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简介：模拟电路故障诊断
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简介：模拟电路故障诊断
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关于模拟电路检修的专著
本书介绍模拟电路的常用的简易测试设备制作和使用方法，讲述了各种设备和元器件的特性和优缺点，并从真实电路出发引导读者逐步深入了解模拟电路检修的过程和方法。
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当前位置：&>>&&>>&&>>&模拟电路设计中的这些问题你遇到了吗？
　　模拟电路的设计是工程师们最头疼、但也是最致命的设计部分，尽管目前数字电路、大规模集 成电路的发展非常迅猛，但是模拟电路的设计仍是不可避免的，有时也是数字电路无法取代的，例如 RF 射频电路的设计!这里将模拟电路设计中应该注意的问题总结如下，有些纯属经验之谈，还望大家多多补充、多多批评指正!　　(1)为了获得具有良好稳定性的反馈电路，通常要求在反馈环外面使用一个小或扼流圈给容性负载提供一个缓冲。　　(2)积分反馈电路通常需要一个小电阻(约 560 欧)与每个大于
的积分串联。　　(3)在反馈环外不要使用主动电路进行滤波或控制 EMC 的 RF 带宽，而只能使用被动元件(最好为 RC 电路)。仅仅在运放的开环增益比闭环增益大的频率下，积分反馈方法才有效。在更高的频率下，积分电路不能控制频率响应。　　(4)为了获得一个稳定的线性电路，所有连接必须使用被动或其他抑制方法(如光电隔离)进行保护。　　(5)使用 EMC 滤波器，并且与 IC 相关的滤波器都应该和本地的 0V 参考平面连接。　　(6)在外部的连接处应该放置输入输出滤波器，任何在没有屏蔽系统内部的导线连接处都需要滤波，因为存在效应。另外，在具有数字信号处理或模式的变换器的屏蔽系统内部的导线连接处也需要滤波。　　(7)在模拟 IC 的电源和地参考引脚需要高质量的 RF 去耦，这一点与数字 IC 一样。但是模拟 IC 通常需要低频的电源去耦，因为模拟元件的电源噪声抑制比(PSRR)在高于 1KHz 后增加很少。在每个运放、比较器和数据转换器的模拟电源走线上都应该使用 RC 或 LC 滤波。的拐角频率应该对器件的 PSRR 拐角频率和斜率进行补偿，从而在整个工作频率范围内获得所期望的 PSRR 。　　(8)对于高速模拟信号，根据其连接长度和通信的最高频率，传输线技术是必需的。即使是低频信号，使用传输线技术也可以改善其抗干扰性，但是没有正确匹配的传输线将会产生天线效应。　　(9)避免使用高阻抗的输入或输出，它们对于电场是非常敏感的。　　(10)由于大部分的辐射是由共模电压和电流产生的，并且因为大部分环境的电磁干扰都是共模问题产生的，因此在模拟电路中使用平衡的发送和接收(差分模式)技术将具有很好的 EMC 效果，而且可以减少串扰。平衡电路(差分电路)驱动不会使用 0V 参考系统作为返回电流回路，因此可以避免大的电流环路，从而减少 RF 辐射。　　(11)比较器必须具有滞后(正反馈)，以防止因为噪声和干扰而产生的错误的输出变换，也可以防止在断路点产生振荡。不要使用比需要速度更快的比较器(将 dV/dt 保持在满足要求的范围内，尽可能低)。　　(12)有些模拟 IC 本身对射频场特别敏感，因此常常需要使用一个安装在 PCB 上，并且与 PCB 的地平面相连接的小金属屏蔽盒，对这样的模拟元件进行屏蔽。注意，要保证其散热条件。
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推荐电子百科模拟电路几种故障的诊断方法
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摘要: 随着电路系统集成度的不断增大，模拟电路中的故障成本占据集成电路总诊断成本的绝大部分，因此加强模拟电路故障诊断与排除的研究十分重要。首先分析模拟电话故障的类型与原因，随后详细介绍几种故障的诊断方法。
　　一、模拟电路故障 　　电路(系统)诞失规定功能称为故障，在模拟电路中的故障类型及原因从故障性质来分有早期故障、偶然故障和损耗故障。早期故障是由设计、制造的缺陷等原因造成的、在使用初期发生的故障，早期故障率较高并随时间而迅速下降。统计表明，数字电路的早期故障率为3～10％，模拟电路的早期故障率为1～5％，晶体管的早期故障率为0.75～2％，的早期故障率为0.2～1％，器的早期故障率为0.1～1％。 　　偶然故障是由偶然因素造成的、在有效使用期内发生的故障，偶然故障率较低且为常数。损耗故障是由老化、磨损、损耗、疲劳等原因造成的、在使用后期发生的故障，损耗故障率较大且随时间迅速上升。从故障发生的过程来分有软故障、硬故障和间歇故障。软故障又称渐变故障，它是由元件参量随时间和环境条件的影响缓慢变化而超出容差造成的、通过事前测试或监控可以预测的故障。硬故障又称突变故障。它是由于元件的参量突然出现很大偏差(如开路、短路)造成的、通过事前测试或监控不能预测到的故障。根据实验经验统计，硬故障约占故障率的80％，继续研究仍有实用价值。间歇故障是由老化、容差不足、接触不良等原因造成的、仅在某些特定情况下才表现出来的故障。从同时故障数及故障间的相互关系来分有单故障、多故障、独立故障和从属故障。