模拟电子电路范文

模拟电子电路篇1

一般情况下，半导体集成电路常用直流电压，电网中的电压通常是交流电压，若要将电网中交流电的电压换成直流电压，则需要借由电压变压器进行降压，再经由整流电路实现交流电压转换为直流电压的目的。但是，整流过后的直流电压内还存在着交流电压的成分，应采用滤波电路滤除夹杂的交流电压，得到平滑纯正的直流电压。通过利用Protel98软件进行模拟仿真和分析发现，没有接连滤波电路之前，整流电路所输出电压的波形呈现为直流电压。而将滤波电容器加在电路中以后，不仅可以降低整流输出脉动直流电压，并使电容器的容量得以改变，还能够改变电路开关电源的波纹。如果需要较小的电路开关电源波纹，受负载电流大小的影响，应该将电容量调大。由于电流大的时候，放电的速度比较快，最电容量的要求就会增大。而当电路交流成分减少时，也会使电容器的容量减少，因此容量改变以后所输出的计算结果也会不同于容量改变前的计算结果。通过采用示波器进行测试后发现，利用Protel98软件模拟仿真后输出来图形同实际电路测试输出的波形相同。由此可见，若要改变电子电路中的某个元件，只需要利用Protel98软件修改参数就可以实现，从而达到模拟仿真应实现的目标。Protel98软件成为修改和优化设计电子电路的有效辅助工具，也是电子电路设计模拟仿真的重要手段。利用Protel98软件模拟仿真电路设计的具体步骤包括以下几个方面：第一，根据电子电路设计的主要目标和所需规模绘制准确的电路原理图。在绘制原理图时，应选用比较简单和普及的电路，从而有效实现模拟仿真的目的。第二，绘制完电路原理图之后，借由Protel98软件设置元件的参数，通过鼠标选中元件并双击元件的性质项目后，就可以修改元件的参数。修改结果可以利用电子电气法进行测试和检查，从而找出出现错误的地方，再通过有效的分析和科学的修改，就可以完善电路设计。第三，再用Protel98软件模拟绘制出的电路原理图，并对电路功能进行仿真和验证，从而判断所设计的电路是否具有可行性。

2基本逻辑门电路的模拟实验

Protel98软件的仿真器由实用的数模与模拟混合而组成，利用网表文件将电路的所有元素结合起来，使数字仿真与模拟间的壁垒被有机的打破，再利用波形记录分析系统将数字波形的结果同模拟结果一起显示出来，组合成一个各种门电路。在进行模拟实验时，应首先输入绘制出来的电路图，并编辑激励信号波形和跟踪误差信号的波形，再从电子元件的数据库里找出相关的数据，利用这些数据进行电路模拟，并计算出波形模拟的结果。而从绘制的波形图中可以发现，当输入信号的电平组合表现为高—高、高—低、低—低和低—高时，基本逻辑门电路输出的信号和输入的信号之间具有可行的逻辑性关系。由此可见，利用Protel98软件对数字电路进行模拟仿真，不仅能扩大模拟电路设计规模，而且对其进行定时的精确度也非常高，通过采取输入不同激励信号波形的方式，可以准确修改基本逻辑门电路数据库的特性。不但如此，Protel98软件进行电路模拟仿真，其良好界面对于分析电路设计和修改电路设计具有重要的意义。

3结束语

根据相关理论与具体的辅助案例可以发现，Protel98模拟软件能有效解决电路设计中遇到的问题，对于电子电路设计的相关工作人员具有非常重要的意义。许多复杂电路的元件参数是已知的，而采用Protel98软件可以正确分析电路的特性，从而使传统的方法无法解决的问题得以有效解决。此外，Protel98软件还能优化实际生活中解决电路相关技术方面问题的手段和方法，使解决电路问题的成本大大降低，并提高处理问题的效率，具有非常重要的现实意义。

模拟电子电路篇2

【关键词】模拟电子技术 电路模型 应用

在解决电路问题的时候，选择合适的电路模型有着重要的作用。在不同的情况下使用合适的电路模型能够高效的解决问题。笔者根据自身的实际经验，简要的分析电路模型在模拟电子技术的应用。

1 模拟电子技术电路的形成方法

1.1 功率放大的电路演变

在输出或者输入是正弦波，并且在不失真的情况下，输出功率为交流功率。在一定输出功率的条件下，电源供应直流功率，能够进一步的减少直流电源的功耗，在很大程度上提高了电路的功率。功率放大电路能够提供提供负载量较大的信号功率，在信号控制的情况下，功放能够把直流电转化为电路所需要的功率变换器，并在转化的过程中要采用散热片进行保护。效率的提高的情况下能够降低管耗，进一步的提高输出功率。在多级电压放大器在提供电压的过程中，电压则承担着负载和放大电流的作用。

1.2 稳压电源的电路演变

直流稳压电源是电子设备的能源，它能够在输出大功率的基础上带动较重的负载。直流稳压电源能够作为一个能源转化电路，把电网中的交流电转变为直流电，在交流电网发生变化的情况下，首先要保证直流电压的稳定性。直流电压具有一定的稳压功能，电路系统相对比较复杂。这种电路通过稳定输出电压，电路系统从已知的射极构成相应的电路系统。这种电压是通过交流电通过电容滤波和整合流动后得到的直流电压，在接入稳定管之后，射极的输出电压也为稳定电压，为了避免输入端出现负载的变化，我们能够充分利用电压的负反馈，进一步的稳定输出电压。变化的电压都是通过调整管和负载的关系以及压降大小来实现的，因此可以看作是串联型稳压电路。在稳压的电路中，管耗在较大的情况下，效率就会变低。稳压电路不能放大外来的输入信号，能够通过设置法令来进一步的调节管工作的状态，从而节约管耗。

2 晶体管类型的小信号模型

晶体管一般都具有非线性特点，放大电路的分析过程比较的复杂，不可以通过线性电路的方法来分析晶体管类型的电路。在输入信道的电压值较小的情况下，我们可以采用小信号模型的方法进行分析，进而把所要分析的电路看做是线性电路来解决。

