模拟电路篇1
关键词：模拟；电子电路；实验平台；设计
21世纪是信息时代，电子计算机技术得到了快速的发展，覆盖了社会的方方面面，尤其是在教育教学方面的影响更是十分显著，模拟电子电路虚拟实验发展十分迅速。模拟电子电路虚拟实验的出现为电子电路的学习与研究带来了巨大的方便，有效的培养了学生对电子电路的分析、测试、理解与研究能力。传统的电子电路实验过程复杂，方法单一，对于实验设备的要求比较高，浪费了大量的人力物力，而且对一些复杂的电子电路实验而言，传统的实验方式根本无法实现，或者由于实验设备的制约，很多情况下根本无法完成相应的电子电路实验。模拟电子电路虚拟实验出现解决了这些难题，无论是在时间还是教学内容上都有很大的优势，在实际的学习与教学过程中得到了广泛的应用。
1建设模拟电子电路虚拟实验平台的理念
1.1与理论相结合
电子电路教学是电学体系中十分重要的知识板块，电子电路教学又分为理论教学、实验教学两个部分。我们进行模拟电子电路虚拟实验就是为了更好的促进电子电路教学整体的进步，因此在实际的教学过程中我们应该充分的考虑模拟电子电路虚拟实验与电子电路理论教学的有效结合，实现两者之间的相互促进，这才是最为科学的实验教学方式。
1.2解决传统实验模式弊端
传统的电子电路实验教学经常受到仪器设备。实验环境和实验条件的影响，造成在进行电子电路实验的过程中往往不能顺利进行。另一方面，传统的电子电路实验过程中由于实验步骤的复杂性，因此常常是以教师的讲解为主导，学生动手操作和动脑思考的过程很少，并不能真正达到实验的目的。传统电子电路实验教学的这些弊端共同造成了传统实验教学与理论知识脱节，失去实验的意义，但是我们使用模拟电子电路虚拟实验平台进行实验，可以有效的克服这些弊端，解决在实验过程中的条件问题，让学生通过思考进行设计仿真，这样的实验过程能够培养学生的创新性和思维能力，真正达到实验教学的目的。
1.3与教学目标吻合
我们设计模拟电子电路虚拟实验平台就是为了促进电子电路教学的发展。通过实际的模拟电子电路虚拟实验教学我们也清楚的发现，该技术可以很好的与电子电路课程的教学目标相吻合，这是传统的实验课程无法实现。在具体的表现方面有：首先，采用先仿真后实验的方式，这样帮助学生进行思考，锻炼了学生思维能力；其次，重视基础实验，实现了对学生动手能力和操作能力的全面提高；最后在很大程度上可以对学生的创新能力进行培养，实现学生综合能力的提升。
2模拟电子电路虚拟实验平台的设计
2.1模拟电子电路虚拟实验平台的硬件结构
模拟电子电路虚拟实验平台最为重要与核心的部分就是硬件结构的设计，一般的模拟电子电路虚拟实验平台的硬件结构主要是由计算机、接口电路、实验板三个板块组成。
2.1.1计算机
计算机是进行模拟电子电路虚拟实验平台设计的物质基础也是硬件结构的核心。学生在进行实验的过程中首先要进行的就是在计算机上进行实验的设计与模拟验证。模拟电子电路虚拟实验平台还可以实现多个实验之间的横向对比，这样的设计可以让学习者更加清楚的掌握实验。在模拟电子电路虚拟实验平台的设计中要想实际的实验与虚拟实验进行有效的结合，这样的设计才是更加科学合理的。
2.1.2接口电路
接口电路也是模拟电子电路虚拟实验平台中十分重要的设计要素。计算机输送的信号一般都是并行数据，而控制节点可以接收的一般都是串行数据，这时就需要植入接口电路，这种电路的作用就是实现控制信号与智能插件版的有效结合，通过这种方式控制节点的通断，这时整个实验平台的关键所在，接口电路对于电路的控制功能一般是通过单片机进行的。
2.1.3实验板
模拟电子电路虚拟实验平台的实验板是由稳压电源、函数发生器、智能插件板、集成器件插件板等模块组成。它是模拟电子电路虚拟实验平台中主要的模拟实验中心，依靠正弦波形、方波、三角波三种函数发生器进行。
2.2模拟电子电路虚拟实验平台的软件结构
2.2.1电子电路虚拟实验子系统
作为电子电路虚拟实验平台的核心电子电路虚拟实验子系统主要是由拟实验子系统、模拟电路虚拟实验子系统、数字电路虚拟实验子系统和综合电路虚拟实验子系统4个部分构成。该子系统可以帮助学生对理论知识进行深入的理解，对电子电路的基础知识进行实验验证，培养和锻炼学生的操作能力。在进行设计的过程中要将RLC移相电路与谐振电路，基本定理（律）验证电路等系列实验设计到该系统中，这样才能充分发挥其作用。
2.2.2模拟电路虚拟实验子系统
模拟电路虚拟实验子系统的主要作用是帮助学习者加深对于电路知识的理解与认识，同时提高学生的探究能力与独立解决问题的能力。系统中经常会涉及到一些具有思考价值的实际问题，让学生通过分析掌握模拟电路分析、仿真、设计的能力。在该系统的设计过程中要植入晶体管放大电路、信号运算电路、功率放大电路、滤波电路、信号产生电路和直流稳压电源、二极管电路等系列实验。
2.2.3数字电路虚拟实验子系统
该系统的作用是帮助学生学习数字电路相关的理论知识的学习与理解。让学生通过模拟实验子系统熟练的掌握数字电路的分析、测试与仿真。在具体的系统设计中应该将a/D与D/a转换电路、组合逻辑电路、逻辑器件测试、时序逻辑电路以及555定时器应用等系列实验设计到该子系统中去。
3结束语
模拟电子电路虚拟实验平台是现代计算机技术发展的产物，对于现代电子电路实验研究和教学工作有着十分重要的意义与价值。该平台为学生的学习提供了一个科学、理想、实用的实验平台，实现了电子电路教学的跨越式发展，对于现代教育教学工作有着重要的意义与价值。
参考文献
模拟电路篇2
关键词：模拟集成电路；剖析调查；缩版设计
0引言
电子产品的发展，得益于制造技术的进步——晶园厂旧线的提升、新线的不断涌现。但我们也看到在产能升级、产品繁荣的同时也促进了模拟消费类电路不断削减售价，尤其是量大的产品，出厂价一年不如一年已是不争的事实。这样迫使设计制造商不断寻找方法来改善芯片版图设计、工艺制造过程，以达到更好的控制成本降本增效的目的。不可否认，纵观国内模拟消费类电路市场，早些年国内设计生产商设计方法可以说95%以上属于仿制国外样品，给人的印象就是照抄。然而近年来，随着新生代尤其海归派的加盟，新设计公司雨后春笋般涌现。为了争夺市场，保持盈利，众多公司不得不抛弃传统仿制法，另辟蹊径走自己的路，使出各自招式，以开拓、创新手法将版本优化，如把元器件按比例规则缩小、布线单层改双层，翻新老版本来面对日益严峻的市场考验实现收入利润最大化。
传统仿制，赢市场获利润将变得越来越困难，因芯片成本占电路成本很大一部份，降芯片成本对于电路设计制造商而言就是利润、体现效益。缩版是创新，缩版设计将会越来越受到业界的重视，优良的电路缩小改进版本将会源源不断的登上电路创新舞台。
