模擬和混合信號(hào)電路測(cè)試及故障診斷方法研究

漆玉川 胡孝宇 鄭清華

摘要：近年來(lái)，我國(guó)的科學(xué)技術(shù)發(fā)展速度越來(lái)越快，尤其是電子技術(shù)更是在許多領(lǐng)域都得到了非常廣泛的應(yīng)用。在這個(gè)過(guò)程中，對(duì)模擬和混合信號(hào)的電路擦拭以及故障診斷提出了更高的要求。本文對(duì)模擬和混合信號(hào)電路測(cè)試以及故障檢測(cè)的現(xiàn)狀進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，并對(duì)傳統(tǒng)的測(cè)試及故障診斷方法與現(xiàn)代測(cè)試及故障診斷方法分別進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞：模擬電路;混合信號(hào)電路測(cè)試;故障診斷

Abstract： in recent years， China's science and technology development speed is faster and faster， especially electronic technology is in many fields have been very widely used. During this process， higher requirements are put forward for circuit wiping and fault diagnosis of analog and mixed signals. In this paper， the status of analog and mixed signal circuit testing and fault detection is simply analyzed， and the traditional testing and fault diagnosis methods and the modern testing and fault diagnosis methods are introduced respectively.

Key words： analog circuit; Mixed signal circuit test; Fault diagnosis

在時(shí)域上通過(guò)數(shù)學(xué)形式為連續(xù)函數(shù)的信號(hào)就被成為模擬信號(hào)，通常情況下，其是通過(guò)對(duì)象的物理屬性來(lái)對(duì)信息進(jìn)行傳遞的。與數(shù)字信號(hào)不同的是，模擬信號(hào)更多的被應(yīng)用于模擬數(shù)據(jù)的傳播，因此無(wú)論什么信息都可以通過(guò)模擬信號(hào)來(lái)進(jìn)行表達(dá)，但是數(shù)字信號(hào)更多應(yīng)用于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的傳播。在這樣的情況下，在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，模擬與混合信號(hào)電路的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛，同時(shí)其測(cè)試與故障診斷技術(shù)也會(huì)發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。

一、模擬和混合信號(hào)電路測(cè)試與故障檢測(cè)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，模擬和混合信號(hào)電路測(cè)試與故障檢測(cè)受到了研究人員越來(lái)越高的重視。早在上個(gè)世紀(jì)的60年代，就已經(jīng)有研究人員開(kāi)始嘗試對(duì)模擬和混合信號(hào)電路測(cè)試進(jìn)行研究。隨著研究的不斷深入，模擬和混合信號(hào)電路測(cè)試與故障檢測(cè)的理論基礎(chǔ)已經(jīng)建立，同時(shí)也有越來(lái)越多新的理論以及方法被研發(fā)出來(lái)。在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，模擬和混合信號(hào)電路自身存在著較高的復(fù)雜性，這也使得對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)和故障診斷的過(guò)程中，面臨這非常大的困難。為了更好的解決這個(gè)問(wèn)題，我國(guó)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)久不懈的努力，終于在模擬和混合信號(hào)電路測(cè)試與故障檢測(cè)上取得了一定的進(jìn)展，并發(fā)展成為傳統(tǒng)模擬和混合信號(hào)電路測(cè)試與故障檢測(cè)、現(xiàn)代模擬和混合信號(hào)電路測(cè)試與故障檢測(cè)方法兩種不同的體系。

二、傳統(tǒng)模擬和混合信號(hào)電路測(cè)試與故障檢測(cè)方法

（一）傳統(tǒng)模擬和混合信號(hào)電路測(cè)試方法

在傳統(tǒng)模擬和混合信號(hào)電路測(cè)試的過(guò)程中，較為常用的方法分為穩(wěn)態(tài)電流測(cè)試法和動(dòng)態(tài)電流測(cè)試法兩種。在這兩種方法之中，穩(wěn)態(tài)電流測(cè)試方法通常被應(yīng)用在工業(yè)中的集成電路測(cè)試，但是工業(yè)電路故障以及失效機(jī)制是非常多樣的，因此在應(yīng)用這種方法的過(guò)程中經(jīng)常無(wú)法對(duì)某些故障進(jìn)行有效的檢測(cè)。動(dòng)態(tài)電流測(cè)試法作為穩(wěn)態(tài)電流測(cè)試法的補(bǔ)充方法，雖然其可以在一定程度上對(duì)穩(wěn)態(tài)電流測(cè)試法的不足進(jìn)行彌補(bǔ)，但是由于我國(guó)對(duì)其研究的時(shí)間較短，因此該技術(shù)還處于有待完善的狀態(tài)。

