基于探针负载补偿的模拟电路测试方法

本发明涉及模拟电路测试与测量补偿领域，尤其涉及基于探针负载补偿的模拟电路测试方法。

背景技术：

1、模拟电路板级测试通过在测试节点接入探针和测量通道，获取节点对规定激励的幅值、相位及时间响应，用于检查增益、带宽和动态性能。探针输入电阻、输入电容及连接导线构成额外的电气负载，该负载与节点输出阻抗共同作用，能够改变被测响应；其中，电容性加载会影响高频分量的幅值和相位，并改变信号边沿的时间特性。

2、在高输入阻抗、微弱信号电路中，节点对附加负载的敏感程度取决于自身输出阻抗及工作状态，不同测试节点不能简单沿用同一补偿系数。若仅根据探针接入后的幅值或建立时间作出判定，加载效应可能被解释为增益下降或响应迟缓。若只恢复波形而不保留输出阻抗的辨识结果，真实器件参数漂移还可能被补偿过程掩盖。

3、此外，在有限测量精度和共享校准误差的影响下，多组未探测响应与输出阻抗可能同时解释已采集的负载响应。仅凭同一组数据的拟合残差，难以形成独立的模型有效性证据；若直接追加负载而未确认测试条件一致及校准仍然适用，时间漂移或接触变化又可能被误认为阻抗异常。因此，有必要将节点响应恢复、阻抗解释区分和实体验证条件共同纳入测试流程。

4、因此，需要一种能够解决上述现有技术不足的基于探针负载补偿的模拟电路测试方法。

技术实现思路

1、本发明的一个目的在于提出基于探针负载补偿的模拟电路测试方法，针对现有技术中探针加载改变节点响应、统一补偿难以适应节点阻抗差异且波形恢复可能掩盖真实阻抗漂移的问题，提出了在一致测试条件下采集多个已校准负载响应、联合辨识未探测传递响应与频率相关输出阻抗并传播测量及校准误差的技术方案；在正常与达到可检出漂移下限的异常阻抗解释并存时，利用消去共同未探测响应的复响应比预测集合选择独立验证负载，冻结辨识结果和测量平面预测，在测试条件一致且校准适用时以实测响应比和完整正向残差检验加载关系，再联合比较恢复响应与阻抗特征，本发明具备区分加载扰动与器件参数变化、减少加载误报并限制不可靠确定性结论的技术效果。

2、本发明提供了基于探针负载补偿的模拟电路测试方法，包括：s1、在测试条件一致时，获取同一测试节点在多个已校准附加负载下的响应与激励参考，经通道补偿和相干归一化得到负载响应集合；s2、依据附加负载响应由未探测传递响应经节点输出阻抗与总附加导纳共同作用形成的加载关系，联合辨识未探测传递响应和频率相关的节点输出阻抗，并传播测量及校准误差得到联合不确定域；s3、从未参与当前拟合的已校准候选负载中选取验证负载，其中，在联合不确定域同时包含符合独立建立的合格阻抗范围的正常解释及偏离该范围达到预设可检出漂移下限的异常解释时，以候选负载响应与基准负载响应之比消去共同未探测传递响应，根据两类解释的复响应比预测集合相对于测量误差的可分性选取；s4、冻结辨识结果及验证负载的测量平面预测，在测试条件一致且校准适用时施加验证负载，由验证响应与对应基准响应形成实测响应比，结合完整正向预测残差检验加载关系并排除不相容解释；s5、仅在辨识有效且验证通过的频带内，移除测试附件总附加导纳以恢复未探测响应，将恢复的响应特征与保留的节点输出阻抗特征共同对照独立建立的合格特征范围，输出合格、异常或不确定。