1缩版策略
1.1产品选择性
模拟消费类集成电路产品众多，五花八门，产品缩版要有选择性。因为缩版不同于一般的仿制，必将带来设计时间、人工成本的增加，并伴有加大投片的风险。对短、平、快的产品，批量小、生命周期比较短的产品，不适宜、不主张缩版；而对产量需求大，竞争剧烈，价格敏感，工艺支持、版图可缩，生命力长的产品最适用缩版。总之，市场是无情的，对产品要评估，做到心中有数，有的放矢，避免食之无味，弃之可惜的烦恼，该缩版的缩版，立项不犹豫。
1.2支撑环境
产品的缩版是建立在工艺技术可行、环境支撑上的。象我公司4吋、5吋线设备不同，制备工艺，加工能力就不同。一个产品缩版首先就得决策部门根据综合因素评估决定产品走哪条线，然后根据加工能力确定版图设计规则。
1.3技术可行性
1.3.1线路图优化
从芯片表面观察，线路图整理过程中发现国外很多电路都存在有冗余部份的元件。如果把原来芯片上电路元件全部照搬到基片上，必将会浪费基片的面积。通过线路模拟、仿真，适当修改，合理取舍冗余元件对缩版有积极意义，其面积贡献值得关注。
1.3.2结构、布局设计
1）压点、元件分岛。通常原版都考虑得较周全，缩版一般不轻易去变更。但有些随工艺变动后，如单层改双层，减少了桥岛例外。
2）双层布线优选。双层工艺虽然比单层工艺难度增大，生产成本增加，但它能有效的缩小芯片面积，并且芯片单位成本获取的利润贡献比工艺增加的成本更大，所以双层应列缩版优选。双层布线避免了桥岛的使用、桥电阻的引入，使布线设计方便、灵活，走线避免迂回，铝线得到优化，能更大地减少信号网走线的不利影响。
3）布局安排。模拟电路的布局结果对电路性能会产生直接影响。电路元件之间的相互关系诸如对称、靠近、远离，成组以及一些节点连线需特殊处理的因素等。要重点关注大信号元件、功放输出管的合理布置，充分考虑散热问题，地线、电源线串扰问题。
4）元件几何图形。电路的好坏由元件的性能来确保，而元件的电特性与其几何图形密切相关。图形缩小的规则宜按比例缩减为好，当图形类型较多时可适当归整。对输出管、缓冲管等，从功率、可靠性考虑不宜同小管子一样按比例缩小，缩减应保守些；要通过调查、参考管子Hfe/ic变化趋势，结合峰值电流大小，确定管子面积，总之得留有余量。另外缩版电路元件纵向尺寸、横向尺寸都有不同程度收缩，对噪声的影响也要引起关注，从降低噪声设计考虑尽可能减少发射区周长面积比和基区表面宽度，电阻条宽宜宽些，有些矛盾要折衷考虑。
2设计模拟讨论
近年来，公司在应对市场策略，运用缩版设计手段推出新品种、打市场方面取得了可喜的佳绩。通过缩版设计，使人们丰富了知识，开阔了视野，提高、增长了分析、处理应变能力，积累了不少经验，大批设计人员得到了锻炼。这里，通过一解剖调查实例，试图结合即将要进行缩版设计的一品种（CD2822）作一设计讨论。
2.1电路解剖调查情况
表1芯片面积比较
上表中可直观的看出国内厂家产品缩版一貌，也能闻出市场竞争的火药味。
2.2Cd2822缩版的几点思路、想法
1）根据公司综合安排计划，认真论证目前4吋线工艺加工水平，确定CD2822C所用设计规则。
2）线路图选择。选择原版功能完整图为好。（国内商家情况：a公司（m代码）、C公司（YG代码，单层铝）均用原始线路图；B公司版图按原线路布元件，但铝版有二管弃连）
3）样板借鉴。经解剖、读图、分析多个版本，觉得B公司的版本设计风格最紧凑、活泼，芯片利用率高，可作为重点借鉴版本。（B公司版本具有创新、开拓性，勇气可敬。若无专利之虑，有成功先例，大胆借用。）
4）元件几何图形优化。小信号前置部份晶体管原则上按比例缩小，并适当合理归类，慎重处理好比例恒流源成组管的结构及比例关系（K336的处理方式本人认为有值得商榷之处）；大信号输出管面积宜采用保守缩法，取比“m”版大1/4～1/3，其发射区采取工字状，这对周长、面积有利，对开二铝通孔也方便。
5）布局、布线。由于我们安排上的是4吋线，技术支持的环境与B公司不同，设计规则有一定的差异，但在布局、布线上有可借鉴之处：第1、3脚保护管排在压点下；pn结电容排在4a、5压点下（若需更大些还可以4b、8也利用起来）；二输出地、二前置地均采取合二为一；主要地线布、电源线走中间。基片面积将得到充分利用（见附图）。
6）主要工艺技术。ρvg0.8～1.0Ω·cm；tvg5～6μm；2～3μm套刻；对通隔离；离子注入；双层布线工艺。
3结语
1）tDa2822产品自意大利SGS公司推出后，产品行销全球。进入国内，因其市场需求量巨大，销量也长久不衰，从而仿制的公司也众多。但价格已不可与往日相比，只能适者生存。面对严峻的市场，我们的现版本想赢利已显得力不从心，所以也只有走继续缩版，降低芯片的单位成本，增强竞争力。目前的缩版计划尽管我们将采取的设计规则比“m”版要大，但通过上面的分析，可以预见经过精心的、合理的设计后，我们能达到、也一定能达到其“m”版芯片面积的水平。更重要一点，领导决策放弃5吋上4吋，虽然芯片面积牺牲了些，但对调节、保证4吋线满负荷生产将发挥重要作用。
2）调研能发现最新动态，能更好的了解竞争对手。开展缩版评估，进行缩版设计在近一段时期内将是双极iC设计、制造商面对严峻收益挑战取胜之法宝。
附图：
模拟电路篇3
关键词：模拟电路；教学；方法
随着电子技术日新月异的发展，电子器件不断更新，许多人都有这样的困惑：低频分立元件电路是否还有必要学习？答案是肯定的，因为无论电子器件如何更新，但电路拓扑结构，也就是电路的思想不变。基本电子线路是进行电子设备设计的依据。自动控制系统中，电量与非电量的接口必须用模拟方法解决。所以《模拟电子电路》要学，而且要学通，学懂，要抓住其主线，领悟其思想。这对许多同学来讲比较困难。原因是其概念多，理论性强，涉及很多微观方面的知识，因此学起来感到抽象，不易掌握。对此，笔者结合多年教学经验及学生实际特点，从教师“教”这个角度出发，谈谈教好这门课几个关键问题：
一、找好知识点，做好知识的引导工作
