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(lái)看，電子行業(yè)的發(fā)展速度越來(lái)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(gè)內(nèi)容。對(duì)混合信號(hào)集成電路進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行故障診斷時(shí)，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(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的新形勢(shì)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(duì)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(yùn)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(lèi)型

按照模擬電路故障發(fā)生的程度、過(guò)程進(jìn)行分類(lèi)，可以將模擬電路故障概括為如下兩種類(lèi)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(jué)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(guò)法定容差之后出現(xiàn)故障問(wèn)題。如果這種故障出現(xiàn)，設(shè)備的正常運(yùn)行不會(huì)受到較大影響，但設(shè)備的工作效率會(huì)大大降低，而且，在合理運(yùn)用監(jiān)控的情況下，可以事先觀測(cè)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(wèn)題，可能會(huì)使整個(gè)模擬都無(wú)法正常運(yùn)行，并且，故障元件的參數(shù)在很多時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)反常情況，從而產(chǎn)生巨大差異，會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的性能。在實(shí)踐過(guò)程中，這種故障有開(kāi)路、短路等多種。

2.模擬電路故障診斷方法

在社會(huì)、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(lái)越多年，并且，可以從不同的角度對(duì)診斷方法進(jìn)行分類(lèi)。總的來(lái)說(shuō)，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(cè)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(yàn)證法；第三，參數(shù)識(shí)別法；第四，逼近法，等等。在現(xiàn)代社會(huì)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(gè)理論上發(fā)展而來(lái)的：第一，專(zhuān)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(duì)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(lái)說(shuō)，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(yùn)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(wèn)題都可能產(chǎn)生，致使模擬電路在運(yùn)行時(shí)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(yùn)行情況難度較大。與其相比較來(lái)看，數(shù)字電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)真值圖表格來(lái)研究，因而操作很簡(jiǎn)單、方便。

3.3 在表式值上，模擬電路的元器件無(wú)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(lái)極大影響，給模擬電路的穩(wěn)定運(yùn)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(shí)，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(huì)給模擬電路元器件的標(biāo)準(zhǔn)帶來(lái)影響，并且，工藝水平也會(huì)大大制約其發(fā)展，而溫差、氣候等因素會(huì)大大降低模擬電路元器件的準(zhǔn)確性，最終無(wú)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(duì)準(zhǔn)確，但在進(jìn)行診斷儀器的制備、選用等時(shí)，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(huì)中，電子設(shè)備在航天航空、通信、自動(dòng)控制和醫(yī)療器械等多個(gè)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(yùn)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(huì)同時(shí)處于兩個(gè)極端的變化過(guò)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(yùn)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(duì)其可靠性有著極其高的要求。對(duì)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(diǎn)，而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有如下幾種功能：第一，分類(lèi)；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(shí)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有非線性映射能力、泛化能力，在合理運(yùn)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(wèn)題、容差問(wèn)題可以得到有效解決。在實(shí)踐應(yīng)用中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷方法有著如下幾個(gè)步驟：第一，確定被測(cè)故障集；第二，測(cè)試節(jié)點(diǎn)的合理選擇；第三，故障特征的實(shí)時(shí)提取，等等，因此，特征信息的存儲(chǔ)，可以通過(guò)構(gòu)造成本集、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方式來(lái)完成，而故障的定位，可以通過(guò)測(cè)后利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方式來(lái)確定。

對(duì)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(lái)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?yàn)榫哂械哪Ｊ椒诸?lèi)能力比較強(qiáng)，從而在模擬電路軟故障診斷中普遍運(yùn)用。在實(shí)踐過(guò)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(lái)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(guó)外很多國(guó)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(dòng)我國(guó)電子產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。總的來(lái)說(shuō)，模擬電路軟故障診斷的未來(lái)發(fā)展主要有如下幾個(gè)趨勢(shì)：

5.1 實(shí)用性大大提高

在對(duì)各種故障進(jìn)行診斷時(shí)，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(lái)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(gè)問(wèn)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(shì)的情況下，大大提高模擬電路軟性故障診斷的實(shí)用性，對(duì)于快速診斷出各種故障問(wèn)題有著極大作用，是模擬電路軟故障診斷未來(lái)發(fā)展的重要趨勢(shì)之一。

5.2 在數(shù)模混合電路中應(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(lái)越多，而電路中同時(shí)存在集成運(yùn)算放大器、數(shù)據(jù)混合集成兩種情況時(shí)，其通用的軟故障診斷方法還沒(méi)有。因此，模擬電路軟故障診斷方法的研究，需要對(duì)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(guó)電子產(chǎn)業(yè)更長(zhǎng)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?cái)嘌芯抗ぷ鞅仨氈攸c(diǎn)的內(nèi)容之一。因此，在未來(lái)的發(fā)展中，網(wǎng)絡(luò)撕裂法的應(yīng)用范圍會(huì)全面擴(kuò)大，因此，這種診斷方法具有較強(qiáng)實(shí)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(yùn)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(gè)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(yǔ)

總之，在社會(huì)、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(duì)于推動(dòng)我國(guó)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)。