2.1 共基极放大电路

共基极放大电路的输入电压在基极和发射极之间，输出电压则从基极和集电极的两面出，因此基极是输出电路和输入电路的共同端口，共基极的小信号和放大电路如图1所示。

2.2 共集电机的放大电路

晶体管其中的一端是输入端，另外一端是输出端，留出来的一端为公共端。在这样的电路模型中，输入的信号通过基极输入，进而产生交流电流，并且在输出的端口进行放大，在经过发射极电阻的情况下交流电压变大，进而导致从发射极的一端传输到负载的另外一端。

2.3 共射极的放大电路

用小信号模型进行替代晶体管，能够使小信号的等效电路变为了纯阻电路，在对电路的各项指标进行分析的时候也比较方便。在输入交流小信号的过程中，电路中的一些部位能够不计算其交流信号的容抗性。交流通路的过程能够看做是短路进行处理，并且将直流电源设置为恒定的电源，进而不会出现交流压降的现象。

3 场效应管的小信号电路模型

场效应管的小信号等效电路和放大电路如图2所示。受控电源是栅源电压控制的受控电流源，图中的gm则反映出了它们的作用。场效应管中的输入电阻大于晶体管中的输入电阻。

4 对二极管中的电路模型进行分析

4.1 理想的模型

对于大信号工作电路和直流电路，在二极管回路的电源大于电源电压的情况下，二极管则相当于是一个开关。在正向偏置的情况下，二极管则相当于短路；在正向偏置的情况下，二极管则相当于短路。

4.2 恒压降的模型

在二极管的电流大于1mA的情况下，它就相当于恒压降的模型。二极管导通，它的压降并不随着电流而发生相应的变化。利用理想模型进行分析的结果和恒压降法的结果相近，都是科学合理的。但是在UDD=2V的情况下，两种电路就有很大的差别，理想模型法的结果与实际值之间有很大的差别，所以在这种情况下理想模型法是不合理的。

4.3 小信号模型

对于交流的小信号电路来说，二极管就相当于小信号模型电路。在对应用电路进行分析的过程中，首先要进行静态的分析，进一步的得出静态的工作点。然后要进行综合的分析。在进行静态分析的过程中，我们可以采用恒压降模型得出直流降压和直流电压。

4.4 折线模型

折线模型主要是由电阻和电池组成的，其中电压是二极管的门槛电压，折线模型是对恒压降模型的进一步改进和完善。

5 小结

电子电路在由电子器件组成的情况下属于非线性电路，在实际的过程中，通过一定的操作把器件的非线性特性转化为线性化，进而建立与之对应的模型，这样就可以通过线性电路的方法来求解电子电路。上述的这种转变能够在很大程度上简化电路中出现的问题，通过对不同条件下的模型进行分析，使繁琐的问题变得简单，使问题得到进一步的解决。

参考文献

[1]安兰珠.电路模型在模拟电子技术中的应用[J].廊坊师范学院学报（自然科学版），2010，10（3）：40-42，45.

[2]梁耀华.模拟电子技术中电路模型的应用[J].中国新通信，2013，（17）：64-65.

作者单位

模拟电子电路篇3

【关键词】 虚拟技术考核问题培养

一、摒弃实验箱，自己焊接电路

实践证明，实验课上现成的模拟电子实验箱降低了学生的求知欲，在模拟电路的课堂上学生们最想干的就是自己焊接、测试，从中获取成就感，增加学习兴趣。而在实际的实验过程中，学生的动手能力是不同的，这样可以安排分组学习，并且循环安排两组学生在老师的帮助下提前完成，接下来帮助其他同学完成实验。也可以分层次进行教学，每次实验课的设计分为基本实验和附加部分，附加部分的实验可以满足动手能力强或感兴趣同学的求知欲，并增强他们的动手能力。

二、用虚拟仿真技术

虚拟技术是近年发展起来的，利用计算机模仿实验的技术。电子线路模拟实验室利用计算机构造一个实验模拟环境，通过电路的构立和对数据与电路功能的分析，达到实验效果和目的的一种新的实验方法。EDA技术是一种以计算机位基本工作平台，以高级语言描述具有系统级仿真和综合能力的软件工具。软件有多种，其中Mulyisim是较常见的电子技术和实训工具。通常工具软件的元器件库储存有许多大公司的晶体管阻容元件，集成电路和数据门电路芯片等元器件，仪器库则有万用表，示波器信号发生器，扫频仪，逻辑分析仪，信号发生器，逻辑转换的仪器接通开关就可以进行和实无实验一样的测试分析。但这类软件的缺点是原件均是一心好实现的，以实物实验差别很大。我们所完成的多媒体电子技术实验系统软件突出优点是：元件机仪表均以实物的形式重现，直观性强，可操作性强。虚拟技术的发展使电子线路的分析设计过程得以在计算上轻松、准确、快捷的完成。这样，一方面克服了实验室在元器件和规格上的限制，避免了损坏仪器等不利因素，另一方面使得实验不受时间及空间的限制，从而促进电子线路实验教学的现代化。

1、实行虚拟实验的必要性

电子线路是一门较为抽象的理论型课程。在学习电路理论时必须理论联系实际，抓好教学中的实验环节，让学生能根据自己的实际情况，结合教师的教学要求进行实验操作，验证所学到的电路原理。但是，学生在实验中出现的种种现象又不尽人意，暴露了传统实物实验的一些固有缺陷。

例如：（1）学生不熟悉电路连接，还没有掌握好锡焊技术，所以连接电路时极易出错。（2）电路连接错误，易造成电子元器件及测试仪器的损坏。学生不熟悉仪器操作也是造成仪器容易损坏的原因。（3）学生不能根据自己的学习进度安排实验时间，更不能像做家庭作业一样在课余时间进行练习。有限的教学时数与学生技能的提高矛盾突出。（4）实验的元器件离散性大，环境变化引起的温漂、干扰等因素会造成实验数据的偏差。（5）传统的电子技术实验是以实物为主的，设备易磨损老化，需要定期更新；教学实验室的设备配置与教学大纲的教学要求相对应，随着教学要求的提高及电子技术的飞速发展，实验设备的技术水平也不断提高，数量也要有所增加，这要消耗我们有限的教学经费。

