AnalogCircuitFaultAnalysisandDiagnosisMethod
蒋雄JIANGXiong曰邓佳DENGJia（长沙航空职业技术学院，长沙410124）（ChangshaAeronauticalVocationalandTechnicalCollege，Changsha410124，China）
摘要院各种电子设备在当今信息化时代已经广泛应用于人类生活的各个方面，电子设备的硬件基础就是电路，在电子设备中，其电路系统主要分为模拟电路和数字电路。相对于数字电路而言，无论是根据理论分析还是实际应用均表明模拟电路更加容易出现故障问题。为了最大限度的降低模拟电路故障带来的损失，本文对模拟电路故障的类型、产生原因、故障特点进行了系统的分析，同时探讨了处理模拟电路故障的方法，希望能够不断提高排除模拟电路故障的工作效率。
Abstract:Intoday'sinformationage,allkindsofelectronicequipmenthasbeenwidelyusedinpeople'slife.Thehardwarebasisofelectronicdevicesiscircuit.Intheelectronicdevice,thecircuitsystemconsistsofanalogcircuitanddigitalcircuit.Boththeoreticalanalysisandpracticalapplicationshowthatcomparedwiththedigitalcircuit,analogcircuitismorepronetofailoperation.Inordertoreducethelossbroughtbyanalogcircuitfault,thispapersystematicallyanalyzethetypes,causes,characteristicsofanalogcircuitfaultanddiscussesthetreatmentmethodofanalogcircuitfault,inhopeofimprovingtheworkingefficiencyofanalogcircuitfaultexclusion.
关键词院故障分析；模拟电路；故障诊断；故障处理Keywords:faultanalysis；analogcircuit；faultdiagnosis；faulttreatment中图分类号院TP206+.3文献标识码院A文章编号院1006-4311（2014）21-0058-020
引言模拟电路的复杂度以及密集度随着大规模模拟集成电路的发展不断的增长，从而对模拟电路运行的可靠性要求更多，因此，为了避免故障的发展，必须在模拟电路发生故障前替换掉将要失效的元件，这就需要我们除了实时对模拟电路进行诊断找出失效元件外，还应当对故障进行预测从而确定失效元件。通过人工诊断技术已经无法满足这些要求，因此，目前急需解决模拟电路故障自动诊断这个问题。
1模拟电路故障类型及成因不能够达到设计规定功能和指标的电路即为故障电路。模拟电路的故障部分是由于设计缺陷以及生产过程和工艺不先进造成的，但是绝大部分还是由于使用过程中元件和电路磨损和老化造成的。对于模拟电路的故障类型，本文从以下几方面进行分析：1.1按照故障的性质可以将模拟电路的故障分为早期故障、偶然故障和损耗故障。早期故障多在初期发生，主要是由于设计和制造缺陷等原因造成的；在有效使用期内发生的故障即为偶然故障；而损耗故障则是在使用后期由于老化磨损、损耗以及疲劳等原因造成的故障。由于设计和制造等原因造成的且发生在使用初期的故障即为早期故障，随着时间的变化，其故障率会明显降低。据统计，数字电路、模拟电路、晶体管、二极管以及电容器的早期故障率分别为：3耀10豫、1耀5豫、0.75耀2豫、0.2耀1豫和0.1耀1豫。由于偶然因素引起的并且在有效使用期内发生的故障即为偶然故障，偶然故障的故障率不仅低并且为一个常数。由于老化磨损以及损耗等原因造成的并且发生在使用后期的故障即为损耗故障，随着时间的推移，损耗故障会迅速上升。