俗话说万事开头难，对学习一门专业课来说更是如此。《模拟电子电路》课前后知识衔接紧密，如果基础打不好，即使学完这门课也还是个“门外汉”。打好基础就要先入门。解决这个问题的关键是要找好知识点，针对知识点，下大气力，采取各种有效手段，直到学生弄明白为止，千万不能在此吝惜时间。“磨刀不误砍柴工”，只要入了门，后面会一通百通。这里笔者选取了三极管的放大原理来谈一谈，这是《模拟电子电路》课的一根主线，后续内容均围绕此展开，对于这部分内容，我认为关键是要讲清一句话：即“放大电路中交直流并存”。交流指什么？为什么还有直流？两者并存是怎么一回事……这一连串的问题务必要给学生讲得明明白白，决不能似是而非。我是这样讲的：交流是三极管要放大的信号，如声音信号，然而这个交流信号不能直接进人三极管进行放大，因为三极管有三种工作状态：截止、放大和饱和状态，只有当三极管处于放大状态时才能进行信号放大，而要保证其处于放大状态，必须首先在外部给它加上大小合适的直流电源，使其发射结正偏，集电结反偏，即处于放大状态，同时该直流电源又是三极管放大交流信号的能量来源。因此，三极管放大信号时，电路中是交直流并存——直流是开路先锋，是驮载交流信号的基石，而交流才是三极管要放大的对象。通过这样言简意赅，形象通俗的描述，学生很容易接受。由此我想：作为一名专业课教师，面对抽象乏味的课程，必须考虑“如何讲”的问题，自己再明白，如果讲不明白，效果不会好。在这一点上，我的经验是：尽量通俗。
二、工作过程导向教学法
工作过程导向是应用性教育的基本特征，以学生为主体，使学生的学习过程符合或接近企业工作过程。《模拟电子电路》的教学以工作过程为导向，将其内容分成若干模块，一个模块作为一个子项目，最后整合为一个大项目。过程性知识的学习在这里除了对学习场地的要求之外，重点要求必须结合每个教学子项目设置学习情境。首先尽量对真实的职业情境进行模仿，创设不经加工而能直接移植的最具典型意义的学习情境，设计与职业工作过程具有一致性的教学过程，学生的学习过程就是“身临其境”的工作过程，学习是主动、过程性的行动。不过学习情境的创设要求做到：学习情境的设置要贴近实际，易于实现；项目具有典型的工作任务性，目标明确，且容易理解，符合经验（例如我们要学生完成的子项目有电压放大电路、功率放大电路、稳压电源等，这些都是目标明确的典型的工作任务）；工作过程学习中出现的错误或干扰能进行纠正和排除，在解决问题中积累经验（如放大电路中出现放大管无放大能力的问题，可采取改变偏置，提供工作条件，或检查三极管的好坏，或检查元件装配是否正确，或看是否满足频率要求等）；在策略能力的发展上有施展的空间（如：整流滤波电路设计，一般要求制作桥式整流电容滤波电路，而对基础好的学生可要求根据电路选择参数，并制作∏型滤波，提高滤波效果）。
三、借助图形、图像，变抽象为具体
《模拟电子电路》课理论性强，若只干巴巴地讲原理，枯燥乏味，学生不易理解，如果借助画图，直观生动，形象具体，对讲解理论会起到很好的辅助作用。例如：讲三极管内部载流子的运动时，可借助三极管内部结构图，标出三个电极，两个结，三个区，电荷从哪个区到哪个区，运动方向如何等等，一目了然，而且方便学生记忆。前面说的画流程图其实也是作图的一种。再如：讲三极管放大原理时，一定要画出三极管的特性曲线，且要求学生熟记曲线，这是分析三极管的重要工具。在曲线上标出三极管的三个区，圈出能正常放大信号的部位，演示直流量（即静态工作点）大小如果不合适，信号会首先进入哪个区，从而发生哪种失真……这样声图并茂，效果一定不一般。另外，单管放大电路中交直流的合成，集成运放的传输特性，反馈放大电路反馈极性的判断，稳压电源的稳压过程等都可画出其相应的图形进行分析。总之，充分利用作图，也是讲好《模拟电子电路》课非常重要的一个方面。
四、利用实验、实践课，提高学生学习积极性
《模拟电子电路》是一门实践性较强的学科，它的许多结论是由实验得出，通过实物接触，可以加强对电路的感性认识，提高学生学习的兴趣和积极性。例如静态工作点的估算，输入输出电阻的估算，电压放大倍数的估算等都会遇到这方面的问题。俗话说“百闻不如一见”，做《模拟电子电路》实验，主要用到交流信号源、稳压电源、示波器、万用表等仪器仪表，开始一定要讲清其在《模拟电子电路》实验中的不同用途，尤其示波器，用它可以观察到电路中的信号波形，必须熟练使用。如三极管放大电路实验，用示波器可以观察到交直流的存在，还可观察到不同工作点对放大电路输出波形的影响；负反馈放大电路实验，可以直观比较出反馈的有无对放大电路动态指标的影响；同相、反相比例电路，通过调试、测量可以验证输出、输入信号的大小比例关系——总之利用实验，不但可以获得明显的直观效果，还能使学生在心里产生一种“成就感”，这对今后的学习无疑会起到推波助澜的作用。
以上是笔者在《模拟电子电路》教学中的一些体会。电子专业知识内容较深、较广，学习难度较大，采用何种方法才能更好地提高教学的质量，还需要《模拟电子电路》教师在实践中不断探索、创新。
参考文献
[1]李建新.《模拟电子电路》.北京：中国劳动社会保障出版社，2006
模拟电路篇4
【关键词】模拟电路；数字电路；探讨
1）模拟电路，在现今这个时代，虽然数字电路发展的非常快，但作为电子电路的一个分支，模拟电路仍然有它的实用性，那么，什么叫模拟电路，非专业人士不懂，模拟电路就是对模拟信号进行传输或处理的电路。所谓模拟信号，是指幅值随时间连续变化的信号，比如，我们日常生活中用的调幅/调频的接收机，晶体管小信号放大器，低频功率放大器，负反馈放大器，moS集成运放，谐振放大器，直流稳压电源等。都是用模拟电路制作的，收音机、通过接收处理无线电广播信号，包括混频、放大、解调等环节，完成音乐和新闻报道。
2）那么什么是数字电路呢？数字电路是对数字信号进行传输或处理的电路、所谓数字信号，是指在时间上和取值上都是离散的不连续的信号，数字电路能够对输入的数字信号进行各种算术运算和逻辑运算。所谓逻辑运算，就是按照人们设计好的规则，进行逻辑推理和逻辑判断。所以，数字电路不仅具有算术运算的能力，而且还具备一定的“逻辑思维”能力。因此，人们才能够制造出各种智能仪表，数控装置和电子数字计算机等。利用数字电路罗辑功能，可以设计出各式各样的数字控制装置，用来实现对生产过程的自动控制。
3）在实际工作中，一块集成电路板，往往即有模拟电路，又有数字电路，只有把两种电路结合在一起，才能完成一个具体的工作任务，例如，tC1153集成电路板就是由模拟和数字两部分电路组成的CmoS专用集成电路，用于过载电路保护器上。
在电力供电系统，过流或短路时对任何电气设备（线路）来说都是危险的，轻则损坏开关，重则波及变压器及电网、系统，使控制单元完全毁坏。尽管传统保险管或继电器保护、电路可以避免或减轻损失，但其毫秒级的动作速度，对一些敏感的电子器件而言，还是太慢，电路往往损坏于跳闸的瞬间，于是快速保险丝，各种电子快速保护器应运而生。
以前，各种断路保护器多为常规电路组合，往往体积庞大，线路复杂，功率较少，可靠性差。而tC1153它的静态电流仅为8.μa，工作电压范围宽（4.5―18）用它构成的保护器具有以下特点：①可预设延迟跳闸时间（15μS到100ms以上）预设跳闸电流（1ma到20a以上）和预置跳闸后自动恢复时间（1ms到10s以上）；②电路十分简洁，占用空间很小；③故障状态的指示输出和外控输入，适于电脑电源管理；④具有带ptC限温器的过热保护功能；⑤微功耗。
