論模擬電路軟故障診斷

陳旦花 武威職業(yè)學(xué)院

論模擬電路軟故障診斷

陳旦花 武威職業(yè)學(xué)院

根據(jù)相關(guān)資料和研究來看，電子行業(yè)的發(fā)展速度越來越快，但模擬電路故障診斷仍是當(dāng)前需要高度重視的一個內(nèi)容。對混合信號集成電路進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行故障診斷時，模擬電路故障診斷的難度較大，從而影響其診斷技術(shù)水平進(jìn)一步提升。本文就模擬電路軟故障診斷進(jìn)行全面分析，以提高模擬電路軟故障診斷的可靠性，從而促進(jìn)模擬電路軟故障診斷方法不斷創(chuàng)新和現(xiàn)代化發(fā)展。

模擬電路；軟故障；診斷

在我國市場經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的新形勢下，電子產(chǎn)業(yè)已經(jīng)與很多行業(yè)緊密聯(lián)系到一起，不但提高人們的工作效率，還使人們的生活變得更加便利。因此，對模擬電路軟故障診斷有比較深入的了解，有利于進(jìn)一步提高電子設(shè)備的運用穩(wěn)定性、安全性，從而降低各種意外事件的發(fā)生率。

1.模擬電路故障的主要類型

按照模擬電路故障發(fā)生的程度、過程進(jìn)行分類，可以將模擬電路故障概括為如下兩種類型：第一，軟性故障；第二，硬性故障，其中，軟性故障指的是變化速度比較慢、不容易被察覺的故障現(xiàn)象，可能是環(huán)境變化引起的，也可能是電路元器件自身屬性造成的，從而在超過法定容差之后出現(xiàn)故障問題。如果這種故障出現(xiàn)，設(shè)備的正常運行不會受到較大影響，但設(shè)備的工作效率會大大降低，而且，在合理運用監(jiān)控的情況下，可以事先觀測到這種故障現(xiàn)象。而硬性故障指的是損壞程度比較嚴(yán)重的故障問題，可能會使整個模擬都無法正常運行，并且，故障元件的參數(shù)在很多時間內(nèi)出現(xiàn)反常情況，從而產(chǎn)生巨大差異，會影響整個系統(tǒng)的性能。在實踐過程中，這種故障有開路、短路等多種。

2.模擬電路故障診斷方法

在社會、經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的情況下，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新，使得模擬電路故障診斷方法越來越多年，并且，可以從不同的角度對診斷方法進(jìn)行分類?？偟膩碚f，當(dāng)前應(yīng)用較多的模擬電路故障診斷方法主要有如下幾種：第一，側(cè)前模擬診斷；第二，測后模擬診斷；第三，人工智能法，而比較傳統(tǒng)的模擬電路故障診斷方法有：第一，字典法；第二，故障驗證法；第三，參數(shù)識別法；第四，逼近法，等等。在現(xiàn)代社會中，高新技術(shù)的推廣與大力研發(fā)，使模擬電路故障診斷方法有了更多新型的方式，它們主要是從如下幾個理論上發(fā)展而來的：第一，專家系統(tǒng)；第二，遺傳算法；第三，小波變化；第四，模糊理論；第五，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，等等，并且，近幾年對如下兩種模擬電路故障診斷方法的研究比較重視：第一，小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法；第二，模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法，在大大降低電子設(shè)備故障發(fā)生率上有著極大作用。

3.模擬電路故障診斷技術(shù)的影響因素

與數(shù)字電路的發(fā)展情況進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，模擬電路具有比較特殊的性質(zhì)，使得其診斷技術(shù)發(fā)展比較緩慢。從總體上來說，模擬電路故障診斷技術(shù)的影響因素主要有：

3.1 與數(shù)字電路相比，模擬電路的運行不一樣，一般輸出、輸入方面的參數(shù)都是連續(xù)不斷的，因此，可變性非常大。在這種情況下，各種故障問題都可能產(chǎn)生，致使模擬電路在運行時存在很多隱患。

3.2 模擬電路有著比較復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，較強(qiáng)的離散性，因此，想要準(zhǔn)確把握模擬電路的運行情況難度較大。與其相比較來看，數(shù)字電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可以通過真值圖表格來研究，因而操作很簡單、方便。

3.3 在表式值上，模擬電路的元器件無法很好的達(dá)到其要求，因而出現(xiàn)一定誤差，并給模擬電路故障診斷可靠性帶來極大影響，給模擬電路的穩(wěn)定運行造成一定阻礙。

3.4 模擬電路有著不同形式的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因此，在進(jìn)行故障診斷時，其模板不具備統(tǒng)一性，從而阻礙模擬電路故障診斷技術(shù)的一體化、標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展。

3.5 外界的很多因素會給模擬電路元器件的標(biāo)準(zhǔn)帶來影響，并且，工藝水平也會大大制約其發(fā)展，而溫差、氣候等因素會大大降低模擬電路元器件的準(zhǔn)確性，最終無法保證故障診斷結(jié)果的可靠性。

3.6 模擬電路故障診斷采用的儀器存在精確度不夠高的情況，雖然數(shù)據(jù)的采集不能保證絕對準(zhǔn)確，但在進(jìn)行診斷儀器的制備、選用等時，仍然要加強(qiáng)重視，才能避免誤差不斷增大。