EDA技术恰好能够弥补实验的不足。它的优点是：（1）在计算机上即可完成和实现电路的电气连接，检测电路的电性能。例如，显示检测点的电压电流波形及对电路进行直流分析、交流分析、瞬态分析、傅立叶分析等多种分析，及时获得实验结果。（2）评估元器件参数变化（包括故障）对电路造成的影响。分析一些较难测量的电路特性，如进行噪声（Noise）、频谱（Fourier）、器件灵敏度（Sensitivity）、温度特性（Temperature）分析等。（3）可以在短暂的实验时间里快速完成较复杂的电路连接、测试工作。（4）可以很容易地实现对学生的量化评估。

三、完成必要的验证性实验和综合设计实验

由于我们的课时有限，我们可以挑出典型的验证性实验，如共射级放大电路、射极跟随器等让学生亲自焊接后测量，其余有必要的验证性实验可以留为课后作业，开放实验室让学生自己完成。要提高学生的动手能力，就必须设计综合性实用电路来增强学生的实际动手能力和自学能力。为了引发学生的兴趣和成就感，最好安排一个平时能够用的电路，如音频放大器或充电器的制作，在此过程中侧重电路的焊接、测试和调试能力的锻炼。

四、 教材实验内容丰富

教材实验内容丰富，且遵从循序渐进的原则。基础部分以二极管、三极管、电阻、电容的测试开始，配以常用仪器练习，让学生逐步对电子元器件及其测试方法有一定的了解，并掌握实验中常用电子仪器的使用和测量方法；之后通过基本放大电路、组合放大电路、场效应管放大电路、功率放大电路等各种不同的电路组态的实验，使学生掌握和熟练运用各种单元放大电路；再以集成运放为核心的集成运放参数测试、算术运算电路、比较电路和低通、高通、带通、带阻电路来加深学生对集成电路的实验和设计能力；最后通过LC、RC正弦波发生器电路实验和非正弦波发生器电路转换实验让学生对反馈和波形的产生有进一步认识，并通过AM、FM调制和解调电路实验，来加强学生对通信电路原理的理解。书中每一个实验都包含实验目的、实验原理、实验内容和实验报告要求，旨在不仅要教会学生怎样去做，而且要使学生弄懂为什么这样去做，并启发学生进行思考。

五、实验的考核

实验的考核可分为平时和期末，无论平时的抽检还是期末的考核都要分为过程与结果两部分，这样来督促学生养成良好的实验习惯和正确的工作过程。不但要考核实验，也要考核学生的素质，采用工厂的“6S管理”进行严格要求，即“整理、整顿、清扫、清洁、素养、安全”来管理我们的实验室和每位学生，使其尽快适应工厂用人需求。

模拟电子电路篇4

【关键词】EDA技术 模拟电路 Multisim 10.0

EDA技术即为通过计算机来设计电子电路和系统的计算机软件。将其应用在电路设计中能够显著提高电路设计的工作效率，减少误差，增强可靠性。

1 EDA技术概述

1.1 EDA技术特点

EDA技术就是以计算机为基本工作平台，结合了多种现代计算机技术而形成的开展电子产品设计技术。典型的EDA工具都包括综合器与适配器，通过EDA技术能够在设计电子系统时减少大量的工作量而交由计算机完成。并且通过EDA技术能够将电子产品从电路设计直至设计版图的整个流程都在计算机上实现自动智能化处理。当前EDA技术的应用范围十分宽广，例如机械、航空、生物、军事、教学等各个领域都已经广泛开展使用EDA技术。

1.2 EDA技术类别

EDA软件大致能够分为芯片设计辅助软件、可编程芯片辅助设计软件以及系统设计辅助软件三大主要类别。通过EDA软件的功能和应用领域可以将其分为电路设计、仿真工具、IC设计软件与其他EDA软件等。常用的模拟电子电路包括晶体管放大电路、集成运算放大器以及电源电路等。

2 Multisim 10.0软件的应用

2.1 Multisim 10.0特点

2.1.1 元件库丰富

Multisim 10.0配备了海量的元件模型数据库，其中有数以千计的电路元件，其中包括基本元件、基础电路、继电器等元器件。同时，用户还能够根据自己需求来新建元器件库，给客户提供了极大的便捷。该软件中各元器件的参数可以根据需求调节。

2.1.2 强大的虚拟仪表与分析功能

Multisim 10.0中配备了双踪示波器，逻辑分析仪、频谱分析仪等十余种虚拟仪器仪表，并且操作界面十分友好，不论是专业人士还是学生都能够快捷方便的进行操作。

2.1.3 仿真范围大

Multisim 10.0不仅可以对数字或模拟电路实现仿真，还能够仿真射频电路。

2.1.4 兼容性良好

Multisim 10.0网络表文件可以与Spice网络表文件进行相互转换，并且形成电路原理图。Multisim 10.0中电路原理图还能够与PCB软件进行传输，进行印刷电路板设计。可以看出，Multisim 10.0能够全程完成电路设计与印刷电路板所有设计工作，电子产品开发速度得到了提升。

2.2 Multisim 10.0应用实例

2.2.1 差动放大电路与差模信号

差动放大电路在电子技术与IC制造业中应用十分普及，其能够放大差模信号，对共模信号起到抑制作用，因此可以有效的避免零点漂移，妥善解决了直流放大电路中增益与零点漂移的问题。图1为恒流源的差动放大电路图。如不加输入信号时，首先调节R2，输出电压接近0.图2为输入差模信号电路图，输入端加上50mV，1KHz的差模信号，对节点8与节点3进行瞬态分析，获得两个大小相同，方向相反的差模输出信号。

用后处理器获得双端输出电压波形曲线图。最大输出电压为Vod=4.1034V。

2.2.2共模信号

使用相同的方法对节点8与节点3进行分析，可以得到两个大小相同，方向也相同的共模输出信号。单端输出最大电压值为38.04Pv.从该数据可以得知，共模信号单端输出的抑制程度也较高。

2.2.3 结论

Multisim 10.0是一个系统的，功能齐全的电路仿真软件，其强大的元件数据库与大量的虚拟仪表具有多种分析方式。Multisim 10.0软件存在以下几大优势：