tC1153可以广泛用于电源总线电路断路器，过热保护器，电源（电池）短路保护器，直流马达“失速”保护器以及各种敏感电路系统的电源中断装置等场合。
因tC1153由模拟和数字电路两部分组成，具有moS管栅极电荷泵及控制单元，过流检测及自动复位电路，故障状态指示和输入控制单元，以及分别为模拟和数字电路部分提供隔离的稳压电源的稳压器等功能电路，当串联在负载上的检测电阻Rsen两端电压高于100mv（即内部基准电压源的数字值）时，比较器输出信号，最终通过引脚G端到外接n沟道moSFet功率管，切断负载与电源的通路，达到保护负载的目的。检测电阻（Rsen）的数值，根据断路器动作电流（限流值用ic表示）确定，即满足Rsenic=100mv的条件。
以上所述是tC1153的过流检测的简单工作原理，这是目前过流保护装置最常用的基本思路。具体而言，tC1153可以实现的功能还有：利用外控输入信号控制负载的通/断、高电平有效，状态端子是一个漏极开路输出，使用时应接一上拉接电阻，不用时该脚浮空即可。自动复位定时电路作用是当外部负载过流故障排除后自动延时上电，恢复正常。延迟时间由外接的定时电容确定，值为0.033―3.3μF时，自动复位的延迟时间为20ms―2S。当然，如果过流故障不排除，电路是不会复位的，如不需此功能，则应将该引脚接地。延迟跳闸功能是为一些有冲击电流的负载而设的，例如大的滤波电路、灯泡、电机等会有瞬间的浪涌电流，如果没有延迟功能，系统在工作时就会频频出现跳闸现象。因此，选择该延时数值很重要，既要考虑不同负载的正常工作，也要顾及准确及时判断过流而保护负载。需要指出的是：tC1153的各信号端子（包括定时电容端）均有防静电保护二极管，以确保在各种应用环境下的正常稳定使用。
用于不同负载时，tC1153典型应用电路也不相同，如用于感性负载电路，接有继电器、电磁铁、步进马达等，对延迟跳闸时间没有严格要求，iC内部已经10μS的延迟而不必外接阻容元件于Ds端。但电路要对moS管进行反压保护，如在GSD端并接稳压管，在负载两端并接续流二极管。
如用于容性负载电路，需要在GSD端外加阻容电路，用来减小moS管开启时的电压上升速率，使负载电压缓慢上升。
模拟电路篇5
关键词：模拟电路；软故障诊断；诊断方法
在保障电子设备的使用性能上，模拟电路软故障诊断占据着非常重要的地位，必须选择合适的模拟电路软故障诊断方法，才能确保模拟电路软故障诊断结果的合理性和科学性，从而延长电子设备的使用寿命。
一、模拟电路故障的类型
根据电子设备的运行情况来看，模拟电路故障主要有两种类型：硬性故障、软性故障，其中，硬性故障的危害性比较大，如果电子设备出现这种情况，则有可能是故障元件的各种参数发生了很大变化，从而导致系统性能受到严重影响，最终出现开路、短路等故障。相比之下，软性故障具有一定渐变性，一般是电路元件受到时间、环境等多种因素影响产生的，不会给电子设备的运行情况带来较大影响，但会给电子设备的运行效率带较大影响。因此，在电子设备的正常运行中，可以通过使用监控方式来对电子设备的运行情况进行实时监测，从而及时掌握电子设备的故障情况。
二、模拟电路故障诊断方法和其影响因素
目前，比较常用的模拟电路故障诊断方法有参数识别法、故障字典法、逼近法和故障验证法等几种，随着高科技技术的不断应用，现代模拟电路故障诊断出现了以神经网络、专家系统、小波变化等为基础的新型故障诊断方法，使得模糊神经网络法、小波神经网络法等的应用范围变得越来越广。
在实践过程中，模拟电路故障诊断方法合理应用的影响因素主要有如下几个方面：首先，模拟电路与数字电路有一定区别，而模拟电路的相关参数有着一定连续性，从而存在很大的可变性，最终导致各种故障出现。其次，模拟电路的内部结构比较复杂，具有一定离散性，使得其准确性很难被有效掌控，并且，模拟电路故障诊断仪器的精确度也很难把握，从而影响模拟电路诊断结果的准确性。最后，模拟电路的内部结构具有多样性特征，很容易受到外界各种因素的影响，从而出现各种故障。因此，在进行模拟电路的故障诊断时，需要采用多种诊断方法，使得其诊断方法不具备一体化和标准化特点。
三、现代模拟电路软故障诊断方法和发展趋势
随着信息技术的不断发展，在模拟电路软故障诊断中，神经网络故障诊断方法具有的多样性特点，很好的满足了模拟电动内部结构多样化的需求。在实际使用过程中，神经网络故障诊断方法的误差几率比较小，有着非常不错的模式分类能力，在与多种特征提取方法结合使用的情况下，可以大大提高故障诊断结果的准确性。在电子产业不断发展的过程中，模拟电路故障诊断的发展速度越来越快，在充分利用各种先进信息技术和设备的情况下，其正向着如下三个方面发展：
首先，软故障诊断方法变得越来越实用。在实际进行故障诊断时，各种各样的故障使得故障诊断方法不断变化，从而在故障诊断方法相互交叉的情况下，导致模拟电路故障诊断出现混乱现象。而在神经网络与软性故障相结合的情况下，神经网络可以发挥最大价值，从而对模拟电路的故障进行有效诊断，大大提高模拟电路故障诊断法的实用性。
其次，在大规模电路软故障诊断中，网络撕裂法可以发挥充分作用。现展中，网络电路的复杂程度不断增加，使得大规模电路的故障诊断成为当前高度关注的问题。而网络撕裂诊断法的合理应用，很好的满足了大规模电路故障诊断的实际需求，在结合子网络级故障诊断方法的情况下，可以大大提高大规模电路故障诊断的工作效率，从而成为大规模电路故障诊断的未来发展趋势。
最后，软故障诊断方法正向着数模混合电路更深一层发展。在集成电路设计不当发展的过程中，制造技术的不断提升大大提高了电路故障诊断的难度，而设置有集成运算放大器的电路、数模混合集成电路等都没有比较完善的软故障诊断方法，使得上述部位的电路故障诊断处于空白状态。因此，对数模混合电路方面的故障诊断方法进行研究，是电子行业不断发展的必然趋势，对于提高电子设备的运行性能有着重要影响。
结束语：
综上所述，在电子设备的运行中，对电路故障进行正确诊断，必须选择合适的故障诊断方法，才能保证故障诊断结果的准确性和可靠性。一般情况下，模拟电路的软故障诊断要比硬故障诊断的难度高很多，因此，对上述几个发展趋势给以高度重视，才能不断提高电子设备的整体性能，从而推动我国模拟电路故障诊断的智能化、自动化和现代化发展。■
参考文献
[1]张剑飞.对模拟电路故障原因与诊断方法的探讨[J].科技致富向导，2015，11：117.
