浅议模拟电路的故障原因与诊断方法

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1、浅议模拟电路的故障原因与诊断方法摘要：电路系统的集成化程度提高，电路系统故障对系统的运行的影响也增强。模拟电路故障的诊断与排除研究的发展也备受关注，本文将针对主要的几种故障原因，提出一些诊断方法。关键词：集成度；模拟电路；故障诊断基于高效、高速、低耗能的需要，未来集成电路必然朝着高集成度、小型化、高性能方向发展。电路系统的集成度不断增大，故障成本在模拟电路的总成本中占有的比重也越来越大，保证系统的稳定运行、降低运行成本，故障的诊断是比不可少的。1.模拟电路故障的定义和类型故障（fault）指设备或系统在使用过程中出现不能符合规定性能或丧失执行预订

2、功能的偶然事故状态。电路系统中，故障主要有：早期故障、损耗故障和偶然故障三类。1.1早期故障早期故障是在使用初期就发生的故障，具有早期故障率较高并随时间而迅速下降的特点，模拟电路的早期故障率一般在1%到5%之间，是由设计、制造的缺陷造成。1.2损耗故障损耗故障是发生在使用后期，由于系统的老化、磨损、损耗、疲劳等原因造成，具有故障发生率大，并随时间增长迅速上升的特点。依据故障发生的过程，又可分为：软故障、硬故障和间歇故障。(1)软故障又称渐变故障，是一种可以通过事前测试或监控就可以预测的故障，是元件本身参量随时间和环境条件的影响而超出容差造成。(2

3、)硬故障又称渐变故障，是所有故障中最常见的一种，占到了系统故障率的80%。主要是因为元件的参量突然出现很大的偏差（如开路、短路）造成，是一种无法通过事前测试或监控预测的故障。(3)间歇故障是由于元件的老化、容差不足、接触不良等原因造成，但具有仅在某些特定情况下才表现出来的特性。从故障数来分有单故障和多故障，从故障间的相互关系来分有独立故障和从属故障。1.3偶然故障偶然故障是在有效使用期内发生的故障，具有故障率较低且为常数，由偶然因素造成和不可预知的特点。2.模拟电路的诊断方法针对模拟电路故障的成因和特点，现在主流的模拟电路故障诊断的方法可以分为测

4、试前模拟法、估计法和测试后模拟法三大类。2.1测试前模拟法测试前模拟法SBT，就是常说的故障字典法FD（FaultDictionary），是以模式识别为原理，依托于计算机技术，在电路测试前，对电路的各种故障状态进行模拟，从而建立故障字典。在电路实测以后，根据测量所得信号和判决准则查询故障字典，确定故障。故障字典法的重中之重在于测试测量点的选取，为了减少工作量和隔离的要求，在选取测点数量小的前提下，应选择具有高分辨率的测点。故障字典法的优点是一次性完成测算、所需测点少、测后工作量小、使用灵活、尤其适用于在线诊断。但庞大的原始数据存储和有限的故障经验

5、，主要用于单故障和硬故障的诊断，使其无法在大规模测试中应用。2.2测试后模拟法测试后模拟法SAT，又被称为故障分析法或元件模拟法，其特点是在电路测试后，根据测量所得的信息运用计算机进行电路模拟，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（参数识别技术）及多故障诊断（故障证实技术）。(1)任意故障诊断是利用X络响应与元件参数的关系，根据测得的数值求解X络元件的数值，再与规定容差比较，根据是否在范围内来判断元件是否故障。理论上，通过测量所得数据，可以求解系统中任意元件的数值，判断元件的故障情况，故被称为任意故障判断。诊断

6、时为了获取足充分的测试信息，需要进行大量的测量工作。(2)多故障诊断在实际应用中(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(LargeScaleIntegration，大规模集成电路)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。2.3估计

7、法估计法是一种近似的方法，一般只需较少的数据，然后依据相应的资料、技术，找到最可能发生故障的元件。这类方法有：确定法、概率法、结合判据法和迭代法等。其主要原理为，根据对估计元件的测量，通过元件与X络参数的关系，可以得出一个元件的实际工作参数，把这些数据和元件容差进行比对，看其是否在容差范围内，从而判断元件故障与否。估计法中的大部分方法都适用于电路元件的故障定位，不但可用于诊断线性电路中的单个的软故障。而且很多方法还可用于多故障诊断。3.模拟电路故障诊断的展望模拟电路的诊断是为了挖掘，电路元件的工作潜力，减低系统的运行成本；同时新的制造技术的产生，

8、对电路诊断技术的革新也是大势所趋。除了传统的线性的近似技术外，对于复杂的电路，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特征，