（二）傳統(tǒng)模擬和混合信號(hào)故障檢測(cè)方法

在傳統(tǒng)的模擬和混合信號(hào)電路故障檢測(cè)過(guò)程中，故障字典法、故障驗(yàn)證法以及系統(tǒng)參數(shù)估計(jì)法時(shí)期非常常用的幾種方法。其中故障字典法的起源是數(shù)學(xué)系統(tǒng)中的故障診斷。在對(duì)電路故障進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中，首先需要對(duì)其故障集進(jìn)行確定，在此基礎(chǔ)上通過(guò)電路存在故障集中的某個(gè)故障的對(duì)應(yīng)反映，來(lái)講這個(gè)反映經(jīng)過(guò)處理之后，作為對(duì)應(yīng)的故障特征。通過(guò)不斷充分這樣的過(guò)程，最終形成一部故障字典。工作人員在實(shí)際對(duì)電路進(jìn)行診斷的過(guò)程中，通過(guò)這部故障字典來(lái)尋找故障所在，以此來(lái)達(dá)到快速解決問(wèn)題的目標(biāo)。但是其診斷效果距離數(shù)字系統(tǒng)的字典法還存在一定的差距，診斷效果也無(wú)法做到非常準(zhǔn)確。

故障驗(yàn)證法通常是指在對(duì)電路故障進(jìn)行診斷的過(guò)程中，首先對(duì)故障出現(xiàn)的位置進(jìn)行猜測(cè)，在此基礎(chǔ)上，通過(guò)測(cè)算數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)猜測(cè)的正確性進(jìn)行驗(yàn)證。在如今的電路故障檢測(cè)過(guò)程中，故障驗(yàn)證法是非常常用的一種方法，其可以很好的降低工作人員的驗(yàn)證工作量，同時(shí)也可以有效的降低計(jì)算的工作量。即使在這樣的情況下，其診斷過(guò)程中需要計(jì)算的量依然非常大，因此診斷速度也較慢。

最后，系統(tǒng)參數(shù)估計(jì)法也被稱(chēng)為元件參數(shù)辨識(shí)法，其原理在于獲取足夠的獨(dú)立數(shù)據(jù)之后，可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)區(qū)來(lái)對(duì)每個(gè)元件的參數(shù)進(jìn)行求解，在這個(gè)過(guò)程中，如果某個(gè)元件的參數(shù)超過(guò)了容差區(qū)間，則確定其為故障元件。這種方法在使用的過(guò)程中需要面對(duì)非常多的元件，因此其需要求解的難度也是非常高的。

三、現(xiàn)代模擬和混合信號(hào)電路測(cè)試與故障檢測(cè)方法

（一）模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障檢測(cè)法

在現(xiàn)代模擬和混合信號(hào)電路測(cè)試與故障檢測(cè)方法中，模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障檢測(cè)法是非常常用的一種方法。其核心理論是通過(guò)聚類(lèi)算法來(lái)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)的分類(lèi)，通過(guò)將其構(gòu)建成一個(gè)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的方式，利用遺傳算法來(lái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)權(quán)值及其隸屬度函數(shù)的優(yōu)化，通過(guò)這樣的方式來(lái)提取出模糊推力規(guī)律。通過(guò)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障檢測(cè)法，可以有效的幫助工作人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。同時(shí)與傳統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相比，模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有更好的修正性，使得模糊推力可以更好的傳達(dá)給工作人員，以此來(lái)大幅度的降低診斷需要的時(shí)間，提升診斷的正確率。

（二）基于小波分析的模擬及混合信號(hào)電路故障診斷法

通常情況下，小波分析更多被應(yīng)用在信號(hào)處理方面，無(wú)論是對(duì)于故障進(jìn)行檢測(cè)還是定位，小波分析都具有很大的優(yōu)勢(shì)。這主要是由于小波分析過(guò)程中會(huì)對(duì)動(dòng)態(tài)電流的波形進(jìn)行分析和變化，從而更好的確定故障相關(guān)的特征以及參數(shù)。通過(guò)將故障特征及其參數(shù)進(jìn)行對(duì)比可以非?？焖俚牧私獾诫娐分写嬖诠收系奈恢?。在這樣的情況下，小波分析法的靈敏度和定位速度都是非常優(yōu)秀的，因此得到了廣泛的應(yīng)用。

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作者簡(jiǎn)介：

漆玉川（1996—），男，漢族，四川，本科，研究方向：應(yīng)用物理學(xué)。

胡孝宇（1996—），男，漢族，四川，本科，研究方向：應(yīng)用物理學(xué)。

鄭清華（1996—），男，藏族，四川，本科，研究方向：應(yīng)用物理學(xué)。