模拟电路篇6
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
模拟电路篇7
由于红外成像设备在日益复杂的环境中广泛应用，不可避免会带来噪声和干扰。前端模拟电路处理红外探测器输出的原始模拟信号，是红外成像设备重要组成部分。本文通过前端模拟电路的硬件设计，重点讨论降噪抗干扰的方法，提高设备的可靠性。
【关键词】
红外；降噪；抗干扰
1引言
随着红外探测器成像技术的发展，人们对红外图像质量的要求也越来越高。同时由于系统集成化的趋势，系统可能会同时装备红外、激光、电视等设备，这些设备运行产生的电磁场可能会使红外设备产生不应有的响应，表现为图像噪声大、干扰等现象，严重时甚至影响设备的功能。在红外成像设备中，前端模拟电路连接红外探测器的输出和图像处理单元的输入，直接处理探测器输出的最原始模拟信号。加强和优化前端模拟电路的降噪和抗干扰设计，对提高设备整体的稳定性和抗干扰能力具有十分重要的意义。
2前端模拟电路设计
红外热像仪前端模拟电路部分主要实现的功能有：探测器工作偏压的产生；对探测器输出的模拟信号前置放大；高速模数转换和数据的合成排序等。
2.1探测器偏压供给电路设计由于探测器是敏感器件，尤其是长波探测器，电压波动影响其性能，探测器偏压供给电路给探测器提供严格的低噪声工作电压。探测器正常工作所需的偏压包括读出电路所需的模拟电压VDDa、数字电压VDDL和光电二极管偏压Gpol。模拟电压和数字电压均为固定值5V，而不同探测器的Gpol值并不完全一样，因此Gpol偏压可采用电阻分压方式，通过调节不同的电阻值实现不同的Gpol电压输出。我们采用ReF195eS芯片生成模拟电压和数字电压。ReF195eS最大输出电流30ma，电压输入范围从5.1V到15V，固定输出5V，输出精度±2mV，很好满足了探测器对模拟电压和数字电压的要求。输出电压可经过低通噪声滤波器电路，进一步降低噪声。低通噪声滤波器电路通常采用串联RL电路或串联RC电路，基本电路结构形式如图1、图2所示[1]。从式(1)、(2)可以看出，只要适当选择R和L的参数，截止频率可以设置成任何值，因此可以设计出具有任意截止频率的低通滤波器。为了提高电路的抗干扰性，本文设计一个RC滤波器，其电容值要求远大于a/D转换器的输入电容。这个电容为采样电容提供电荷，从而消除瞬变。RC滤波器同时也减小放大器地驱动容性负载时产生稳定性问题概率。与电容串联小电阻有助于防止自激和震荡。负载电容较大时，交流性能由负载电容和隔离电阻控制。
2.2信号放大电路设计红外探测器输出的模拟信号在送入a/D转换器处理前，经过两级放大：第一级是噪声滤波电路，它的作用是滤除探测器CmoS读出电路的噪声，同时提供与探测器匹配的输出阻抗。第二级放大电路是反相放大电路，它将输入的模拟信号反相放大，同时对信号进行偏置调节。（1）第一级滤波电路。滤波器按照电气指标一般分为无源滤波器和有源滤波器。由于无源滤波器存在滤波易受系统参数的影响、对某些次谐波有放大的可能、体积大等缺点，此设计中着重考虑应用有源滤波器。与无源滤波器相比，有源滤波器有如下优点：1）信号在无源器件上的损失可以在有源器件上得到补充。2）由于运算放大器具有输入阻抗高、输出阻抗低、高增益、高稳定性和闭环增益等参数调整灵活的优点，因此使用有源滤波器的设计较为方便[2]。压控电压源二阶滤波电路是一种常用的有源二阶滤波电路。压控电压源二阶滤波电路的特点是：运算放大器为同相接法，滤波器的输入阻抗很高，输出阻抗很低，滤波器相当于一个电压源。其优点是：电路性能稳定，增益容易调节。（2）第二级反向放大电路。放大器的负极输入端接上级信号，正极输入端接可调正电平。增加反向偏置的原因是，红外探测器的输出是探测器响应电压叠加上直流分量，减少直流电平的大小以便于下一步信号放大。正相输入的参考电平的好坏对输出有影响，设计中采用可调电阻分压来提供正相输入的参考电平。
2.3a/D转换电路设计a/D转换器作为前端模拟电路最重要的组成部分，直接影响到后端信号的处理，因此选择合适的a/D转换器十分重要。选择a/D器件主要考虑以下三种因素：l采样位数，即精度要求；l采样频率，取决于模拟信号的变化快慢；l信噪比。以某型探测器为例，其模拟视频输出信号动态范围大于74dB，最大输出速率5mHz。根据输出模拟信号的动态范围可以计算出，a/D转换器的转换位需大于12位。由于探测器数据输出最大速率是5mHz，因此a/D转换器的转换速率也必须得大于5mHz。为了满足某型号探测器性能指标的要求，我们选用aD9240。aD9240是美国aD公司生产的一种14位、10mSpS高性能模数转换器，它具有片内高性能采样保持放大器和电压参考。在单一+5V电源下，它的功耗仅有285mw，信噪比与失真度为77.5dB，信噪比（f=5mHz）为78.5dB。aD9240的模拟输入范围非常灵活，可以是DC或aC耦合的单端或差分输入[3]。aD9240内部结构框图如图4所示。其中Vina与VinB是信号输入端，CLK提供采样时钟，VReF提供参考电平，SenSe控制aD9240的采样电压幅度和参考电平来源。红外探测器的输出电压范围为1.6V~4.6V，为了使a/D转换器发挥最佳分辨率，需将a/D转换器的动态范围覆盖红外探测器的输出范围。同时为了减少温度飘移与内部噪声，提高参考电压精度，此设计中采用了单端输入的外部参考源。当使用外部参考方式时,还应当在Capt与CapB之间加一个电容网，如图6所示。该电容网有三个作用：一是与内部参考放大器一起在大频率范围下提供一个低阻抗源以驱动a/D内部电路。二是提供内部参考放大器需要的补偿。三是限制由参考电源产生的噪声干扰。
3结论
模拟电路篇8
关键词：模拟电路；虚拟技术；VB技术；有源滤波器
作者简介：鲁娟娟（1980-），女，浙江余姚人，正德职业技术学院电子与信息技术系，讲师；白延敏（1982-），女，江苏泰州人，正德职业技术学院电子与信息技术系，讲师。（江苏南京211106）
基金项目：本文系“江苏十二五高等教育教学改革与教学质量提升工程：电子信息技术专业群”（项目编号：123）的研究成果。
中图分类号：G712文献标识码：a文章编号：1007-0079（2013）34-0134-02
按照“以就业为导向、以服务为宗旨”的职业教育目标，培养的学生除了具有熟练的职业技能，还应具有良好的职业道德和职业素养，具备良好的就业竞争力和可持续发展的能力。为此，高职课程的教学改革成为研究的热点。主要从三方面入手：第一从教学内容上，精简教学内容，以“实用、够用”为原则，突出职业能力的培养；第二从教学方法上，以实物为载体，以项目为导向，教学做一体化；第三从教学手段上，虚拟技术与传统教学手段相结合。[1，2]特别是虚拟技术的应用，使课程改革进入了一个新的台阶。教育部[2006]16号文指出，“要充分利用现代信息技术，开发虚拟工厂、虚拟车间、虚拟工艺、虚拟实验”。
