模擬電子電路是指用來(lái)對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行傳輸、變換、處理、放大、測(cè)量和顯示等工作的電路。模擬信號(hào)是指連續(xù)變化的電信號(hào)。模擬電子電路是電子電路的基礎(chǔ)，它主要包括放大電路、信號(hào)運(yùn)算和處理電路、振蕩電路、調(diào)制和解調(diào)電路及電源等。

模擬電子電路的電信號(hào)是連續(xù)變化的電量，其幅值的大小在一定范圍內(nèi)是任意的。所以要求電路要對(duì)這種信號(hào)不失真地進(jìn)行放大或處理，因而對(duì)元器件及電路參數(shù)和外界條件的要求比較嚴(yán)格。例如放大電路中的半導(dǎo)體器件通常要工作在線性放大狀態(tài)。

放大電路是模擬電子電路中最基本的單元電路。放大電路一般包含具有非線性特性的三極管或集成放大器件，它們需要直流提供靜態(tài)工作點(diǎn)，而被放大的是交流信號(hào)。所以，在模擬電子電路工作時(shí)，既有直流又有交流，既有線性元件工作又有非線性器件工作，既需要有靜態(tài)分析又需要有動(dòng)態(tài)分析。

①放大電路：用于信號(hào)的電壓、電流或功率放大。

②濾波電路：用于信號(hào)的提取、變換或抗干擾。

③運(yùn)算電路：完成信號(hào)的比例、加、減、乘、除、積分、微分、對(duì)數(shù)、指數(shù)等運(yùn)算。

④信號(hào)轉(zhuǎn)換電路：用于將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)或?qū)㈦妷盒盘?hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)、將直流信號(hào)轉(zhuǎn)換為交流信號(hào)或?qū)⒔涣餍盘?hào)轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)、將直流電壓轉(zhuǎn)換成與之成正比的頻率……

⑤信號(hào)發(fā)生電路：用于產(chǎn)生正弦波、矩形波、三角波、鋸齒波。

⑥直流電源：將220V、50Hz交流電轉(zhuǎn)換成不同輸出電壓和電流的直流電，作為各種電子線路的供電電源。

1、功率放大電路的演變

功率放大電路提供給負(fù)載足夠大的信號(hào)功率。在輸人為正弦波且輸出基本不失真的條件下，輸出的功率是交流功率。電源提供的功率是直流功率，在一定的輸出功率下，減小直流電源的功耗，可以提高電路的效率。

在輸入信號(hào)控制下，功放是將電源的直流電變換成負(fù)載需要的信號(hào)功率的功率變換器，在變換期間功放管自身有較大的耗散功率而發(fā)熱，因此，應(yīng)加散熱片，有時(shí)還要采取其他保護(hù)措施。要想提高效率，只能降低無(wú)用管耗，提高有用輸出功率，為此功放的靜態(tài)設(shè)置應(yīng)在乙類或丙類狀態(tài)。

如果電壓由多級(jí)電壓放大器提供時(shí)，則功放只承擔(dān)電流的放大和良好的帶負(fù)載能力，這正是已知基本共集電極電路的特點(diǎn)，為此功放可由此演變。擴(kuò)大功率輸出，改善輸出管對(duì)稱性，實(shí)行復(fù)合管互補(bǔ)對(duì)稱輸出，即產(chǎn)生準(zhǔn)互補(bǔ)功放電路。

2、穩(wěn)壓電源電路的演變

直流穩(wěn)壓電源是電子設(shè)備的能源，他與功率放大器一樣，要輸出大功率，帶動(dòng)重負(fù)載工作。與功放不同，他是一個(gè)能源轉(zhuǎn)換電路，即將電網(wǎng)交流電轉(zhuǎn)換成直流電，在交流電網(wǎng)波動(dòng)和負(fù)載變化時(shí)，要求直流電壓十分穩(wěn)定，這是他的特點(diǎn)，為此稱為穩(wěn)壓電源，故此穩(wěn)壓環(huán)節(jié)是直流電源的核心，電路也較復(fù)雜。