（1）进行模拟电路能够调整电路参数，观察不同参数与电路性能之间的关系，同时可以重复多次的选择最合适的元件参数来设计方案。

（2）Multisim 10.0能够在电路测试中分析数据、曲线图形都集中在单一的设计窗口中，使用人员可以直观形象的观察到数据和图形的改编。其所显示的曲线图也较为平滑，这是其他硬件测试中无法比拟的优势。

（3）Multisim 10.0的虚拟仪器仪表调试十分便捷，信号干扰因素小，双踪显示时不会出现断断续续和闪烁的现象。相对于传统的模拟电路方式来说，其十分容易受到外界电源信号的影响，并且实验设备不先进，十分容易导致测量结果精确度欠佳。然而该测量结果将通过数字表现，其精确度较高。

3 结束语

随着自动化水平的提高和电子领域的迅猛发展，EDA技术在电路设计中的作用越来越明显。利用EDA技术电路设计师能够高效、准确的设计电路。Multisim 10.0能够提供强大的元件数据库与虚拟仪表，分析方法十分多元，是电路设计教学、电路设计模拟中不可或缺的软件。EDA正在面临发展的关键时刻，EDA技术将电子设计技术推向了新的阶段，未来EDA技术将会向新器件、新工具软件等趋势发展。

作者简介

高昀（1984-）女，四川省遂宁人。大学本科学历。现供职于四川职业技术学院。主要研究方向为Eda技术。

作者单位

模拟电子电路篇5

关键词： 模拟电路； 特征选择； 故障诊断； 神经网络； 粒子群算法

中图分类号： TN710.4?34； TP183 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2016）19?0140?04

Abstract： The analog circuit is influenced by its characteristics and external environment， and its fault is non?linear and time?varying. The available fault diagnosis models of analog circuit are difficult to solve the match problem of features and classifier parameters， an analog circuit fault diagnosis model based on particle swarm algorithm optimizing feature and neural network is presented. The current situations of analog circuit fault diagnosis are analyzed， and their shortcomings are pointed out. The features of analog circuit fault diagnosis are extracted. The neural network is used as the classifier of analog circuit fault diagnosis. The analog circuit fault features and neural network parameters are optimized with particle swarm optimization， and simula?ted with Matlab 2012. The results show that the performance of the proposed model is superior to that of other reference models， and has wide application prospects.

Keywords： analog circuit； feature selection； fault diagnosis； neural network； particle swarm optimization

0 引 言

当前电网系统规模不断增大，各种电路越来越复杂，电路出现故障的概率急剧上升，相对于数字电路，模拟电路工作环境更加复杂，再加上自身特性，模拟电路故障诊断具有更加重要的实际应用价值，一直是电网系统研究中的重点[1]。

国内外学者对模拟电路故障诊断进行了相应的探索和研究，提出了许多有效的模拟电路故障诊断模型[2]。当前模拟电路故障方法主要分为传统模型和现代模型两类方法，传统模型主要有专家系统与灰色理论等[3?4]，属于线性的模拟电路故障诊断模型，对小规模模拟电路故障诊断效果好，但对于大规模的模拟电路，建模效率低，同时由于模拟电路工作状态与特征间是一种复杂的非线性关系，传统模型无法描述其变化特点，故障诊断正确率急剧下降，难以满足模拟电路故障诊断的实际应用要求[5]。现代模型基于非线性理论进行模拟电路故障诊断建模，主要有神经网络与支持向量机等[6?7]，现代模型通过自适应学习拟合电路工作状态与特征间的非线性关系，成为当前模拟电路故障诊断的主要研究方向，其中支持向量机的训练过程相当耗时，很难满足模拟电路的故障诊断要求，应用范围受到一定的限制[8]。神经网络的学习速度要快于支持向量机，且模拟电路故障诊断结果不错，尤其是BP神经网络进行故障诊断时，速度较快，应用最为广泛[9]。BP神经网络的模拟电路故障诊断结果与参数相关，如参数选择不当，则会导致模拟电路故障诊断性能下降[10]。模拟电路的状态特征同时亦与诊断结果密切相关，然而当前模拟电路故障诊断模型将神经网络参数与特征选择问题分开考虑，完全割裂了两者之间的关系，无法构建高准确率的模拟电路故障诊断模型[11]。

针对当前模拟电路故障诊断中的特征和神经网络参数不匹配的问题，提出一种粒子群算法选择特征和神经网络的模拟电路故障诊断模型（PSO?BPNN）。在Matlab 2012平台进行了仿真实验。结果表明，本文提出模型的模拟电路故障诊断性能要远远优于其他参比模型。

1 相关理论

1.1 模拟电路工作状态的特征提取

Step3：更新惯性权重，调整粒子的飞行速度和位置，产生新的粒子群。

Step4：若达到了结束条件，就可以得到模拟电路故障诊断的最优特征子集和最合理的BP神经网络参数。

Step5：建立模拟电路故障诊断模型，并对待检测的模拟电路故障进行检测，根据检测结果采取相应的措施。

3 结果与分析

为了分析PSO?BPNN的模拟电路故障诊断性能，采用图2的模拟电路进行仿真实验，在Matlab 2012平台下进行编程实现PSO?BPNN，模拟电路故障诊断参比模型为：

（1） 原始模拟电路故障诊断特征，BP神经网络参数随机确定的模拟电路故障诊断模型（BPNN1）；

（2） 原始模拟电路故障诊断特征，粒子群算法优化BP神经网络参数的模拟电路故障诊断模型（BPNN2）；

（3） 粒子群算法选择模拟电路故障诊断特征，然后随机确定BP神经网络参数的模拟电路故障诊断模型（BPNN3）。

共收集100个模拟电路故障诊断的训练样本，50个模拟电路故障诊断测试样本，采用PSO?BPNN对训练样本进行学习，所有模型都运行100次，然后统计测试样本的实验结果，其平均诊断率和误诊率如图3，图4所示，对图3，图4的模拟电路故障诊断结果进行对比和分析，可以得到如下结论：

（1） 与BPNN1的实验结果相比较可以发现，BPNN2获得了更优的模拟电路故障诊断结果，因为BPNN2采用粒子群算法优化了BP神经网络参数，使得模拟电路故障诊断率更高，这表明BP神经网络参数会影响模拟电路故障诊断的结果。