1.2按照故障数量来分有单故障和多故障两种，模拟电路中只有一个元件存在故障称之为单故障，模拟电路发生单故障是只涉及一个参量或一个元件，多见与运行使用中的设备。同时有两个及以上故障称之为多故障，多见于刚刚出厂的设备。早期故障中多为单故障，不及时排除单故障，可能会引起其他元件损坏，导致多故障的产生。
1.3按照故障程度来分有软故障和硬故障两种，模拟电路中的元件随着时间和环境的变化，其参数超出了允许范围，但是元件并没有完全失去原有属性，只是电路的功能和指标达不到设计和工作要求，称之为软故障。硬故障是指元件发生了断路或者断路等参数发生了根本变化的故障，大多数模拟电路故障为硬故障。不及时排除软故障，往往会引起硬故障。模拟电路按照其他方法还可以分为永久故障和间歇故障、独立故障和从属故障等。
2模拟电路故障诊断特点模拟电路故障诊断的发展速度相对于数字电路而言较慢，至今还没有一个被广泛认可的诊断理论和方法，这主要是由于模拟电路具有几下特点决定的。第一，在模拟电路中，可测电压节点十分有限从而导致无法获得充分的诊断故障的信息，因此，或者故障定位不唯一或模糊，或者根本诊断不出来。第二，模拟电路的输入输出信号在时域和电压幅度上具有连续性，元件参数的连续性使得故障的诊断模型更加复杂而难以简单量化。第三，模拟电路存在很多非线性和反馈电路。对于存在非线性元件的模拟电路而言，增加了诊断的复杂性和信息处理量等问题。第四，由于环境变化对模拟电路影响较大，因此，输出的响应除了受制造工艺引起的元件参数偏差影响外，还会受到热噪声以及电磁干扰等外界环境因素的影响。第五，实际模拟电路的元件具有很大的离散性即容差。容差的存在导致了故障的模糊性，因而有时无法唯一确定故障位置，使得诊断结果的准确性难以保证，这是故障诊断的最大困难之一。
鉴于上述原因，不可能将相对成熟的数字电路故障诊断方法直接移植到模拟电路系统中区解决问题，必须根据模拟电路自身的特点去探索新的行之有效的诊断理论和方法。
3模拟电路现代故障诊断方法传统的模拟电路故障诊断方法以故障字典法、参数识别法、故障验证法、逼近法等为代表。
故障字典法的基本步骤是：第一步，建立故障字典。预先根据经验或实际需求确定所要诊断的故障集，求得电路存在故障集中的一个故障响应，然后对故障相应做必要处理后作为对应故障的特征，从而将他们编成一部故障与特征相对于的字典；第二步，查找故障。在对电路进行实际诊断时应当对被测电路施加与测前模拟时一样的激励和工作条件从而取得相应的特征，最后在故障字典里查出与之相对应的故障。线性和非线性电路均适用于字典法故障诊断，但是由于故障组合太多，尤其当模拟电路的规模较大时很难查找故障，因此，很难得出满意的结果。
随着电路规模和复杂性的不断增长，传统的诊断方法已经不能够满足实际电路的诊断要求，如存在诊断计算量太大以及由于元件容差问题导致的诊断结果模糊等。随着专家系统、模糊理论以及机器学习和小波分析等技术的深入研究和应用，其为解决模拟电路故障在诊断过程中存在的各种难题提供了有益的思路和工具，因此，目前模拟电路故障诊断领域的主流方法就是基于人工智能和现代信息信号处理的诊断方法。基于知识的计算机程序系统即为专家系统，其之所以能够利用人类专家的知识和方法来处理该领域的问题，主要是由于其内部包含了大量专家的经验和知识。为了解决那些需要领域专家才能处理的复杂问题，他能够根据专家提供的知识和经验采用人工智能中的知识表示和知识推理技术模拟人类专家的决策过程，如图1所示，其包括人机接口、知识库、综合数据库、推理机和解释器等几个部分。
4结束语模拟电路出现故障在所难免，故障的诊断就应该是主要环节，如果能够根据实际应用的情况，有效地采取好的方式方法定位故障发生的位置，进而有针对性地、用科学地故障诊断法对故障进行处理，提高故障诊断能力，同时将故障诊断技术与计算机技术有机结合，利用计算机技术可以使故障诊断更加快速可靠，大大提高工作的效率，达到事半功倍的效果，将模拟电路故障所带来的损失降到最低，确保模拟电路装置能够正常运行，保证了社会生产与社会活动的持续进行。
参考文献院[1]汪迎.电子电路故障检测方法与技巧[J].科技天地，2011(01).[2]龙哲.模拟电路故障诊断方法研究与实现[D].东北大学，2009.[3]康占成.模拟电路故障诊断方法浅析[J].三西大同大学学报，2007(08).作者简介院蒋雄（1985-），男，湖南益阳人，教师，助教，研究方向为电子信息。