的固定模式信号的波动能够影响环形振荡器电路的输出频率的变化。在测试指令的控制下，目标信号线发出固定模式信号。记录在固定模式信号的信号时长内的环形振荡器电路的输出周期数。由于固定模式信号的信号时长固定，通过输出周期数与信号时长可以计算出环形振荡器电路的输出频率f_m。比较f_m与预设标准频率f_o。当f_m与f_o之间的偏差值小于或等于预设阈值，即可认为该电路处于健康状态，并根据f_m与f_o之间的差值来判定亚健康程度。

需要说明的是，特定信号是指需要监控的信号线上的信号。因为环振同时只能监测一个信号线上的信号点，因此需要指定。

进一步，在另外一个具体实施例中，对整体电路监测：测量电路跨接在电源与地之间，处于整体电路板工作的电源-地网络中。由于电路板中所有器件均处于上电状态，因此电源-地网络的状态能够反映电路板的整体状态。其工作过程如下：系统上电后，电路处于正常工作状态；通过测试指令控制电路板进入测试状态；测试过程中，频率测量电路记录在测试指令的执行时长内环形振荡器电路的输出周期数；由于测试指令的执行时长固定，通过输出周期数与执行时长可以计算出环形振荡器电路的输出频率f_m。比较f_m与预设标准频率f_o。当f_m与f_o之间的偏差值小于或等于预设阈值，即可认为该电路处于健康状态，并根据f_m与f_o之间的差值来判定亚健康程度。

需要说明的是，一般情况下，固定模式信号的信号时长等于测试指令的执行时长。

本发明电路板健康状况监测方法，检测装置以及检测系统，能够实现对特定信号线健康状况的监测，也能够完成对电路整体健康状况的监测，具有广泛的适用性。

在一个具体的实施例中，预设测量感应单元为环形振荡器电路单元；

记录预设测量感应单元在信号时长内的时间参数，根据时间参数和信号时长获取预设测量感应单元的输出频率的步骤可以包括：

步骤S410，记录环形振荡器电路单元，在信号时长内的输出周期数；

步骤S420，将信号时长与输出周期数的比值作为环形振荡器电路单元的输出频率。

具体而言，图4为本发明电路板健康状况监测方法的环形振荡器电路单元的输出频率的步骤流程图，如图4所示，当测量电路中的预设测量感应单元为环形振荡器电路单元时，在测试指令的控制下，目标信号线发出固定模式信号。记录在固定模式信号的信号时长内的环形振荡器电路的输出周期数。由于固定模式信号的信号时长固定，通过输出周期数与信号时长的比值作为环形振荡器电路的输出频率f_m。

本发明电路板健康状况监测方法，检测装置以及检测系统，能够自主完成目标信号的监测，避免使用外部设备与仪器。

在一个具体的实施例中，固定模式信号为电路板根据主控芯片的测试指令输出的序列串；

在记录预设测量感应单元在信号时长内的时间参数的步骤之前，还包括确认环形振荡器电路单元的反相器的阶数的步骤：

步骤S510，获取固定模式信号的信号特征以及信号特征的变化量；信号特征包括信号幅度、信号的频率分布、信号的最高值与最低值；

步骤S520，根据灵敏度参数和信号特征，得到反相器的预定阶数；灵敏度参数为变化量中的任一个；

步骤S530，根据预定阶数，对标准电路模型进行仿真；

步骤S540，在仿真的结果为标准电路模型的性能符合性能要求时，将预定阶数确认为反相器的阶数。

需要说明的是，图5为本发明电路板健康状况监测方法的确认反相器阶数的步骤流程图，如图5所示，固定模式信号的信号特征为信号幅度、信号的频率分布、信号的最高值与最低值，信号特征的变化量是指信号幅度、信号的频率分布、信号的最高值与最低值的变化，灵敏度参数为从指信号幅度、信号的频率分布、信号的最高值与最低值的变化中任意选取一个，是指当固定模式信号畸变达到一定程度时，是环形振荡器电路单元的输出变化能够达到判断预设阈值的要求，电路仿真有一套完善的体系结构，采用标准电路模型，该标准电路模型由芯片提供商提供，利用标准电路模型构建仿真系统即可对电路进行仿真分析。