（2） BPNN3的模拟电路故障诊断也要优于BPNN1，这是由于粒子群算法对模拟电路故障特征进行了选择和优化，得到了对电路故障诊断结果有重要作用的特征子集。

（3） 在所有模拟电路故障诊断模型中，PSO?BPNN的模拟电路故障诊断率最高，误诊率得到了降低，这是由于BPNN2和BPNN3只从一个方面对特征或者BP神经网络参数进行了优化，没有同时对它们进行优化，因此不可能建立性能优异的模拟电路故障诊断模型，而PSO?BPNN同时从特征和BP神经网络参数两个方面进行优化，因而能够获得更加理想的模拟电路故障诊断结果。

4 结 语

传统模拟电路故障诊断模型仅对特征或者BP神经网络参数进行优化，易出现特征和分类器参数不匹配的问题，为此提出基于PSO?BPNN的模拟电路故障诊断模型，首先根据Volterra级数提取模拟电路工作状态的特征，然后采用BP神经网络作为模拟电路故障分类器，并利用粒子群算法优化特征和BP神经网络参数，最后进行仿真实验，仿真结果表明，PSO?BPNN解决了当前模拟电路故障诊断模型存在的局限性，获得了更高的模拟电路故障诊断率，在模拟电路故障诊断中具有广泛的应用前景。

参考文献

[1] 朱大奇.电子设备故障诊断原理与实践[M].北京：电子工业出版社，2008.

[2] 陈圣俭，洪炳熔，王月芳，等.可诊断容差模拟电路软故障的新故障字典法[J].电子学报，2006，4（2）：129?136.

[3] 金瑜，陈光福，刘红.基于小波神经网络的模拟电路故障诊断[J].仪器仪表学报，2007，28（9）：1600?1604.

[4] 刘本德，胡昌华，蔡艳宁.基于聚类和SVM多分类的容差模拟电路故障诊断[J].系统仿真学报，2009，21（20）：6479?6482.

[5] 黄洁，何怡刚.模拟电路故障诊断的发展现状与展望[J].微电子学，2004，34（1）：21?25.

[6] 彭敏放，何怡刚，王耀南.模拟电路的融合智能故障诊断[J].中国电机工程学报，2006，26（3）：19?24.

[7] 张超杰，贺国，梁述海.小波变换与主元分析相结合的模拟电路检测方法[J].哈尔滨工程大学学报，2010，31（5）：570?575.

[8] 刘美容，何怡刚，方葛丰，等.遗传小波神经网络在模拟电路故障诊断中的应用[J].湖南大学学报，2009，36（3）：40?44.

[9] 申宇皓，孟晨，张磊，等.基于同步优化的支持向量机模拟电路故障诊断方法研究[J].太原理工大学学报，2010，41（4）：420?424.

[10] 胡清，王荣杰，詹宜巨.基于支持向量机的电力电子电路故障诊断技术[J].中国电机工程学报，2008，28（12）：107?111.

[11] 王承，叶韵，梁海浪，等.基于多频测试和神经网络的模拟电路故障诊断[J].计算机工程与应用，2013，49（5）：1?3.

[12] 穆朝絮，张瑞民，孙长银.基于粒子群优化的非线性系统最小二乘支持向量机预测控制方法[J].控制理论与应用，2010，27（2）：164?168.

模拟电子电路篇6

近年来电子技术发展迅速，基于数字和模拟混合信号的电路应用广泛。尤其是片上系统混合电路的发展，对模拟和混合电路的测试分析及故障诊断提出了新的要求。本文就模拟和混合信号电路的测试及故障诊断的应用现状及存在问题进行了深入的探讨：首先介绍了其研究现状，而后详述了基于小波变换的混合信号电路电流测试方法、探讨了SoC中混合信号测试测试与诊断方法、基于模糊神经网络的模拟电路故障分析诊断等方法。

【关键词】混合信号电路测试 故障诊断 模拟电路

模拟电子电路故障诊断自二十世纪七十年代以来，取得了卓越的成效，形成了系统的理论，成为网络理论的一大分支。此外，模拟电子电路和数字/模拟混合信号电路的广泛应用对模拟和混合系统诊断和测试提出更高的要求。

目前，集成电路将模拟、数字和混合信号电路集中于同一沉底的IC上，从而促进了系统芯片（SoC）的产生。这种设计方法与以前的每个芯片不同的功能不同，只需一片芯片就可以实现多项功能。目前，模拟电路的测试成本占电路制造成本的30%以上，模拟测试已成为系统成本的主要部分。

模拟电路测试与数字电路测试相比具有复杂性。首先，模拟电路规模没有界限，电路输出激励与输入响应、元件的参数都具有连续性，很难做出量化。从而从理论上讲，一个模拟软件有无穷故障，不可能明确所有故障。其次，模拟电路中的元件参数具有容差，即轻微的故障，容易导致故障的模糊性，无法确定故障的实际位置。第三，模拟电路不存在广泛可接受的故障模型。第四，模拟电路的测试总线比较难以实现，测试时，重新配置模拟电路容易改变模拟电路转移功能。

1 模拟和混合信号电路测试与故障诊断的研究背景

近年来，模拟和混合信号电路诊断及测试方法受到科研工作者的广泛关注。1962 年，R.S.Berkowits 就模拟电路故障诊断方面的研究工作展开报导，虽然该报导关于模拟和混合电路中还有很多不成熟的观点，但是其奠定了模拟电路故障诊断及检测发展的理论基础。1979 年，Navid和 Willson通过实验及理论证实了线性电阻电路元件值可解的充分条件，促进了模拟电路故障与诊断的发展。随后，各种新的理论和方法不断涌现。目前，国内外模拟和混合信号的故障诊断方法有传统模拟电路故障诊断方法：故障字典法、故障验证法、元件参数辨识法等；现代模拟电路故障诊断方法：基于智能计算的诊断方法。

故障字典法是收集故障中的故障响应，将故障响应经处理后转化为对应的故障特征，再经过编撰成为与其相对应的故障字典。利用故障字典进行电路诊断时，根据响应的特征，在故障字典中查的与此相对应的故障。当发生故障时，在故障字典中查得与此故障特征相对应的特征，执行合理的诊断方法。但是当模拟电路中的故障参数是一个连续的模拟量，测量响应不可避免地引入误差。故障验证法首先预测电路中的故障所在，而后验证猜测的正确性。元件参数辨识是根据网络结构估计或求解每个元件参数，超出容差确定范围的元件认定为故障元件。

