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模拟电路故障诊断的一种方法
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雄圳大学电子工程森面一; 。
摘要提出模拟电路故障诊断的一种方法. 用此法分析电路故障不需求
解复杂的非线性方程组. 它适合于线性有源网路的单故障及多故障判别, 既能用
于分析硬故障,又能用于分析软故障,适用于计算机进行自动故障诊断.
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随着大规模集成电路技术的迅速发展及日益广泛应用, 为了维护各种器件及设备,人
们必须借助计算机来找出电路的故障,模拟电路故障诊断已成为大规模集成电路课题中令
人瞩目的一个问题.
数字电路的故障诊断自年代开始研究,至今已取得了巨大进展,实用的测试程序已
经商品化但模拟电路的故障诊断则进展甚慢,究其原因主要是由于模拟电路中的元件值
可存在一定的容差范围,而不是精确地为标称值;模拟电路既可能发生硬故障元件的开
路、短路,又可能有软故障元件因老化等其值超出允许范围而求解一个故障方程往
往涉及到解一个非线性方程组的问题, 因此十分复杂.
解决故障诊断问题的一种方法是应用“
假设电路具有已知的拓扑,井设已知电路中各元件的设计标准值,但电路仅含有限数目的
,将测量数据提供给一个计算机程序,应用该程序
及先前提供的电路拓扑和元件设计标准值,计算出电路中各元件的实际值,观察实际值是
否落在元件的设计容差范围内,就可鉴别出故障元件.
故障诊断的另一类方法是采用“
件值来模拟失效元件,并计算网络中所有的节点电压. 首先计算出在各种可能的元件失效
情况下的各节点电压,然后用故障分类算法处理这些数据,即根据观察到的节点电压测量
值鉴别元件值或一组元件值, 由此,可以建立一个。故障字典,通过
。查阅”故障字典即可进行电路的故障诊断.
元件模拟法需要求解非线性方程组,这是十分困难的事. 故障模拟法只能处理硬故障
问题,并且为建立故障字典所需的预计算量太大,所占的计算机存贮量也大. 为了克服这
些缺点, 下面讨论模拟电路故障诊断的另一种方法.
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深圳大学学报理工版第眷
线性有源网络的故障模型
为了构造线性有源网络的故障模型,考虑图所示的具有个测试端子的线性有
源网络. 它总共具有个节点,条支路. 网络由电阻, 电容, 电感及受控源组成,但
,网络中每条支路仅由一个元件构成并且为方便起见,
将所有其它类型的受控源都转换为电压控制电流源,
、的每个支路元件均为一个正常值元件并联上一个导纳△, ⋯,,则对于无源支路元
件图有

.

的线性有源网络无源支路受控源支路
元件为正常值
,。。元件值减小
△· 元件短路
一, 元件值增加
【一· 元件开路
对于受控电流源如图,有
受控源正常
△, 控制系数减小
【一, 控制系数增大
因此,给每个标准元件并联了导纳△,⋯.后,由△的取值,即可反映出
各个元件的故障