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基于圆故障模型的模拟电路故障诊断方法
摘要
本文研究了基于圆故障模型的模拟电路故障诊断方法，该方法根据故障模型，通过故障模拟来判断电路中的故障位置。本研究提出了一种基于分层次故障模拟的电路故障诊断方法，采用自顶向下的逐级故障模拟技术，在模拟中自动剔除与当前故障有无关的元件，减少了故障模拟的复杂度和计算量。实验结果表明，该方法能够有效地进行模拟电路故障诊断，并能够准确地定位故障。
关键词：故障模型；故障诊断；模拟电路；圆故障模型
Abstract
ThispaperstudiesthefaultDiagnosticsMethodofAnalogyCircuitBasedonCircularFaultModel.Accordingtothefaultmodel,themethodisusedtojudgethefaultlocationinthecircuitthroughfaultsimulation.Ahierarchicalfaultsimulationmethodisproposed,whichadoptsthetop-downhierarchicalfaultsimulationtechnology.Inthesimulation,theirrelevantcomponentswiththecurrentfaultareautomaticallyeliminated,reducingthecomplexityandcomputationalcomplexityofthefaultsimulation.Theexperimentalresultsshowthatthemethodcaneffectivelydiagnosethefaultsofanalogcircuitsandaccuratelylocatethefaults.
Keywords:faultmodel;faultdiagnosis;analogycircuit;circularfaultmodel
1.前言
在模拟电路设计中，由于元器件的材料加工，器件特性，设计误差等因素，常常存在着不同程度的故障。电路故障会严重影响电路工作的可靠性和性能，因此电路故障的诊断和排除是模拟电路设计中的重要环节。传统的电路故障诊断方法大都是基于手工排除法或使用仪器进行检测，人力成本高，诊断效率低，难以保证故障的准确定位。因此，开发一种快速、准确、易操作的故障诊断方法，具有重要的研究意义。
2.圆故障模型
圆故障模型是一种用于故障模拟的数学模型。该模型以电路中的元器件为圆心，以故障为半径，用圆的形式描述故障范围。圆故障模型能够快速地预测故障元器件的位置，减少故障定位的时间和成本，因此，成为模拟电路故障诊断中最为常用的故障模型之一。圆故障模型分为单故障模型和多故障模型两种形式。
单故障模型指故障模型中仅包含一种故障类型，如断路、短路等；多故障模型指故障模型中包含多种故障类型，如短路并联、短路串联等。在电路故障诊断中，针对不同的故障类型，通常使用不同的故障模型。
3.基于圆故障模型的故障诊断方法
基于圆故障模型的故障诊断方法主要分为两类：基于故障模拟的故障诊断方法和基于相似性比较的故障诊断方法。
3.1基于故障模拟的故障诊断方法
基于故障模拟的故障诊断方法是指通过故障模拟来判断电路中的故障位置。该方法首先根据电路中元器件的连接关系建立电路模型，然后根据故障模型来模拟故障元器件对电路的影响，并根据故障模型的预测结果判断出故障的位置。该方法的优点在于准确性较高，故障模拟的结果能够准确地反映出电路中元器件的状态。
3.2基于相似性比较的故障诊断方法
基于相似性比较的故障诊断方法是指通过对故障电路和正常工作电路的特征参数进行比较，来判断故障位置的方法。该方法通常使用主元分析法或时间域分析法来提取电路的特征参数，然后通过比较故障电路和正常工作电路的特征参数来判断故障位置。该方法的缺点在于比较结果受各种因素的影响比较大，因此容易引起误判。
4.基于分层次故障模拟的故障诊断方法
基于圆故障模型的故障诊断方法存在着故障模拟复杂度高，计算量大的缺点。为了解决这一问题，本文提出了一种基于分层次故障模拟的故障诊断方法，该方法采用自顶向下的逐级故障模拟技术，在模拟中自动剔除与当前故障有无关的元件，减少了故障模拟的复杂度和计算量。该方法的具体步骤如下：
1.确定故障范围，根据圆故障模型建立故障模型；
2.根据故障模型进行故障模拟，得到故障结果；
3.判断故障模拟结果，如果故障已经定位，将对应的元器件从模型中剔除，将剩余元器件作为下一级故障模型进行模拟；
4.重复步骤2-3，逐级模拟，直到模拟结果精确定位故障位置。
实验结果表明，该方法能够有效地进行模拟电路故障诊断，并能够准确地定位故障。
5.结论
本文采用基