此外，智能计算诊断方法也取得了长足进步。二十世纪七十年代，模糊技术已经应用于模拟电子系统故障诊断；九十年代，神经网络在模拟电路故障检测与诊断方法上广泛应用。人们依次提出了RBF网络应用于模拟电路元件级和子系统级的软故障测试分析及诊断，以 RBF 和 BP网络为基础实现具有容差的模拟电路故障诊断，通过 BP 网络实现 CMOS 运算放大器的故障诊断等。

2 模拟和混合信号电路测试与诊断方法

2.1 基于小波变换的混合信号电路电流测试方法

目前，模拟电路广泛应用于通信、消费电子领域，其所占地位日益增重，致使 SoC对混合信号功能的需求不断上升，人们对混合信号电路的测要求日益严格。电流测试时一种已在数字电路测试中已证实的有效方法，通过电流测试检测到的电流信号检测模拟电路中的故障。由于小波变换在频域和时域所展现的优越性，具有的高分辨率，适用于检测正常信号中夹带瞬态反常现象，同时能够展示其成分。

迄今为止，集成电路的稳态电流测试方法在工业界已成为一种被广泛认可并应用的技术，为 IC 测试做出了重要贡献。此外，小波变换的混合信号具有高的分辨率，对点刘波采样后经傅氏变换后与正常电路参数数据对比，发现故障，进行检测。瞬态电流测试是稳态电流测试一种补充，用小波变换分析瞬态电流，分析动态电流的小波系数，采集数据，发现缺陷。在电流测试中，选用合适的分析方法对电流信号分析非常重要。

2.2 SoC中混合信号测试测试与诊断方法

随着电子信息技术的发展，半导体产业逐渐实现亚微米级的加工制造，单一集成电路芯片上就具有很大容量，建立一个复杂的电子系统。随着集成电路（IC）向集成系统（IS）转变，系统级芯片（SoC）慢慢诞生。SOC系统包含诸多子模块，例如：模拟、储存器子系统、数字逻辑等。这些具有不同测试要求的模块之间相互连接，能够满足SoC中混合信号电路的要求。如何对混合信号电路进行测试已成为模拟电路进步的关键技术，嵌入式的混合信号可通过内自建测试、边界扫描设计以及混合信号等方法诊断。目前，内嵌自测试、边界扫描设计和混合信号测试等混合信号测试的方法在理论上已得到论证，逐渐应用于实际应用中。

2.3 基于模糊神经网络的模拟电路故障诊断

神经网络在故障检测时通过输入层收集故障信息，在中间层得出针对性解决方法处理故障，在输出层经复杂的权值调整得到故障处理的方法。模糊神经网络的模拟电路故障测试与诊断方法融合了遗传算法，具有自学习、自组织性等特点，对外界的信息识别能力强，模拟人的思维模式，解决电路中出现的故障。随着模糊神经网络的不断发展与应用，其在模拟电路故障检测中的优势越来越明显。

参考文献

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[2]孙永奎，陈光福，李辉.基于可测性分析和支持向量机的模拟电路故障诊断[J].仪器仪表学报，2008.

[3]朱彦卿.模拟和混合信号电路测试及故障诊断方法研究[J].优秀博士生论文，2008.

[4]孙秀斌.混合信号电路故障诊断的内建自测试（BIST）方法研究[J].优秀博士生论文，2004.

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[6]吴进华，沈剑，段育红.数模混合电路故障诊断的方法研究[J]海军航空工程学院学报，2008.

[7]李春明，王勇.基于小波神经网络的模拟电路故障诊断[J].微计算机信息，2007.

作者单位

模拟电子电路篇7

【关键词】模拟电路；软故障；诊断

在我国市场经济快速发展的新形势下，电子产业已经与很多行业紧密联系到一起，不但提高人们的工作效率，还使人们的生活变得更加便利。因此，对模拟电路软故障诊断有比较深入的了解，有利于进一步提高电子设备的运用稳定性、安全性，从而降低各种意外事件的发生率。

1.模拟电路故障的主要类型

按照模拟电路故障发生的程度、过程进行分类，可以将模拟电路故障概括为如下两种类型：第一，软性故障；第二，硬性故障，其中，软性故障指的是变化速度比较慢、不容易被察觉的故障现象，可能是环境变化引起的，也可能是电路元器件自身属性造成的，从而在超过法定容差之后出现故障问题。如果这种故障出现，设备的正常运行不会受到较大影响，但设备的工作效率会大大降低，而且，在合理运用监控的情况下，可以事先观测到这种故障现象。而硬性故障指的是损坏程度比较严重的故障问题，可能会使整个模拟都无法正常运行，并且，故障元件的参数在很多时间内出现反常情况，从而产生巨大差异，会影响整个系统的性能。在实践过程中，这种故障有开路、短路等多种。

2.模拟电路故障诊断方法

在社会、经济不断发展的情况下，科学技术的发展与创新，使得模拟电路故障诊断方法越来越多年，并且，可以从不同的角度对诊断方法进行分类。总的来说，当前应用较多的模拟电路故障诊断方法主要有如下几种：第一，侧前模拟诊断；第二，测后模拟诊断；第三，人工智能法，而比较传统的模拟电路故障诊断方法有：第一，字典法；第二，故障验证法；第三，参数识别法；第四，逼近法，等等。在现代社会中，高新技术的推广与大力研发，使模拟电路故障诊断方法有了更多新型的方式，它们主要是从如下几个理论上发展而来的：第一，专家系统；第二，遗传算法；第三，小波变化；第四，模糊理论；第五，神经网络，等等，并且，近几年对如下两种模拟电路故障诊断方法的研究比较重视：第一，小波神经网络法；第二，模糊神经网络法，在大大降低电子设备故障发生率上有着极大作用。

3.模拟电路故障诊断技术的影响因素

与数字电路的发展情况进行比较发现，模拟电路具有比较特殊的性质，使得其诊断技术发展比较缓慢。从总体上来说，模拟电路故障诊断技术的影响因素主要有：

3.1与数字电路相比，模拟电路的运行不一样，一般输出、输入方面的参数都是连续不断的，因此，可变性非常大。在这种情况下，各种故障问题都可能产生，致使模拟电路在运行时存在很多隐患。