具体而言，获取固定模式信号的信号幅度、信号的频率分布、信号的最高值与最低值以及信号幅度、信号的频率分布、信号的最高值与最低值的变化量；

从信号幅度、信号的频率分布、信号的最高值与最低值的变化量中选取任意一个作为灵敏度参数；

根据灵敏度参数和信号特征，得到反相器的预定阶数；

根据预定阶数，对标准电路模型进行仿真；并在仿真的结果为标准电路模型的性能符合性能要求时，将预定阶数确认为反相器的阶数。

优选地，通过滤波器对固定模式信号进行滤波处理，获得滤波信号；

获取滤波信号的信号幅度、信号的频率分布、信号的最高值与最低值以及信号幅度、信号的频率分布、信号的最高值与最低值的变化量；

从信号幅度、信号的频率分布、信号的最高值与最低值的变化量中选取任意一个作为灵敏度参数；

根据灵敏度参数和信号特征，得到反相器的预定阶数；

根据预定阶数，对标准电路模型进行仿真；并在仿真的结果为标准电路模型的性能符合性能要求时，将预定阶数确认为反相器的阶数；

如果仿真的结果为标准电路模型的性能不符合性能要求时，修改预设阶数，重新仿真，假如进过多次修改预设阶数仿真，仍然不符合性能要求时，修改滤波器的设计，重新执行以上步骤，直到选定合适的反相器阶数。

本发明电路板健康状况监测方法的各实施例，能够提供一套完善的方法来确定环形振荡器的反相器的阶数。

在一个具体的实施例中，预设测量感应单元为延时器电路单元，时间参数为延时量

记录预设测量感应单元在信号时长内的时间参数，并根据时间参数和信号时长获取预设测量感应单元的输出频率的步骤可以包括：

步骤S610，记录延时器电路单元、在信号时长内的延时量；

步骤S620，将延时量的倒数作为输出频率。

需要说明的是，图6为本发明电路板健康状况监测方法的延时器电路单元的输出频率的步骤流程图，如图6所示，环形振荡器电路单元和延时器电路单元都是感应电路，这两种结构的共同点是均为敏感电路，能够灵敏地反映外部信号的变化。

具体而言，当测量电路中预设测量感应单元为延时器电路单元时，延时器电路单元感应固定模式信号的变化，而输出延时量，测量电路将延时量的倒数确认为输出频率。

本发明电路板健康状况监测方法，检测装置以及检测系统，能够自主完成目标信号的监测，避免使用外部设备与仪器。

在一个具体的实施例中，在记录预设测量感应单元在信号时长内的时间参数，并根据时间参数和信号时长获取预设测量感应单元的输出频率的步骤中：

记录预设测量感应单元在信号时长内，通过感应固定模式信号产生的时间参数；

或

记录预设测量感应单元在信号时长内，通过感应电压信号产生的时间参数；电压信号为连接预设测量感应单元的输入端的电阻或电容、基于固定模式信号产生的信号。

需要说明的是，图7本发明电路板健康状况监测方法的电压信号检测电路图，如图7所示，改变测量电路结构和方式，通过在固定模式信号上增加电容、电阻等，实现固定模式信号转化为电容、电阻上的电流信号，电流信号会在电容、电阻两端引起电压信号的变化，将测量电路连接到电容、电阻等器件上，通过测量电容、电阻的电压信号的变化间接反映测量信号的健康程度，其中电压信号的变化会导致预设测量感应单元输出的时间参数的变化。

具体而言，测量电路可以直接检测固定模式信号，也可以通过连接电阻或电容通过监测电阻或电容的电压信号间接的监测固定模式信号。

本发明电路板健康状况监测方法，检测装置以及检测系统，可以通过监测信号线上的电压波动，来反映信号线连接两端电路的健康状况。

本发明检测装置提供了一种电路板健康状况检测装置实施例1，图8为本发明电路板健康状况检测装置实施例1的结构框图，如图8所示，可以包括：

获取时间参数模块810，用于录预设测量感应单元在信号时长内的时间参数；信号时长为电路板根据主控芯片的测试指令输出的固定模式信号的时长；

计算输出频率模块820，用于根据时间参数和信号时长，获取预设测量感应单元的输出频率；

获取健康状况模块830，用于获取预设标准频率和输出频率的频率偏差值，在频率偏差值小于或等于偏差阈值时，确认电路板处于健康状况。

本发明电路板健康状况检测装置各实施例，利用感应电路监测固定模式信号在芯片间的信号线上传输时产生的畸变，并记录感应电路的输出周期数或延时量，并计算出输出频率，最终得到频率偏差值，通过与偏差阈值的比对而获得电路板的健康状况。本发明能够采用环振频率或延时器的延时量作为固定模式信号的标识，间接地反映电路板的健康状况，能够结合电路板的上的芯片、数字信号处理单元实现电路板健康状况的自主检测，并且实现简单、通用性强，不仅能够实现对特定信号线健康状况的检测，还能实现对电路整体健康状况的检测。