3、可选的，s1包括：逐一连接测试节点，在各负载状态下保持被测模拟电路的供电、偏置设定、原有功能负载以及重复测试激励一致；

4、以节点接触面为校准参考面，调用探针、切换网络和连接导线在各状态下共同构成的总附加导纳以及从节点接触面至采集端的测量通道复传递函数；

5、多个已校准附加负载包括基准负载、电导变化负载及电容变化负载，并预留未参与当前拟合的验证负载；

6、同步采集节点响应和激励参考，利用测量通道复传递函数补偿幅值与相位，在相干频率点按激励参考归一化，并关联负载状态、采样时刻和校准记录形成负载响应集合；

7、进一步的，以可溯源的阻抗标准件校准各负载状态在测试频带内的总附加导纳，并在相同节点接触参考面和连接配置下校准测量通道复传递函数；

8、校准记录包含各状态的复数校准值、频率、适用连接配置及跨状态共享校准误差的相关性；

9、加载前依据校准记录核对实际连接配置，在连接导线布置、切换网络连接或探针接触结构发生改变而超出校准适用配置时，重新校准并重新采集负载响应集合。

10、可选的，s2包括：将每一频率点的附加负载响应表示为未探测传递响应除以一与节点输出阻抗和对应状态总附加导纳的乘积之和，以负载响应集合建立联合辨识模型；

11、通过加权拟合确定未探测传递响应和节点输出阻抗，保持二者的相关性，按预设覆盖概率传播重复测量误差及共享校准误差，形成同时约束二者的联合不确定域；

12、依据辨识矩阵的秩和条件数检验可辨识性，并根据偏置稳定性、重复响应一致性及非线性失真检查各状态是否服从共同的未探测传递响应和节点输出阻抗，形成供验证及判异使用的有效频带；

13、进一步的，根据重复测量样本估计节点响应与激励参考的联合误差，结合由各状态总附加导纳及测量通道复传递函数的校准值和相关误差形成的校准记录，构造跨负载状态及跨频率点的联合误差样本；

14、每次传播对各状态共享的校准误差使用同一误差实现，对重复测量误差按实际相关性联合采样，并重新拟合以得到未探测传递响应与节点输出阻抗的成对参数样本，按照预设覆盖概率构成联合不确定域；

15、将辨识矩阵满列秩、按列归一化后的条件数不超过预设条件数上限、激励参考及用于求比的基准响应幅值超过按噪声底确定的下限作为有效性条件，并将不满足有效性条件的频率点排除；

16、条件数上限根据允许的参数误差放大倍数确定，偏置稳定性、重复响应一致性及非线性失真的门槛根据测试规程规定的允许工作点变化、重复测量误差及失真限值确定。

17、可选的，s3包括：依据独立于当前被测电路响应建立的合格阻抗范围，将联合不确定域内节点输出阻抗属于合格阻抗范围的参数解释归入正常解释，将节点输出阻抗到合格阻抗范围的距离达到可检出漂移下限的参数解释归入异常解释，将介于两者之间的参数解释保留为不确定带；

18、距离采用测试规程预先规定的阻抗特征坐标及单位归一化尺度计算，可检出漂移下限根据允许器件参数偏移对应的阻抗变化和测量分辨能力在测试前确定；

19、对每一候选负载，将一与节点输出阻抗和基准负载总附加导纳的乘积之和，除以一与节点输出阻抗和候选负载总附加导纳的乘积之和，分别传播正常解释与异常解释的参数范围及校准误差，得到两类复响应比预测集合；

20、以两类复响应比预测集合之间的最短距离与响应比测量误差界之比作为可分性指标，选择满足预设可分性门槛的验证负载；

21、联合不确定域未同时包含两类解释时，采用预留且未参与当前拟合的已校准负载执行正向预测验证，不以不存在解释歧义替代验证；

22、进一步的，在选择验证负载时，对联合不确定域内的全部待保留解释检查候选负载引起的响应扰动、偏置变化、节点电压、负载电流以及加载关系分母的模值，仅将响应扰动及偏置变化未超过测试规程规定的允许值、节点电压和负载电流未超过被测电路与测试附件额定边界且分母模值不低于预设非奇异性下限的候选负载纳入选择；

23、将复响应比的实部与虚部按响应比测量误差的协方差进行归一化，在相同归一化坐标中计算预测集合间距和响应比测量误差界，选择满足可分性门槛且可分性指标最大的候选负载；