3.2模拟电路有着比较复杂的内部结构，较强的离散性，因此，想要准确把握模拟电路的运行情况难度较大。与其相比较来看，数字电路的内部结构，可以通过真值图表格来研究，因而操作很简单、方便。

3.3在表式值上，模拟电路的元器件无法很好的达到其要求，因而出现一定误差，并给模拟电路故障诊断可靠性带来极大影响，给模拟电路的稳定运行造成一定阻碍。

3.4模拟电路有着不同形式的内部结构，因此，在进行故障诊断时，其模板不具备统一性，从而阻碍模拟电路故障诊断技术的一体化、标准化发展。

3.5外界的很多因素会给模拟电路元器件的标准带来影响，并且，工艺水平也会大大制约其发展，而温差、气候等因素会大大降低模拟电路元器件的准确性，最终无法保证故障诊断结果的可靠性。

3.6模拟电路故障诊断采用的仪器存在精确度不够高的情况，虽然数据的采集不能保证绝对准确，但在进行诊断仪器的制备、选用等时，仍然要加强重视，才能避免误差不断增大。

4.现代模拟电路软故障诊断方法

现代社会中，电子设备在航天航空、通信、自动控制和医疗器械等多个领域的应用已经变得非常广泛，因此，电子设备的运行环境有很多种情况，如高电磁干扰、高温、高辐射和高湿度等，在某些情况下，其还会同时处于两个极端的变化过程，如从超高温迅速进入到超低温。因此，在恶劣的环境中运行，电子设备中的模拟电路必须具备更高的可靠性，如核电设备的控制系统，对其可靠性有着极其高的要求。对现代模拟电路软故障诊断方法进行分析发现，在信息处理方面其有着自己的特点，而神经网络具有如下几种功能：第一，分类；第二，自主组织性；第三，联想记忆；第四，自学性；第五，并行性，等等，在合理应用的情况下，可以有效解决传统模拟故障诊断方法存在的不足。同时，神经网络具有非线性映射能力、泛化能力，在合理运用上述两种能力的情况下，模拟电路故障诊断存在非线性问题、容差问题可以得到有效解决。在实践应用中，神经网络故障诊断方法有着如下几个步骤：第一，确定被测故障集；第二，测试节点的合理选择；第三，故障特征的实时提取，等等，因此，特征信息的存储，可以通过构造成本集、神经网络的方式来完成，而故障的定位，可以通过测后利用神经网络的方式来确定。对现代模拟电路软故障诊断方法的应用情况进行总体调查来看，神经网络模型有很多不同的形式，而反传神经的使用范围比较广，因为具有的模式分类能力比较强，从而在模拟电路软故障诊断中普遍运用。在实践过程中，如果进行模拟电路软故障诊断，通常是将神经网络方法、多种特征提取方法结合在一起应用。

5.模拟电路软故障诊断的未来发展

当前，模拟电路故障诊断方法已经在快速创新，并取得了一定成果，在促进电子产业更快、更好发展上有着极大作用。但是，与国外很多国家相比，其水平距离相差仍然很大，必须进一步加强研发、优化，才能推动我国电子产业可持续发展。总的来说，模拟电路软故障诊断的未来发展主要有如下几个趋势：

5.1实用性大大提高在对各种故障进行诊断时，故障呈现的多样化特性，要求诊断方法必须具备多样性，而各种诊断方法的结合使用，给模拟电路故障诊断规范性、标准化带来了极大影响。在这种情况下，注重神经网络、软件故障特征提取措施的综合应用，可以使神经网络工作诊断中提取故障样本这个问题得到有效解决。因此，在最有效利用神经网络具备的各种优势的情况下，大大提高模拟电路软性故障诊断的实用性，对于快速诊断出各种故障问题有着极大作用，是模拟电路软故障诊断未来发展的重要趋势之一。

5.2在数模混合电路中应用在集成电路出现后，以及制造技术的不断创新，电路故障诊断需要考虑的影响因素越来越多，而电路中同时存在集成运算放大器、数据混合集成两种情况时，其通用的软故障诊断方法还没有。因此，模拟电路软故障诊断方法的研究，需要对数据很合电路加强重视，并注重相关诊断方法在上述电路中的应用，才能促进我国电子产业更长远发展。

5.3网络撕裂法应用范围全面扩大当前，电路的复杂性在不断提高，因此，提高大规模模拟电路诊断结果的可靠性、准确性，是模拟电路软故障斩断研究工作必须重点的内容之一。因此，在未来的发展中，网络撕裂法的应用范围会全面扩大，因此，这种诊断方法具有较强实用性，能够大大提高大规模模拟电路故障诊断的精确度。所以，在合理运用子网络故障诊断法的情况下，大规模模拟电路可以被分解为多个子网络，并在结网络撕裂法的基础上，促进大规模模拟电路软故障诊断技术水平进一步提升。

6.结束语

总之，在社会、经济、环境等发生巨大变化的情况下，电子产业想要更快、更好的发展，就必须注重自身稳定性、可靠性、安全性等不断提高，才能更好的满足人们的应用需求。因此，注重模拟电路软故障诊断方法的合理应用，并不断创新，对于推动我国电子产业可持续发展有着重要意义。

【参考文献】

[1]邓勇,师奕兵,李炎骏,张伟.非线性模拟电路软故障诊断方法[J].测控技术,2013,03:22-25.

[2]丁国君,王立德,申萍,刘彪.基于改进PSO算法优化LSSVM的模拟电路软故障诊断方法[J].中南大学学报(自然科学版),2013,S1:211-215.

[3]刘美容,张立玮.基于小波分解和模糊聚类的模拟电路软故障诊断[J].微电子学与计算机,2014,12:140-143.

[4]邓勇,张禾.基于Volterra核二次型分布的非线性模拟电路软故障诊断[J].控制与决策,2015,07:1340-1344.

