Multisim 8在电子电路故障诊断中的应用

摘 要：描述借助于Multisim 8对实际电路进行电子电路故障诊断的过程，从而得出利用Multisim 8对电子电路进行故障诊断的一般方法，即将故障电路在Multisim 8上仿真，对可疑元件进行故障设置，模拟出与实际电路中相同的故障现象，从而锁定故障元件。对于设计电子电路过程中由于设计者的疏忽造成的故障，也可以利用Multisim 8通过简单的检测分析找出故障元件。随着人们故障诊断水平的提高，相信Multisim 8在电子电路故障诊断中会有更加广阔的应用空间。

关键词：故障诊断 Multisim 8 仿真软件 一般方法

中图分类号：TN707 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）008-019-03

随着科学技术的日新月异，电子技术也飞速发展，电子设备的功能越来越完备，对电子设备的维护和维修提出了更高的要求，人们逐渐认识到对其中的关键环节――电子电路故障诊断问题有必要进行着重研究。

针对传统的故障诊断方法中的不足，本文将探讨一种新的方法，即利用Multisim 8对电子电路进行故障诊断。这一方法将电子技术与计算机技术相结合，提高了电子电路故障诊断的效率，减少了故障诊断的成本；同时，随着仿真技术应用的推广，相信它将会很快成为对电子电路进行故障诊断的一种重要手段和有效方法。

利用Multisim 8绘制故障电路图，进行故障诊断分析，从而将传统的电子电路故障诊断方法与Multisim 8的强大功能相结合，探讨出利用Multisim 8进行电子电路故障诊断的一般方法。

1 利用Multisim 8进行故障诊断

利用Multisim 8进行故障诊断，有两种方法：

（1）绘制相应的故障电路图，再调用Multisim 8中的虚拟仪器仪表对疑点元件和主要测试点进行测试，最后，对比实际数据和仿真中测试出的数据作出分析判断，准确找出故障元件。

（2）运用Multisim 8的故障设置功能，将可疑元件设置为故障，模拟出实际电路中的现象，从而确定故障元件。其中一种故障设置方法是，双击要设置故障的元件，选择对话框中的fault栏即可设置所选元件故障，Multisim 8 提供了3种故障：

Short：将电路中的某个元件接入一个很小的电阻，使其短路。

Open：将电路中的某个元件接入一个很大的电阻，使其开路。

Leak：将电路中的某个元件并联接入一个电阻，新接入的电阻的大小由用户自己设置，使部分电流流过该并联电阻。

例如，要对如图1所示的电路中的电阻R2进行故障设置，首先双击R2，选择对话框中的fault栏，按照图2的设置，相当于将R2接入一个很大的电阻，使其开路。

点击仿真按扭，用数字万用表测的此时电压为12V。利用另外两种故障设置方法Short得到电压值是0V；而Leak需要设置并联电阻值，例如设置R2的并联电阻值为1 ，结果电流都从1 的电阻中流过，使R2几乎短接。

还有另外一种设置方法，单击Simulate/Auto Fault Option，弹出Auto Fault 的对话框，同样提供了Open、Short、Leak三种故障。

2 模拟电路故障诊断实例

利用Multisim 8进行故障诊断时，我们可以只将故障电路的检测参数或波形图记录下来，再将故障电路绘制到Multisim 8上，进行仿真测试，对照原故障电路的检测结果，即可很快找出故障元件，省去了繁琐的计算和复杂的理论分析过程。

如图3所示是甲乙类放大电路，我们假定实际电路中二极管D1由于发生短路故障，设置如下：双击二极管D1，出现对话框，选择fault栏，按照如图4所示的设置即可将二极管D1设置为短路。

这样在Multisim 8软件中的甲乙类放大电路即是一个有故障的电路，需要利用Multisim 8的故障设置功能和虚拟仪器仪表进行故障分析。

在进行故障分析前，先将甲乙类放大电路在正常工作状态下的波形图记录下来，如图5所示。再将已经设置成故障电路的甲乙类放大电路仿真，记录下波形图，如图6所示。

初步分析图6，波形图中出现了交越失真，这可能是由于二极管D1或D2损坏，无法提供稳定的偏压，从而使得两个三极管不能微导通，导致了交越失真。但这只是初步判断，下面用Multisim 8来进行验证。将甲乙类放大电路设置的故障清除，此时电路处于正常工作状态。