第一，有利于提高学生的学习兴趣和动力。利用虚拟技术，可以克服时间和空间的限制，把实验室搬入课堂。教师在上课前先做仿真模拟，观察实验现象，调动学生积极思考，然后带着问题听老师讲解原理，触发学生从感官认识到理性思考。
第二，有利于教学做一体化。在教学过程中，可以利用虚拟实验平台，不断地更改电路和参数，及时清晰快捷地展现实验现象和波形，以加深学生对电路本质的理解，把实验室与课堂有机地融为一体。
第三，有利于开展综合性和研究性教学项目。采用传统的教学手段，由于实验设备和仪器的限制，多开展验证性教学为主。采用虚拟技术学生可以任意发挥，并能及时得到验证。
一、虚拟技术在高职电类专业课程教学中的应用
1.基于multisim仿真软件的应用
multisim电路仿真软件是目前应用于电类专业教学中最广泛的一种电子工作平台，它可以实现原理图的绘制、电路仿真、电路分析等应用。multisim仿真应用一般分三个步骤，先是根据电路的内容绘制原理图，并设置好元件参数；然后调用虚拟仪器，用导线将仪表与电路相连，并根据测试要求合理设定好仪表的参数；最后闭合仿真开关，仿真电路并进行调试，观察电路某点的波形或参数。在学习过程中，还可根据需要更改电路和参数，及时观察输出情况，这既加深学生对电路本质的理解，取到事半功倍的教学效果，又可激发学生对更深入问题的探讨，激发学生的创新能力。它的优点是在国内使用比较普遍，模型制作很容易，缺点是无mCU级仿真，因此常用于数字电路、模拟电路、高频电路的教学中。
2.基于proteus仿真软件的应用
proteus是一款Labcenter出品的电路分析实物仿真系统，具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其电路组成的系统的仿真、RS-232动态仿真、iC调试器、Spi调试器、键盘和LCD系统仿真的功能，有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。它的优点是可仿真各种电路和iC，并支持单片机，元件库齐全，使用方便，是不可多得的专业的单片机软件仿真系统。缺点是模拟电路方面仿真比multisim稍显薄弱，而且需要软件编程支持，因此常用于单片机、嵌入式系统教学中。
3.基于matlab仿真软件的应用
matlab是集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体的高性能可视化软件，同时含有各种工具箱，已成功用于自动控制、数字信号处理、动态系统仿真。它的优点是在信号处理、自动控制方面使用比较方便，便于深入研究。缺点是人机交互性能较差，实时效率比较低，有时也需要软件编程支持。因此常用于自动控制等教学中。
二、基于VB技术的模拟电路教学
由于模拟电路课程理论性、概念性比较强，学生普遍反映比较难学，学习积极性不高。为此，模拟电路的教学改革成为研究的热点。multisim软件、proteus软件、matlab软件都是仿真软件，学生需要花大量的时间学习其使用方法，有时可能会本末倒置，学生把重点放在学习软件上，而不是利用仿真软件辅助学习。
VisualBasic（简称VB）是美国微软公司推出的可视化开发工具套件中的一个组件，是一种具有良好的图形用户界面的程序设计语言。基于VB技术开发的互动教学平台具有以下特点：[6，7]操作简单，互动性强，并可以脱离软件环境；突出互动性，即教师可以用该软件进行教学，学生亦可利用该软件进行模拟性实验。
根据VB技术特点和模拟电路特点，本文从两个方面阐述VB技术在模拟电路教学环节中的应用。
第一，提高型项目。这类教学在原有的实验箱上很难实现，必须采用专用设备，而且也很难在课堂上现场演示，而应用VB技术却轻而易举解决这些问题，并能有效地培养学生的分析问题和解决问题的能力。
第二，扩展型、设计型综合性项目。该方法最适合使用在创新实验实训室和学生的毕业论文中，它能较好地训练和培养学生电子产品开发能力和创性思维，从而提高学生的学习兴趣和激发他们的科技创新欲望，培养具有创新能力的高技能人才。
三、教学应用实例
基于VB技术开发的有源滤波工作仿真应用软件，如图1。该仿真软件只要有三大功能区组成：控制器、显示区和设置区。控制区位于软件左侧，主要用于功能控制；显示区占的空间最大，用于形象的显示波形；设置区用于设置参数，以适应不同波形的需求。主要操作过程如下：第一，根据演示需要设定演示时间长短：滑动横向滑块，设定基波曲线的显示范围从2pi-20pi。第二，根据负载特点，设置负载的谐波电流（图1右下角）：根据负载的谐波电流的各次谐波含量（相对基波幅值的相对值）。第三，点击右边控制按钮，显示模拟结果，如图2。
该模拟有源滤波器针对不同谐波负载的工作过程，可输出基波曲线、谐波曲线、畸变曲线和补偿曲线。基波曲线：50Hz的工频正弦曲线。谐波曲线：显示负载中所含有的总谐波电流曲线。可根据负载特点，设置各奇次谐波的相对基波的相对幅值，进行特定负载的总谐波电流模拟。畸变曲线：模拟的特定负载的电流波形。补偿曲线：有源电力滤波器针对特定负载滤波时，所输出的电流曲线。补偿电路：融合apF规格选型经验公式，可根据变压器额定容量、负荷率和补偿系数计算补偿电流，结合波形图形化显示，使学生对补偿电流的计算更直观。
四、结论
VB界面友好，操作简单，显示直观，效果良好，把VB技术应用到模拟电路教学中，是计算机技术与先进教育理念的有机结合。该仿真软件可用于电子类专业教学，实现虚拟技术辅助实训教学，解决大专院校实训设备短缺、实训效果不理想等问题，使学生更直观了解谐波干扰，提高学生学习积极性，培养学生动手实践能力和创新意识，更好完成学生职业能力培养。该软件已用于正德职业技术学院教学实践中，实际效果表明该软件有效提高了学生领悟能力，大幅提高了教学效果。
参考文献：
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[4]陈军，苟双全，李德奎，等.proteus仿真技术与模拟电路教学整合的实践探索[J].洛阳理工学院学报（自然科学版），2012，1（22）：86-90.
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[6]程静涛，梁美丽，娄丽萍.基于VB的互动教学软件开发的研究与实践[J].中国教育信息化，2011，（11）：41-44.