单故障指在某一时刻故障仅涉及一个参量或一个元件，常见于运行中的设备。多故障指与几个参量或元件有关的故障，常见于刚出厂的设备。独立故障是指不是由另一个元件故障而引起的故障。从属故障是指由另一个元件故障引起的故障。 　　二、测前横拟法SBT 　　测前模拟法又称故障字典法FD(Fault Dictionary)或故障模拟法，其理论基础是模式识别原理，基本步骤是在电路测试之前，用计算机模拟电路在各种故障条件下的状态，建立故障字典；电路测试以后，根据测量信号和某种判决准则查字典。从而确定故障。选择测试测量点是故障字典法中最重要的部分。为了在满足隔离要求的条件下使测试点尽可能少，必须选择具有高分辨率的测试点。在大多数情况F，字典法采用查表的形式，表中元素为d…i=l，2，…，n，j=1，2，…，m，n是假设故障的数目，m是测量特性数。 　　故障字典法的优点是一次性计算，所需测试点少，几乎无需测后计算，因此使用灵活，特别适用于在线诊断，如在机舱、船舱使用。此法缺点是故障经验有限，存储容量大，大规模测试困难，目前主要用于单故障与硬故障的诊断。 　　故障字典法按建立字典所依据的特性又可分为直流法、频域法和时域法。 　　(一)直流故障字典法。直流故障字典法是利用电路的直流响应作为故障特征、建立故障字典的方法，其优点是对硬故障的诊断简单有效，相对比较成熟。 　　(二)频域法。频域法是以电路的频域响应作为故障特征、建立故障字典的方法，其优点是理论分析比较成熟，同时硬件要求比较简单，主要是正弦信号发生器、电压表和频谱分析仪。 　　(三)时域法。时域法是利用电路的时域响应作为故障特征而建立故障字典的方法。主要有伪噪声信号法和测试信号设计法(辅助信号法)。当故障字典建立后，就可根据电路实测结果与故障字典中存储的数据比较识别故障。　　三、测后模拟法SAT 　　测后模拟法又称为故障分析法或元件模拟法，是近年来虽活跃的研究领域，其特点是在电路测试后，根据测量信息对电路模拟，从而进行故障诊断。根据同时可诊断的故障是否受限，SAT又分为任意故障诊断(或参数识别技术)及多故障诊断(或故障证实技术)。　(一)任意故障诊断。此法的原理是利用网络响应与元件参数的关系，根据响应的测量值去识别(或求解)网络元件的数值，再根据该值是否在容差范围之内来判定元件是否故障。所以此法称为参数识别技术或元件值的可解性问题，理论上这种方法能查出所有元件的故障，故又称为任意故障诊断。诊断中为了获取充分的测试信息，需要大量地测试数据。 　　(二)多故障诊断。经验证明，在实际应用中(高可靠电路)，任意故障的可能性很小，单故障概率最高，如果考虑一个故障出现可能导致另一相关故障，假定两个或几个元件同时发生的多故障也是合理的。另外对于模拟LSI(Large Scale Integration，大规模)电路加工中的微调，也是以有限参数调整为对象的。因此在1979年以后，SAT法的研究主要朝着更实用化的多故障诊断方向发展。即假定发生故障的元件是少数几个，通过有限的测量和计算确定故障。因该法是先假定故障范围再进行验证，所以又称为故障证实技术。 　　四、其他方法 　　(一)近似技术。近似技术着重研究在测量数有限的情况下，根据一定的判别准则，识别出最可能的故障元件，其中包括概率统计法和优化法。此法原理与故障字典法十分类似，属于测前模拟的一类。采用最小平方准则的联合判别法和迭代法，采用加权平方准则的L2近似法，采用范数最小准则的准逆法等。这些方法都属于测后模拟，由于在线计算量大，运用不多。 　　(二)模糊诊断。对于复杂电路，由于元件容差、电路噪声以及元件参量与特性之间的非线性，用传统的电路理论难以获得精确解和唯一解，出现了模糊现象，而这种模糊现象与随机现象不同，不便于用统计分析方法来解决。另外，对于故障诊断来说。往往不要求精确解，只要满足故障隔离要求即可，于是提出把复杂电路看作模糊系统，用模糊信息处理的方法进行故障诊断。模糊诊断的原理是模糊模式识别。测前，利用隶属度函数按照不同的准则构成判别函数；测后，再利用判别函数判别所测得的特性向量对各种故障状态的隶属度程度。为了提高诊断效率，模糊识别应该具有自学习和修正功能，最简单的方法是根据实际诊断的结果，以适当的方式、自动地修正隶属度函数或判别函数，以便不断自我完善。 　　(三)人工智能技术。近年来，随着人工智能的发展，诊断自动化、智能化的要求逐渐变为现实。其中基于知识的专家系统(简称专家系统)的研究起步最早，目前在诊断中已有成功的应用。模糊理论由于具有处理不确定信息的能力，因此通常和专家系统结合，作为前处理和后处理。神经网络技术在诊断中的应用起步较晚，但由于其强大的并行计算能力和自学习功能及联想能力，很适合作故障分类和模式识别，因此在诊断中很受欢迎。
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栏目导航：模拟电路故障的诊断及检测技术
模拟电路相较于数字电路,其出现的故障更为复杂和难以分析.本文首先介绍了相关概念,诊断的难点以及目前相关研究存在的主要问题,然后通过分析三种诊断及检测技术方法:基于遗传BP网络的方法、基于遗传小波神经网络的方法以及基于自适应小波分解和SVM的模拟电路故障诊断与检测技术的方法,概括总结了目前针对模拟电路的主流研究方向,对进行相关工作的专家、研究人员具有一定的参考价值.
天津渤海职业技术学院
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