4.現(xiàn)代模擬電路軟故障診斷方法

現(xiàn)代社會中，電子設(shè)備在航天航空、通信、自動控制和醫(yī)療器械等多個領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)變得非常廣泛，因此，電子設(shè)備的運行環(huán)境有很多種情況，如高電磁干擾、高溫、高輻射和高濕度等，在某些情況下，其還會同時處于兩個極端的變化過程，如從超高溫迅速進(jìn)入到超低溫。因此，在惡劣的環(huán)境中運行，電子設(shè)備中的模擬電路必須具備更高的可靠性，如核電設(shè)備的控制系統(tǒng)，對其可靠性有著極其高的要求。對現(xiàn)代模擬電路軟故障診斷方法進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，在信息處理方面其有著自己的特點，而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有如下幾種功能：第一，分類；第二，自主組織性；第三，聯(lián)想記憶；第四，自學(xué)性；第五，并行性，等等，在合理應(yīng)用的情況下，可以有效解決傳統(tǒng)模擬故障診斷方法存在的不足。同時，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有非線性映射能力、泛化能力，在合理運用上述兩種能力的情況下，模擬電路故障診斷存在非線性問題、容差問題可以得到有效解決。在實踐應(yīng)用中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷方法有著如下幾個步驟：第一，確定被測故障集；第二，測試節(jié)點的合理選擇；第三，故障特征的實時提取，等等，因此，特征信息的存儲，可以通過構(gòu)造成本集、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方式來完成，而故障的定位，可以通過測后利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方式來確定。

對現(xiàn)代模擬電路軟故障診斷方法的應(yīng)用情況進(jìn)行總體調(diào)查來看，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型有很多不同的形式，而反傳神經(jīng)的使用范圍比較廣，因為具有的模式分類能力比較強(qiáng)，從而在模擬電路軟故障診斷中普遍運用。在實踐過程中，如果進(jìn)行模擬電路軟故障診斷，通常是將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法、多種特征提取方法結(jié)合在一起應(yīng)用。

5.模擬電路軟故障診斷的未來發(fā)展

當(dāng)前，模擬電路故障診斷方法已經(jīng)在快速創(chuàng)新，并取得了一定成果，在促進(jìn)電子產(chǎn)業(yè)更快、更好發(fā)展上有著極大作用。但是，與國外很多國家相比，其水平距離相差仍然很大，必須進(jìn)一步加強(qiáng)研發(fā)、優(yōu)化，才能推動我國電子產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展?？偟膩碚f，模擬電路軟故障診斷的未來發(fā)展主要有如下幾個趨勢：

5.1 實用性大大提高

在對各種故障進(jìn)行診斷時，故障呈現(xiàn)的多樣化特性，要求診斷方法必須具備多樣性，而各種診斷方法的結(jié)合使用，給模擬電路故障診斷規(guī)范性、標(biāo)準(zhǔn)化帶來了極大影響。在這種情況下，注重神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、軟件故障特征提取措施的綜合應(yīng)用，可以使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工作診斷中提取故障樣本這個問題得到有效解決。因此，在最有效利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具備的各種優(yōu)勢的情況下，大大提高模擬電路軟性故障診斷的實用性，對于快速診斷出各種故障問題有著極大作用，是模擬電路軟故障診斷未來發(fā)展的重要趨勢之一。

5.2 在數(shù)?；旌想娐分袘?yīng)用

在集成電路出現(xiàn)后，以及制造技術(shù)的不斷創(chuàng)新，電路故障診斷需要考慮的影響因素越來越多，而電路中同時存在集成運算放大器、數(shù)據(jù)混合集成兩種情況時，其通用的軟故障診斷方法還沒有。因此，模擬電路軟故障診斷方法的研究，需要對數(shù)據(jù)很合電路加強(qiáng)重視，并注重相關(guān)診斷方法在上述電路中的應(yīng)用，才能促進(jìn)我國電子產(chǎn)業(yè)更長遠(yuǎn)發(fā)展。

5.3 網(wǎng)絡(luò)撕裂法應(yīng)用范圍全面擴(kuò)大

當(dāng)前，電路的復(fù)雜性在不斷提高，因此，提高大規(guī)模模擬電路診斷結(jié)果的可靠性、準(zhǔn)確性，是模擬電路軟故障斬斷研究工作必須重點的內(nèi)容之一。因此，在未來的發(fā)展中，網(wǎng)絡(luò)撕裂法的應(yīng)用范圍會全面擴(kuò)大，因此，這種診斷方法具有較強(qiáng)實用性，能夠大大提高大規(guī)模模擬電路故障診斷的精確度。所以，在合理運用子網(wǎng)絡(luò)故障診斷法的情況下，大規(guī)模模擬電路可以被分解為多個子網(wǎng)絡(luò)，并在結(jié)網(wǎng)絡(luò)撕裂法的基礎(chǔ)上，促進(jìn)大規(guī)模模擬電路軟故障診斷技術(shù)水平進(jìn)一步提升。

6.結(jié)束語

總之，在社會、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等發(fā)生巨大變化的情況下，電子產(chǎn)業(yè)想要更快、更好的發(fā)展，就必須注重自身穩(wěn)定性、可靠性、安全性等不斷提高，才能更好的滿足人們的應(yīng)用需求。因此，注重模擬電路軟故障診斷方法的合理應(yīng)用，并不斷創(chuàng)新，對于推動我國電子產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展有著重要意義。

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陳旦花（1981—），女，甘肅威武人，碩士，主要研究電子技術(shù)。