模拟电路篇9
【关键词】模拟电路故障诊断估计法
模拟电路故障诊断是电路分析理论中的一个前沿领域。它既不同于电路分析，也不属于电路综合的范畴。模拟电路故障诊断所研究的内容是当电路的拓扑结构已知，并在一定的电路激励下知道一部分电路的响应，求电路的参数，他是近代电路理论中新兴的第三个分支。但由于模拟电路中未发生故障的正常元件存在容差，其参数并不恰好等于额定值，而有一定的分散性，这给电路分析带来一定的模糊性。而且模拟电路常含有非线性元件，他的性能不仅因本身故障而改变，而且其他元件故障引起他的工作点移动时，也将造成其性能变化。因此模拟电路故障诊断的理论还不是十分成熟。
模拟电路发生了故障，就不能达到设计时所规定的功能和指标，这种电路称为故障电路。故障诊断就是要对电路进行一定的测试，从测试结果分析出故障。一般来讲，模拟电路故障诊断的方法可以分为估计法，测试前模拟法和测试后模拟法三大类。本文将对其中的估计法展开讨论。
估计法是一种近似法，这类方法一般只需较少的测量数据，采用一定的估计技术，估计出最可能发生故障的元件。这类方法又可分为确定法和概率法。确定法依据被测电路或系统的解析关系来判断最可能的故障元件，概率法是依据统计学原理决定电路或系统中各元件发生故障的概率，从而判断出最可能的故障元件。本文重点介绍确定法中的最小平方判据法。最小平方判据法又分为结合判据法和迭代法。
1.结合判据法：
设模拟电路含有m个不同的参数，对电路进行测量，得到m个不同的特性测量值，且m
如果电路中第i个元件发生故障，其参数为xi，其余各元件的参数都为额定值，那么任意一个点的测试值都可以表示为xi的函数：
yj=fj(Xi)=fj(x10，x20，…，xi，…xn0)j=1，23….m
其中，Xi为参数矢量，其中除第i个分量为xi外其余各分量为参数的额定值。于是有：
j=1，2，3，…，m(1.1)
对每一个参数都引入一个物理量s，s为特性偏差的平方和，于是对于参数i有：
i=1，2，3…，n(1.2)
当xi变动时，s也随之而改变。如果电路中只存在单故障，那么当xi等于故障参数的实际值时，特性值的测量值与计算值十分接近，特性偏差接近与零。此时表征特性偏差平方和的物理量si将最小。因此我们可以将si作为故障诊断的一种判据，我们将si的最小值定义为结合参数i的灵敏度因子。
如果电路中发生的单故障是偏离其额定值不大的软故障，特性值yi的计算值可以展开成泰勒级数：
(1.3)
式中额定参数矢量X0=[x10，x20…，xn0]’;参数增量矢量，为泰勒级数中大于一阶的高阶项，若电路中发生的是软故障，此项可以忽略不计。∣xi=xi0(i=1，2，3…n)，为特性j对特性i的灵敏度。发生单故障时，只有不等于零，所以
(1.4)
代入(1.2)式可得：
(1.5)
令求得：
(1.6)
于是可以求出结合参数i的灵敏度因子
(1.7)
测试前可先根据电路的额定参数计算出各灵敏度aji及各特性值的计算值yj0，测试后可以得到各特性的测量值gj，由上式可以直接求出灵敏度因子，从而确定故障发生点。
由前面的讨论我们可以总结出采用结合判据法进行故障诊断的具体步骤如下:
（1）先进行测试，从可及节点得到m个特性测量值。
（2）求得结合参数xi的灵敏度因子，即si的最小值，作为故障诊断的判据。
（3）在n个参数的灵敏度因子都求得之后，其中最小的灵敏度因子所对应的参数是最有可能发生了故障的参数。
结合判据法简单易行，所需的测量数据少，但是由于各元件的参数都存在一定的容差，各特性在测量时也存在一定的误差，这些都会影响判断的真实性。另外，从前面的分析我们可以看出这种方法只适合于参数变化不大的单、软故障的定位，而不适用于多故障的定位。
2.迭代法
我们在最小判据法的基础上进一步引申，找一个类似于灵敏度因子的判据，并计算使这个判据达到最小时的各个参数的值，即各个参数的实际值，然后与额定值进行比较，从而确定故障点，这样就可以用于多故障的定位。这就是迭代法的基本思路。
与结合判据法不同的是，迭代法对所有的参数都共用一个判据。令
(2.1)
其中，为特性测量值gj的方差。将yj=fj(X)在X0处按泰勒级数展开，如果不大，可忽略高次项，得
(2.2)
代入式(2.1)，得：
(2.3)
当s达到最小值时所对应的X＝X0+即为各参数的估计值，如果某些元件的参数估计值超过其容差范围，则可能为故障元件。
式(2.3)可以写成：
(2.4)
其中：
如果要求s的最小值，只需对式(2.4)求导，并令倒数为零，可得：
(2.5)
我们采用迭代法求解，首先设X的初值为X0，在X0处计算p，a，pa，
然后再由式(2.5)计算出，由式(2.4)计算出s，完成一个迭代过程。然后令X的新值为，在X1处计算p，a，pa，及s的值，如此循环下去，直到第k次满足时为止，此时对应的Xk就是所要求的参数估计值。
由此可以看出迭代法与我们前面所讨论的结合判据相比，测量值数必须要大于或等于参数的个数，它考虑了测量误差。另外，它能够估计出各个元件的参数值，可以用于多故障诊断，但计算量大。
3.总结：
本文主要介绍了模拟电路故障诊断方法中的估计法。这种方法只需要较少的测量数据，但诊断结果一般只是近似的。估计法中的大部分方法都适用于电路元件的故障定位，可用于诊断线性电路中的单个的软故障。其中很多方法还可用于多故障诊断，例如文中介绍的迭代法。
估计法只是一种比较传统的故障诊断方法，随着人们对这一领域研究的不断深入，已经出现了一些用于非线性模拟电路以及大规模网络的故障诊断方法，例如分解网络技术，人工智能技术等。故障诊断技术与计算机技术的结合也越来越密切，利用微型计算机和微处理器可使故障诊断更加快速可靠。
参考文献：
模拟电路篇10
关键词：探究式教学；模拟电路；教学改革
中图分类号：G642 ； ； ； ； ；文献标识码：a ； ； ； ； ；文章编号：1007-0079（2014）17-0060-02
模拟电路是电气信息类、自控类等专业在电子技术方面的一门技术基础课，它的任务是使学习者获得电子技术方面的基本理论、知识和技能，并培养学习者具备系统地分析、设计各种基本电子电路的能力。由于课程的抽象性、实践性和逻辑推理过程的严谨性，多年来大家普遍认为：模拟电路难教更难学，其教学改革一直受到重视，多次列入国家重点攻关项目、信息产业部及教育部的教改项目和重点建设课程。近几年，沈阳航空航天大学（以下简称“我校”）模拟电路授课以学生为本，转变观念，努力探索新型的课堂教学结构模式，并将问题探究式教学模式引入到模拟电路教学中，取得了良好的效果。下面笔者将就模拟电路教学目前存在的问题、探究式教学模式的特点以及在模拟电路教学中如何应用进行简要介绍。
一、模拟电路教学目前存在的问题
模拟电路对学生抽象思维能力、逻辑推理能力及动手能力的培养都有着重要作用，但一直以来，模拟电路教学处在一种十分尴尬的境地，学生学得稀里糊涂，教师也教得没有成就感。虽然信息技术进入学校后，促使教材组织、教学方式和教学方法发生了较大的变化，但总体来讲并没有从整体上发生变革，教学仍处于一种“教者发令，学者强应，身顺而心违”状态中，学生的思维活动没办法得到自由展现。这种“授―受”模式的知识型课堂具有教条化、模式化、单一化和静态化的弊端，由此导致教学过程中出现以下一些问题：仅以“教”为中心，以知识的传授为主要目的；重视学习者知识的接受与理解，但不重视知识建构和发现的方法；没有充分发挥各项信息技术作为教学工具和教学手段的巨大潜力。
而在此教学模式下“生产”出的学生也必然存在一系列无法忽视的问题：缺乏观察与主动思考，被动认知知识；学的知识不会用，不会用其分析实际问题；没有参与科技活动的热情。