本发明还提供了一种电路板健康状况检测系统实施例1，可以包括待测电路和连接待测电路的测量电路；

待测电路包括第一芯片以及通过信号线连接第一芯片的第二芯片；第一芯片、第二芯片的第一端连接输入电源，第二端接地；

测量电路包括预设测量感应单元、频率测量单元以及转换输出单元；预设测量感应单元的输入端连接信号线，输出端连接频率测量单元的输入端；频率测量单元的输出端连接转换输出单元的输入端；转换输出单元的输出端连接输入电源或接地；

频率测量单元包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现本发明提供的所有的电路板健康状况监测方法的步骤。

具体而言，图9为本发明电路板健康状况检测系统实施例1的电路图，如图9所示，待测电路包括芯片1和芯片2，芯片1与芯片2之间通过信号线连接；芯片1、芯片1的第一端连接输入电源，第二端接地；

测量电路包括预设测量感应单元、频率测量单元以及转换输出单元；预设测量感应单元的输入端连接信号线，输出端连接频率测量单元的输入端；频率测量单元的输出端连接转换输出单元的输入端；转换输出单元的输出端连接输入电源或接地。

频率测量单元包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现本发明电路板健康状况监测方法提供的所有电路板健康状况监测方法的步骤。

需要说明的是，在此电路中，芯片1作为主控芯片，芯片1发送测试指令，并控制芯片1与芯片2之间的信号线产生固定模式信号，并通过芯片1的输出引脚发送，芯片1和芯片2均为数字芯片，信号线主要提供本发明的监控目标信号线，指两个芯片间的连接线路。

待测电路：主要指需要监测的芯片和信号链路。

测量电路：主要指将需要监测的模拟信号转化为能够自主识别、分析的数字信号，主要有预设测量感应单元、频率测量单元、转换输出单元构成。其中，预设测量感应单元又可以为环形振荡器电路单元或延时器电路单元，

环振感应电路单元用于将待测模拟信号的特征转变为环振感应电路单元的输出频率信号响应；频率测量单元通过计算单位时间内环振周期数来测量输出频率；转换输出单元用于将测量的输出频率与基准频率进行比较，判断环振频率变化是否超过的预定值，若超过则进行报警，延时器电路单元用于将待测模拟信号的特征转变为延时器电路单元的延时量响应，频率测量单元将延时量的倒数作为输出频率。

由于信号线存在高低电位切换，无法直接将环形振荡器电路单元直接连入信号线与地回路中，需要采用隔离感应的方式，将信号线的电压变化通过感应的形式引入到环形振荡器电路单元的电源端，从而间接测量信号线的参数变化，其中隔离感应可以采用光耦的形式来实现，采用光耦将信号线与环形振荡器电路单元分开，将信号线上的电压变化转化为光信号，再用光信号形成电信号到环形振荡器电路单元。

本发明电路板健康状况检测系统实施例1，硬件结构简单，实现成本较低，能够广泛的应用于电路设计中去，实现对电路板健康状态的监测，具有性能和成本的优势。

本发明提供了一种电路板健康状况检测系统实施例2，可以包括待测电路和测量电路；

待测电路包括第一芯片以及通过信号线连接第一芯片的第二芯片；第一芯片、第二芯片的第一端连接输入电源，第二端接地；

测量电路包括预设测量感应单元、频率测量单元以及转换输出单元；预设测量感应单元的输入端连接输入电源，输出端连接频率测量单元的输入端；频率测量单元的输出端连接转换输出单元的输入端；转换输出单元的输出端接地；

频率测量单元包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现本发明提供的所有的电路板健康状况监测方法的步骤。

具体而言，图10为本发明电路板健康状况检测系统实施例2的电路图，如图10所示，测电路包括芯片1和芯片2，芯片1与芯片2之间通过信号线连接；芯片1、芯片1的第一端连接输入电源，第二端接地；

