引言

　　電路規(guī)模和結(jié)構(gòu)日趨功能化和模塊化是其在現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展中，呈現(xiàn)出的兩大基本特征；而集成電路的大規(guī)模應(yīng)用，使得研究如何運用現(xiàn)代診斷技術(shù)從大規(guī)模容差電路中準確地診斷出存在故障的元件，成為實際工程中迫切需要解決的課題，也是模擬電路故障診斷理論和方法走向?qū)嶋H應(yīng)用的關(guān)鍵步驟之一。

　　1 系統(tǒng)總體設(shè)計

　　1.1 待測電路

　　待測電路如圖1所示。

　　1.2 系統(tǒng)總體設(shè)計思路

　　先由DSP產(chǎn)生診斷所需頻率的激勵源，在被測電路的可及點中選取合適的測試點，并將信號濾波、整定后送入ADC進行模／數(shù)轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)讀入存儲器中作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，經(jīng)過計算后得到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出，根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出，確定故障元件，之后在LCD顯示器和PC機上同時顯示故障元件。系統(tǒng)硬件實現(xiàn)框圖如圖2所示。

　　1.3 激勵源的產(chǎn)生

　　首先由DSP產(chǎn)生4路所需頻率的PWM信號，再經(jīng)搭建的4路濾波電路濾出所需頻率的正弦信號。

　　1.3.1 頻率為10 kΩ時PWM波形部分程序

　　1.3.2 濾波電路

　　本文濾波電路采用以傳遞函數(shù)為對象的直接設(shè)計法，按給定的設(shè)計要求，選定濾波器的類型為巴特威型；考慮到濾波的效果和設(shè)計的復(fù)雜性，本文將一階低通濾波器和二階低通濾波器級聯(lián)，設(shè)計出一個三階低通濾波器，如圖3所示。通過參數(shù)計算和實際調(diào)試，得到所需頻率的低通濾波器，進行電路仿真，驗證設(shè)計結(jié)果。

　　1.4 信號整理電路

　　由于ADC只能接受0～3 V的輸入，所以必須對電壓進行調(diào)整，本文使用如下電路。運放采用LF353，它的特點是輸入偏置電流低，而且具有高速、寬帶和低噪聲等優(yōu)點。

　　1.5 數(shù)據(jù)采集模塊程序流程

　　數(shù)據(jù)采集模塊主要用于實現(xiàn)固定采樣頻率下對4種頻率的正弦信號進行采集?；玖鞒淌牵?/p>

　?。?）系統(tǒng)寄存器初始化；

　　（2）設(shè)定ADC模塊的控制和狀態(tài)以及要采樣的通道數(shù)和模式；

　?。?）開啟ADC轉(zhuǎn)換；

　?。?）ADC轉(zhuǎn)換完成產(chǎn)生ADC中斷，進入中斷子程序完成多通道的一次巡回采樣，對采集完的數(shù)據(jù)代入數(shù)字濾波計算函數(shù)；

　?。?）主程序不停等待；

　?。?）判斷一幀樣本是否采集結(jié)束；

　?。?）如果否，則繼續(xù)等待；

　?。?）如果是，關(guān)閉ADC，返回。

　　1.6 數(shù)字濾波設(shè)計

　　基于FIR濾波器的數(shù)字濾波能在保證幅度特性滿足技術(shù)要求的同時，很容易做到有嚴格的線性相位特性，故采用FIR數(shù)字濾波器進行數(shù)字濾波。本文通過ADC模塊采集被測電路輸出的正弦信號，并對該采樣值進行FIR濾波后，送神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

　　1.7 軟件總體設(shè)計

　　程序分三部分，一部分為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學習程序，在PC機上運行，編程語言采用Matlab，最后得到所訓練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的各項參數(shù)，將此參數(shù)輸入DSP，由此進入軟件的第二部分。軟件的第二部分在DSP上實現(xiàn)，編程語言采用C和匯編語言。首先將DSP產(chǎn)生的多種頻率的PWM信號經(jīng)前面搭建的濾波電路得到所需頻率的正弦信號，作為被測電路的激勵源。讀入A／D轉(zhuǎn)換器的采樣數(shù)據(jù)，經(jīng)編寫數(shù)字濾波程序處理，然后程序依照第一部分所得神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)，代入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運行程序運算，從而得到被測電路的故障元件代碼。軟件第三部分為故障代碼顯示部分，將第三部分得到的故障代碼送LCD顯示，同時送PC機顯示。

　　1.8 實驗結(jié)果

　　實際測試結(jié)果分析如下：在計算實際輸出時，權(quán)值和閾值是采用仿真得到的數(shù)據(jù)。實際測試數(shù)據(jù)是對被測電路通過TMS320F2812的A／D模塊采集得到的，使得兩者數(shù)據(jù)存在一定的偏差，人為設(shè)置幾個故障，系統(tǒng)能夠較好地識別故障。模擬電路故障診斷系統(tǒng)如圖5所示。