24、可分性门槛根据预设误差覆盖概率及允许的误判概率在测试前确定，没有候选负载满足门槛时保留两类解释并输出不确定，不以增加扰动越过额定边界强行获得判异结论。

25、可选的，s4包括：在施加验证负载之前保存当前辨识结果、联合不确定域及验证负载预测，所述验证负载预测包括复响应比预测集合以及将未探测传递响应经加载关系、测量通道复传递函数和激励参考映射至采集端所得的完整正向响应预测集合；

26、保持探针触点不变，依次测量基准负载、验证负载及基准负载下的响应和偏置，仅在前后基准响应差及偏置差分别不超过由重复测量误差和允许工作点偏移确定的一致性门槛时，按采样时刻对经通道补偿和相干归一化的前后基准响应作复数时间插值，以验证负载响应除以插值所得基准响应形成实测响应比；

27、以实测响应比与各解释的复响应比预测集合的相容性，以及验证负载实测采集端响应相对于完整正向响应预测集合的残差是否落入预设覆盖概率的误差界，共同确定各解释是否相容，保留相容解释对应的联合不确定域；

28、前后基准不一致、全部解释均不相容、触发歧义验证后正常解释与异常解释均不相容或者不存在可用验证负载时，判为验证未通过，不依据当前验证测量输出确定性判异结论。

29、可选的，s5包括：将验证后保留的联合不确定域传播至总附加导纳取零时的未探测响应及节点输出阻抗特征，所述总附加导纳仅包含本次接入的测试附件负载，原有功能负载予以保留；

30、提取未探测响应的幅值和相位，并在满足时间重建条件时提取建立时间，与节点输出阻抗特征共同形成待判特征及其不确定范围；

31、合格特征范围根据独立的合格样本测量或电路设计容差在测试前建立，并规定必检节点、频带和指标；

32、全部必检特征的不确定范围均落入对应合格范围时输出合格，至少一项经有效辨识和验证的必检特征的不确定范围与对应合格范围不相交时输出异常，其余情形输出不确定；

33、随判定结果输出对应节点和指标；

34、必检特征缺失或未完成验证时不得输出合格；

35、阻抗解释尚不能归入正常解释或异常解释时，对阻抗指标输出不确定，除其他有效且验证通过的必检指标证实异常外，整体输出不确定，对待复测节点记录原因并重新采集，达到预设复测上限后输出不确定或补偿不可用；

36、进一步的，时间重建条件包括激励具有可重复的时间参考、有效频带覆盖建立时间指标所需的频率范围、频率采样间隔支持规定观察时长、相位连续性满足重建要求以及未测频带引入的时域误差不超过预设误差预算；

37、在满足时间重建条件时，将未探测传递响应与规定测试激励频谱结合并执行逆变换，得到保留原有功能负载的时域响应，按照测试规程规定的终值容差带和保持时长确定建立时间，并通过联合不确定域传播得到建立时间不确定范围；

38、未满足时间重建条件时不输出补偿后的建立时间，建立时间属于必检指标时将整体判定限制为不确定，但已由其他有效且验证通过的必检指标证实异常时仍输出异常。

39、本发明的有益效果是：

40、1、通过在节点接触参考面调用各状态总附加导纳及测量通道复传递函数，并对多负载响应进行通道补偿和相干归一化，能够按节点辨识未探测传递响应与频率相关输出阻抗，使补偿依据对应于实际测试节点及附件配置，减少统一系数无法反映节点差异所造成的加载误判。

41、2、通过传播重复测量误差与共享校准误差，在正常和异常阻抗解释并存时根据复响应比预测集合的可分性选取独立验证负载，在测试条件一致且校准适用时将实测响应比和完整正向残差与冻结预测核验，能够取得针对阻抗歧义的新增测量证据；进一步采用原触点下的前后基准夹测、偏置一致性检查和时间插值，能够限制时间漂移、接触变动造成的错误异常解释。

42、3、通过仅在辨识有效且验证通过的频带内移除本次测试附件负载，同时保留原有功能负载和输出阻抗特征，并依据不确定范围实施合格、异常及不确定判定，能够避免将恢复波形等同于电路合格；对不能可靠重建的建立时间及不可用补偿限制结论，为后续复测保留明确依据。