测量电路包括预设测量感应单元、频率测量单元以及转换输出单元；预设测量感应单元的输入端连接输入电源，输出端连接频率测量单元的输入端；频率测量单元的输出端连接转换输出单元的输入端；转换输出单元的输出端接地。

频率测量单元包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现本发明电路板健康状况监测方法提供的所有电路板健康状况监测方法的步骤。

需要说明的是，在此电路中，有个电路板上相对于芯片1和芯片2以外的芯片作为主控芯片，该主控芯片发送测量指令，控制芯片1与芯片2之间的信号线产生固定模式信号，控制电路进入测试状态。

对整体电路监测，测量电路跨接在电源与地之间主要指环形振荡器电路单元直接接入到电源与地回路中，电路参数的变化能够直接反应到环形振荡器电路单元的频率中去。

本发明电路板健康状况检测系统实施例2，硬件结构简单，实现成本较低，能够广泛的应用于电路设计中去，实现对电路板健康状态的监测，具有性能和成本的优势。

在一个具体的实施例中，预设测量感应单元为环形振荡器电路单元，图11为本发明电路板健康状况检测系统的第一测量电路结构框图，如图11所示，

环形振荡器电路单元的使能信号端连接信号线，信号输出端连接频率测量单元的输入端。

需要说明的是，图12为本发明电路板健康状况检测系统的环形振荡器结构图，如图12所示，环形振荡器电路单元包括大于3的奇数个反相器和一个与门组成，对于特定信号监测而言。环形振荡器是一种敏感电路结构，其对输入信号的变动敏感性非常高，输入信号的微小变化能够直接反应到环形振荡器的输出频率上，因此，可以采用环形振荡器来测量信号线路上信号的波动。

本发明电路板健康状况检测系统，在当器件老化、关键焊接脱离、信号线路负载增加等问题时，信号线路上的阻抗发生变化，特定信号通过芯片间的链路时会发生畸变，信号的幅度、纹波都会出现变化，信号线上的波动会影响环形振荡器的输出频率，通过环形振荡器的输出频率的变化，可以反映信号的畸变，从而映射电路的健康状况。

优选地，图13为本发明电路板健康状况检测系统的环形振荡器优选结构图，如图13所示环形振荡器电路单元还包括滤波器，滤波器与各个反相器并联连接。

需要说明的是，滤波器的设计与传统电路滤波器相同，可以采用高通、低通、带通等滤波器结构，滤波器起到的作用是滤除不关注的频带信号，从剩下关注频率信号，其中关注频率信号是最能够反映电路状况变化的频段范围。

本发明电路板健康状况检测系统各实施例中，为了能够准确使环形振荡器电路能够响应特定频率的波形化，可以在环形振荡器电路的输入电源与地之间增加滤波器结构，将不需要关注的频段信号进行选通，从而实现对非关注信号的消除，提高电路的敏感性。

在一个具体的实施例中，预设测量感应单元为延时器电路单元，图14为本发明电路板健康状况检测系统的第二测量电路结构框图，如图14所示，

延时器电路单元的输入端连接信号线，输出端连接频率测量单元的输入端。

需要说明的是，延时器电路单元用于将待测模拟信号的特征转变为延时器电路单元的延时量响应。

本发明电路板健康状况检测系统各实施例，硬件结构简单，实现成本较低，能够广泛的应用于电路设计中去，实现对电路板健康状态的监测，具有性能和成本的优势。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电路板健康状况监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