利用Multisim 8的故障设置功能来设置其它元件，由于电路中二极管、三极管相对于电阻、电容更容易损坏，故先将二极管、三极管进行故障设置。双击三极管Q1，弹出对话框，选择fault项按图7进行设置。

点击仿真按钮，双击示波器，得到其波形图，此时显示的波形图是三极管Q1的基级断开故障所形成的，如图8所示。

再将三极管Q1设置为短路，波形图如图9所示。将记录的两个波形图比较与实际故障电路产生的波形图不一致，显然这不是三极管Q1出现的故障。

按照同样的方法，发现将其他元件设置为故障元件的波形图也不是实际故障电路产生的，只有将二极管D1、D2设置为短路状态时，才出现实际电路中的故障波形图，如图10。

这时确定了故障位置是二极管D1、D2中的其中一个，在实际电路中可以轻松检测出来是哪个二极管损坏。这样通过在Multisim 8上仿真，证明了初步判断，整个过程只是点击鼠标轻松完成的，可见利用Multisim 8进行电子电路故障诊断操作十分简便。

上例是利用仿真电路与实际电路对照，找出故障元件。即对可疑元件进行故障设置，模拟出实际电路中相同的故障现象，从而锁定故障元件。

3 利用Multisim 8进行故障诊断的优缺点

3.1 优点

Multisim 8有庞大的元器件库和虚拟仪器仪表及完善的分析方法供选择使用，并且所有虚拟仪器仪表的使用数量都不受限制，使得用户可以根据需要，方便地设计仿真电路并进行针对性的多种测试。

相对于传统的故障诊断方法，利用Multisi 8进行故障诊断使用成本低，效率高，可以省去一些原理分析，减少了工作量，而且操作方便，整个过程轻松而且形象。

另外，一些在实际电路中不容易判断的故障在Multisim 8上可以很容易的找出。例如：芯片击穿，出现输入/输出引脚对电源信号或地线信号短路时，由于输出电流很大，不但自身的逻辑功能不正常，而且还常常将其输入或输出端固定为恒定电平，使它的上一级输出芯片好像也出现逻辑错误。而利用Multisim 8进行该故障诊断的时候只需要调用一个指示灯或数字万用表就可以方便的检测出来。

3.2 不足

电路的工作环境是利用Multisim 8仿真不出来的，比如一些灵敏元件由于工作环境的原因使其性能改变，造成的电路故障。

另外，一些纯属利用经验判断的故障利用Multisim 8是检测不出来的。比如，芯片之间的匹配性问题。

4 总结

本文以对甲乙类互补对称电路为实例电路进行故障诊断，得出了利用Multisim 8进行故障诊断的方法，即将故障电路在Multisim 8上仿真，对可疑元件进行故障设置，模拟出实际电路中相同的故障现象，从而锁定故障元件。

利用Multisim 8除了用于实际电路的故障诊断，还可以用于诊断设计电子电路过程中的故障。前者主要是利用Multisim 8故障设置功能模拟故障现象，后者是利用虚拟仪器仪表进行检测分析。

由于故障诊断涉及到多方面的知识和技术，不是一款软件就可以完全实现的，而是需要人们在长期的实践中积累更多的经验和知识。Multisim 8只是辅助工具，起到提高效率，减少工作量及成本的作用。但Multisim 8这一辅助工具也是必要的、有用的，相信会随着人们故障诊断技术的不断提高，会有更加广阔地应用空间。

参考文献：

[1] 高泽涵.电子电路故障诊断技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2000：1-123.

[2] 阎石.数字电子技术基础（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006：1-130.

[3] 邱关源.电路[M].北京：高等教育出版社，2006：20-50.

[4] 吴慎山.电子线路设计与实践[M].北京：电子工业出版社，2005：50-70.

[5] 李忠波，袁宏，等.电子设计与仿真技术[M].北京：机械工业出版社，2004：60-80.

[6] 黄智伟，李传琦，邹其洪.基于Multisim 2001的电子电路计算机仿真设计与分析[M].北京：电子工业出版社，2004：70-95.

[7] 周凯，郝文化. EWB虚拟电子实验――Multisim7&Ultiboard7电子电路设计与应用[M].北京：电子工业出版社，2005.