可见，传统的教学模式并不能很好完成模拟电路课程所承担的培养任务，学生只会机械套用和简单重复。而不会去观察、分析、归纳和总结，缺乏内化知识的能力。在我校，模拟电路作为电子、计算机以及自动化等专业的技术基础课，为该类专业的后续若干课程提供理论支持，课程教与学的好坏直接影响到学生培养质量。但前几年的教学效果一直不是很理想，及格率不高（一般在70%左右，有时甚至低于60%），学生普遍对模拟电路存在畏难情绪，对电子知识的学习缺乏信心和兴趣。这一方面的原因是现在所面向的授课对象与扩招之前的学生相比已有很大变化，学生的个人意识和学习的被动性更强，而围绕在学生周围的外界诱惑却不断增加；另一方面则是授课教师仍然固守多年前的教学模式，没有根据对象的变化适时调整授课内容以及授课手段。虽然也适时施行了一些教学改革，比如采用多媒体授课、布置大作业、设置平时成绩等，但效果一直都不是很理想，因此有必要从根本上对模拟电路的教学模式进行改革创新。
二、探究式教学
探究式教学是在教师的启发诱导下，以学生为主体，自主学习和合作讨论为前提，以现行教材为基本探究内容，以学生周围世界和生活实际为参照对象，为学生提供充分自由表达、质疑、探究、讨论问题的机会，让学生通过多种解难释疑活动，将所学知识用于解决实际问题。通过学生的主动参与、亲身体验促进学生对知识的“动态建构”。[1，2]
探究式教学模式是在现代教育不断发展变革的潮流中，通过吸纳各种古代的和现代的教学模式的优点形成和发展起来的。早在我国古代就有“学起于思，思源于疑”的提法，相类似的有古希腊伟大的哲学家苏格拉底的“产婆术”。探究式教学的倡导者芝加哥伊利诺大学的萨其曼博士则指出：“探究是人类最基本的学习方法。”而被誉为“德国教师的教师”的第斯多惠也有一句至理名言：“一个坏的教师奉送真理，一个好的教师则教人发现真理。”
随着我国新一轮教学改革运动的开展，探究式教学已成为转变学生的学习方式、教师的教学观念与行为方式，以及培养学生创新精神和实践能力的切入口和落脚点。探究式教学以问题为载体，以探究为动力，把问题教学法和探究学习有机地融合在一起的教学模式。在探究教学中，教师是引导者，任务是启发诱导；学生是探究者。教师通过营造探究式情境激发学生的学习兴趣，使学生在问题情境中观察、分析、思考、总结、联想、判断，得出问题结论，培养观察能力，能提出问题、分析问题、解决问题。
总之，探究式教学式通过“提出问题、分析、解决问题、总结归纳”让学生经历一个探究的过程，不仅能调动学生积极参与，而且能培养学生的思维能力和创造能力。实践已经证明这种教学模式不但保护了学生的求知欲、探索欲，更保障了这种发现、探索活动能沿着一定的目标问题围绕一定的教学中心有序高效集中地进行。[3，4]
三、探究式教学在模拟电路教学中的应用
探究式教学不仅关注学生“知道什么”，更关注学生“怎样才能知道”，在“让学生自己学会并进而会学”方面下功夫，以下是笔者在模拟电路课程中实施探究式教学的一些具体措施与体会。
1.创建问题情境
中国古代就有“学贵知疑，小疑则小进，大疑则大进”的说法。探究式教学的首要任务就在于提出问题，创建情境。这就需要授课者根据教学目标的要求和教学的进度来确定，一旦确定了这个教学出发点或者说学习对象后，就可通过问题、任务等多种形式，使用适宜的教学手段来创设与此学习对象相关的学习情境，引导学生进入目标知识点的学习。对模拟电路来说，各类小型实用电子产品的设计、设计过程中出现的现象或故障都可以作为问题提出。比如五颜六色LeD的绚烂图片是引入二极管知识的合适选择；一个实用温度测试仪的设计是自然而然讲述放大和滤波内容的有益辅助；而在讲正弦波振荡时，一个基于RC正弦波振荡电路的电子琴设计必然也会引起学生的兴趣。另外收集格兰仕、英飞凌、华为等电子公司的模拟电路面试题，并根据授课内容适时抛给学生，也会戳中学生的兴奋点。另外，模拟电路课程的某些实验的仿真结果或实验录像也可带入课堂，创建一个讨论情境。比如讲述直流稳压电源时，可先在实验室将直流稳压电源的实验进行操作并制作成视频。然后通过录像演示提出问题：为什么交流电一步步变成了直流电？二极管和电容的作用是什么？然后通过分析，引出新的概念以及典型电路，并通过启发与讨论，探究不同器件的作用及工作原理。
2.制作“超越黑板”的课件
目前大多数多媒体授课的作用还只是简单地“利用黑板”，课件在一定程度上流于形式，干巴巴的大段文字、枯燥晦涩的算式、规规矩矩的电路图，势必造成学生的视觉疲劳和心理厌倦。如何使课件灵动起来，富于变化，“超越黑板”，这也是实施探究式教学的一大内容。“说百句不如走一步”，对于抽象难懂的模拟电路教学，一幅图片、一段动画或一个实验录像往往比通常的文字更能引起学生的兴趣，也更能激发学生的思维。因此有必要从探索的角度，利用各种信息技术，虚拟再现某些问题的提出、理论的形成和发展过程，引导学生进入问题，分析问题，进而使课堂教学有趣、有源、有理。比如在讲静态工作点（Q点）对放大电路性能的影响之前，可通过仿真演示或动画视频将不同Q点对应的输出波形演示给学生，让学生思考为什么在输入信号不变的情况下输出发生失真，进而引入Q点设置合理的必要性。而雪中送炭和火上浇油两则成语图片的引入，则对学生理解正反馈和负反馈的概念有一定助益。
3.设计扩展性作业
目前对学生的课后要求一般都是完成纸质的作业，学生对于这些问答题或计算题虽然也能去做，但很多都是抱着给老师完成任务的感觉，被动去做或去抄，这不光激活不了学生的思维火花，还慢慢侵蚀了学生的学习热情。实际上，笔者调查学生不爱写作业的原因时，“作业和上课讲得也差不多，会做了”“作业就是算呀算，太没意思”等原因是不少学生的心声，所以从根本上减少传统作业的“纯算”题所占比例，是解决学生不爱写作业的有力措施。这可根据教学内容，设计一些小问题，让学生课后通过查阅资料或设计实验完成作业。比如选择电阻时要考虑哪些问题？如何判断一个三极管的好坏？如何用运放设计一个放大倍数是10的放大器？LeD的工作原理？可调光台灯如何实现的？这些实用有趣的小问题既围绕课程内容，又有所扩展，且能提高学生思维的深度和广度，促进创造性思维的发展。
4.倡导激励性评价
传统知识性课堂的教学评价在本质上是“一把尺子”的评价，忽视了评价对于学生身心发展的激励作用。如何让学生能够从学习中得到喜悦和成就，从而激发学生内在的学习动机，也是探究式课堂教学过程中需要考虑的问题。笔者在教学实施过程中，感觉以下激励手段比较有效：第一，加大平时成绩比例。我校模拟电路课程的平时成绩占到30%，课堂发言、提问、实验等都计入平时成绩。第二，分组对抗。将学生分成5人一组，按组讨论发言，每两周对各组的表现进行一次评价，通过学生的集体荣辱感，达到激励学生学习的目的。第三，建立课程QQ群。通过网络建立起一个课后讨论研究的平台，拉近师生之间距离，使学生可以随时将自己的想法或疑惑反馈给老师。
四、教学效果
笔者从2012年起在参考班级的模拟电路课程中逐步引入探究式教学改革，从目前教学反馈来看效果还是比较好的。通过教学设计和探究式教学的开展使学生的学习积极性、独立思考能力、团队协作精神等诸多方面均得到提高。学生在课堂上积极主动地进行思考和回答问题，对学习充满了兴趣。另外，学生参与学科竞赛或科技实验项目的热情大大提高，近两年，学生自发组队参与校级和省级的大学生创新计划项目，部分学生提前自学单片机知识，每年模拟电路授课过程中（面向的是大二上学期的本科生），都有近20%学生去参与校电子设计大赛、飞思卡尔智能汽车大赛、电子鼠竞赛等学科竞赛，学生参与科研活动的能力和素质得到了极大的提高。
参考文献：
[1]韦钰，p.Rowell.探究式科学教育教学指导[m].北京：教育科学出版社，2005.
[2]张逢成.探究式教学中的问题设计[m].北京：中国矿业大学出版社，2011.