记录预设测量感应单元在信号时长内的时间参数；所述信号时长为电路板根据主控芯片的测试指令输出的固定模式信号的时长；

根据所述时间参数和所述信号时长，获取所述预设测量感应单元的输出频率；

获取预设标准频率和所述输出频率的频率偏差值，在所述频率偏差值小于或等于偏差阈值时，确认所述电路板处于健康状况；

其中，所述输出频率为所述时间参数与所述信号时长的比值。

2.根据权利要求1所述的电路板健康状况监测方法，其特征在于，所述预设测量感应单元为环形振荡器电路单元；所述时间参数为输出周期数；

记录预设测量感应单元在信号时长内的时间参数，根据所述时间参数和所述信号时长获取所述预设测量感应单元的输出频率的步骤包括：

记录所述环形振荡器电路单元，在所述信号时长内的所述输出周期数；

将所述信号时长与所述输出周期数的比值作为所述环形振荡器电路单元的输出频率。

3.根据权利要求2所述的电路板健康状况监测方法，其特征在于，所述固定模式信号为电路板根据所述主控芯片的测试指令输出的序列串；

在记录预设测量感应单元在信号时长内的时间参数的步骤之前，还包括确认所述环形振荡器电路单元的反相器的阶数的步骤：

获取所述固定模式信号的信号特征以及所述信号特征的变化量；所述信号特征包括信号幅度、信号的频率分布、信号的最高值与最低值；

根据灵敏度参数和所述信号特征，得到所述反相器的预定阶数；所述灵敏度参数为所述变化量中的任一个；根据所述预定阶数，对标准电路模型进行仿真；

在所述仿真的结果为所述标准电路模型的性能符合性能要求时，将所述预定阶数确认为所述反相器的阶数。

4.根据权利要求1所述的电路板健康状况监测方法，其特征在于，所述预设测量感应单元为延时器电路单元；所述时间参数为延时量；

记录预设测量感应单元在信号时长内的时间参数，根据所述时间参数和所述信号时长获取所述预设测量感应单元的输出频率的步骤包括：

记录所述延时器电路单元在所述信号时长内的所述延时量，将所述延时量的倒数确认为所述输出频率。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的电路板健康状况监测方法，其特征在于，记录预设测量感应单元在信号时长内的时间参数的步骤为：

记录所述预设测量感应单元在所述信号时长内，通过感应所述固定模式信号产生的所述时间参数；

或

记录所述预设测量感应单元在所述信号时长内，通过感应电压信号产生的所述时间参数；所述电压信号为连接所述预设测量感应单元的输入端的电阻或电容、基于所述固定模式信号产生的信号。

6.一种电路板健康状况监测装置，其特征在于，包括：

获取时间参数模块，用于记录预设测量感应单元在信号时长内的时间参数；所述信号时长为电路板根据主控芯片的测试指令输出的固定模式信号的时长；

计算输出频率模块，用于根据所述时间参数和所述信号时长，获取所述预设测量感应单元的输出频率；所述输出频率为所述时间参数与所述信号时长的比值；

获取健康状况模块，用于获取预设标准频率和所述输出频率的频率偏差值，在所述频率偏差值小于或等于偏差阈值时，确认所述电路板处于健康状况。

7.一种电路板健康状况监测系统，其特征在于，包括待测电路和连接所述待测电路的测量电路；

所述待测电路包括第一芯片以及通过信号线连接所述第一芯片的第二芯片；所述第一芯片、所述第二芯片的第一端连接输入电源，第二端接地；

所述测量电路包括预设测量感应单元、频率测量单元以及转换输出单元；所述预设测量感应单元的输入端连接所述信号线，输出端连接所述频率测量单元的输入端；所述频率测量单元的输出端连接所述转换输出单元的输入端；所述转换输出单元的输出端连接所述输入电源或接地；

所述频率测量单元包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行程序时实现权利要求1至5中任意一项所述的电路板健康状况监测方法的步骤。

8.根据权利要求7所述的电路板健康状况监测系统，其特征在于，

所述预设测量感应单元为环形振荡器电路单元；所述环形振荡器电路单元的使能信号端连接所述信号线，信号输出端连接所述频率测量单元的输入端；

或

所述预设测量感应单元为延时器电路单元；所述延时器电路单元的输入端连接所述信号线，输出端连接所述频率测量单元的输入端。

9.一种电路板健康状况监测系统，其特征在于，包括待测电路和测量电路；

所述待测电路包括第一芯片以及通过信号线连接所述第一芯片的第二芯片；所述第一芯片、所述第二芯片的第一端连接输入电源，第二端接地；

所述测量电路包括预设测量感应单元、频率测量单元以及转换输出单元；所述预设测量感应单元的输入端连接所述输入电源，输出端连接所述频率测量单元的输入端；所述频率测量单元的输出端连接所述转换输出单元的输入端；所述转换输出单元的输出端接地；

所述频率测量单元包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行程序时实现权利要求1至5中任意一项所述的电路板健康状况监测方法的步骤。

10.根据权利要求9所述的电路板健康状况监测系统，其特征在于，

所述预设测量感应单元为环形振荡器电路单元；所述环形振荡器电路单元的使能信号端连接所述信号线，信号输出端连接所述频率测量单元的输入端；

或

所述预设测量感应单元为延时器电路单元；所述延时器电路单元的输入端连接所述信号线，输出端连接所述频率测量单元的输入端。

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