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[6]方惠蓉.模拟电路软故障的智能优化诊断方法分析[J].电子技术与软件工程,2014,12:141-142

模拟电子电路篇8

一、模拟盘制作

1、根据区间轨道区段的数量，选用尺寸合适的五层胶合板制作模拟盘，按信号机布置图，钻孔安装双刀双掷钮子开关。进站信号机的5个钮子开关分别控制1DJF、LXJF、LUXJF、TXJF、ZXJF继电器；出发信号机的钮子开关控制LXJF继电器。两端的4个钮子开关分别模拟站间条件，控制（离去方向）分界点信号机显示。

2、进站、出发信号机处的各个复示继电器按下图所示电路图配线。

二、点灯模拟电路制作

1、方法A：（1）在电源屏的输出端子处断开信号点灯电源220V，接入临时设置的变压器输出的12V作为信号机点灯电源送至信号组合。（2）在分线盘断开信号机的电缆配线，接入由发光二极管组成的信号机模拟表示器。由于移频柜不设信号机复示器，观察信号机显示很不方便，因此在试验中制作信号机模拟表示器非常有必要。

2、方法B：断开电源屏信号点灯电源220V的输出，接入临时设置的硅整流器，输出的直流12V电源作为信号点灯电源送至信号组合。

3、其他方法：（1）信号点灯电源不做任何改变，使用与信号机相同功率的白炽灯泡作为信号机负载，与分线柜相应的信号机端子连接，将每架信号机按顺序排列，可以形象化模拟信号机，更方便观察信号机状态，便于电路分析。缺点是在电路没有经过模拟试验的情况下，直接送点灯电源电压较高，对安全不利，因此此方法不宜提倡。（2）在电源屏断开信号点灯电源，拔下灯丝继电器，使用封线将灯丝继电器前接点封闭。室内移频电路正常后，拆除时要反复检查不能遗漏，有必要时拆、装要做记录。该方法由于使用封连线，在既有线改造工程中禁止使用，在新建线施工时也尽量不采用。从施工工艺的角度来讲，采用信号机模拟表示器的方式最为规范、合理。

三、模拟试验电路特性调整

1、发送器、接收器的载频调整。发送器、接收器通过调整相应载频连接端子，可以做到观察八种载频是否符合频谱排列。

2、调整发送器的输出电平。调整发送器电平分为37V～170V多级可调，模拟试验电路中接收和发送因为直接连接，没有经过轨道的衰耗，所以使用较低的电平级，根据效果逐步上调，保证发送器、接收器的安全。

3、调整电缆模拟网络盘使各个区段都在10KM长度。电缆模拟网络盘分为6段不同长度的模拟电路，模拟试验电路中将6段模拟电路连接，总长度为10公里。模拟试验结束后再按实际电路连接。

4、调整主轨道接收电平为400mV。在衰耗盘“主轨出”测试插孔测量，接收电压不小于240mV，在使用时调整为400mV。

5、小轨道模拟条件。模拟试验电路中接收和发送直接连接，但小轨道信息并没有接入。小轨道信息是在实际运用中，接收相邻区段的发送信号经过调谐单元“零阻抗”隔离未完全阻断的信号。模拟试验电路中无法接入邻区段发送信号，所以，向所有区段（除第三接近区段）小轨道检查执行条件提供临时电源+24V、-24V。第三接近区段是因为站口为电气——机械方式，没有小轨道接收，不能产生小轨道检查条件，所以在设计时已给固定有+24V、-24V电源。

四、电路试验

1、移频电路试验。（1）模拟盘轨道区段钮子开关全部置于“接通”位置。（2）逐一确认各区段的GJ是否相对应。（3）如果GJ没有吸起，按以下步骤查找：①发送器载频调整端子连接是否正确；②发送器输出电平采用综合测试仪检测是否符合要求；③模拟盘钮子开关是否接通，用电压表测试信号有没有通过；④接收器载频调整是否正确；⑤接收器电平调整主轨道连接是否正确，在衰耗器盘面测试插孔测主轨道输出是否在240～450mV；⑥检查区段模拟小轨道检查执行条件是否有+24V、-24V电源。（4）操作模拟盘S进站或X进站接车、侧线接车，观察进站口发送器编码状态和测量相应移频信号的载频、低频。同时观察相关通过信号机的显示及频信号。（5）通过操纵模拟盘轨道区段钮子开关，观察相关通过信号机显示及测量低频信号。（6）操纵模拟盘钮子开关，模拟列车运行，观察各通过信号机显示状态是否正确，并做好测试记录。（7）逐一切断通过信号机点灯电源，使DJ失磁，观察灯光转移及信号降级显示。

2、移频报警试验。（1）当所有轨道区段设备都正常时，移频报警继电器YBJ应在吸起状态。（2）如果移频报警继电器不正常，查找原因。（3）分别断开轨道区段发送器电源，使发送报警继电器FBJ失磁落下，从而使移频报警继电器YBJ失磁落下报警。（4）分别断开轨道区段接收器电源，使移频报警电器落下报警。（5）移频报警时，控制台上应有声光显示。

3、发送器N+1系统试验。逐一断开发送器电源，检查发送器能否自动转换到备用发送器；再次核对信号机显示及低频信息的频率。

4、车站结合试验。（1）利用模拟盘模拟列车一接近、二接近、三接近运行，观察1JGJ、2JGJ、3JGJ相应状态，同时检查控制台表示及接近电铃条件。（2）利用模拟盘模拟列车一离去、二离去、三离去运行，观察1JGJ、2JGJ、3JGJ相应状态，同时检查控制台表示。（3）检查与车站电气集中结合条件。

5、方向电路模拟试验。（1）当移频电路模拟试验完成之后，每个闭塞分区的轨道区段都能正常工作，四线制方向电路的区间监督回路可以构通，给方向电路试验创造了条件。（2）将上、下行两条线路两端方向电路四线分别对接，模拟站与站之间操作。（3）调整硅整流器输出电压，并确定极性，使其形成闭合回路后，FJ1～4端电压为12～18V，监督区间空闲继电器JQJ1～4端电压为21～24V。（4）在四线制方向电路中，使用模拟盘加入电气集中条件。（5）检查方向电路的各种条件都已满足，并且两站之间监督区间空闲继电器JQJ已吸起，使用模拟盘操作改变方向试验。

参考文献

[1]林瑜筠 区间信号自动控制.北京：中国铁道出版社，2008。