電路的演變就從此談起。該電路是電壓負(fù)反饋，穩(wěn)定輸出電壓，穩(wěn)壓電路直接由已知的射極跟隨器組成電路。電壓為交流電經(jīng)整流和電容濾波后所得到的直流電壓，穩(wěn)壓管的接人防止輸人端交流電網(wǎng)的波動(dòng)，使得基極有穩(wěn)定的電壓，射極跟隨輸出電也得到穩(wěn)定，輸出端防止負(fù)載的變化，利用該電路的電壓負(fù)反饋，穩(wěn)定輸出電壓。

其中變化的電壓均由調(diào)整管壓降大小承受，調(diào)整管與負(fù)載是串聯(lián)的關(guān)系，故稱串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。在串聯(lián)型穩(wěn)壓電路中，調(diào)整管T因靜態(tài)設(shè)置在甲類線性放大區(qū)，所以管耗大、效率低，為此提高效率，還是從類狀態(tài)設(shè)法進(jìn)行演變，不過(guò)本穩(wěn)壓電路不放大外來(lái)輸入信號(hào)，只能設(shè)法令調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)管耗減小。

3、其他形式的電路

同理可知，應(yīng)用已知的基本共射極電路可以直接演變形成恒流源、有源負(fù)載和各種差分放大器。應(yīng)用基本反饋電路可以組成各種運(yùn)放的線性與非線性應(yīng)用電路。

模擬電子電路肯定已近在生活工作中被廣泛地使用了。至于怎么應(yīng)用的，應(yīng)該說(shuō)各有不同，例如為了讓計(jì)算機(jī)的CPU工作就要給它一個(gè)直流穩(wěn)壓電源，這就需要穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)，這就是一個(gè)模擬電子電路在生活中的應(yīng)用了。再有手機(jī)充電也是類似的模擬電子電路。

在教科書關(guān)于模擬電子電路的，基本上都是關(guān)于放大的，這幾乎完全是由于三極管或MOSFET等三端器件的特性決定的，其實(shí)放大也不過(guò)就是利用了三極管等IV特性曲線中具有大致恒流的特性，并以此來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)電壓的放大功能，即使是功率放大也是基于于此。

毫無(wú)疑問(wèn)，二端器件，例如電阻電容等是無(wú)法實(shí)行像三極管的放大功能的，所以只有三端器件利用三極管的基極或MOSFET柵極，具有的控制發(fā)射極或源極電流的能力實(shí)現(xiàn)了放大功能，而且只是利用了恒流源的特性。

既然三極管等三端器件具有放大功能，如何使其輸出的電壓穩(wěn)定，則必定會(huì)是個(gè)問(wèn)題，所以通過(guò)負(fù)反饋?zhàn)饔脕?lái)穩(wěn)定輸出電壓，就是模擬電子電路的另一個(gè)重要內(nèi)容了，實(shí)施上放大和負(fù)反饋總是聯(lián)系在一起的。沒(méi)有負(fù)反饋就不會(huì)令輸出電壓穩(wěn)定。這也就意味著模擬電子電路談?wù)摰木褪欠糯蠛拓?fù)反饋。

一、模擬電子電路故障產(chǎn)生原因

模擬電路故障診斷技術(shù)發(fā)展比較緩慢和困難。主要原因有：

①在模擬電路中輸入的激勵(lì)信號(hào)以及電路輸出的響應(yīng)信號(hào)都是連續(xù)的，電路中的元件參數(shù)也是連續(xù)的，造成模擬電路故障的類型也比較復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)的方法比較單一;

②模擬電路的參數(shù)不僅是連續(xù)的，還具有離散性，分析起來(lái)比較困難;

③模擬電路中大量存在非線性的問(wèn)題;

④模擬電路的特性決定了電路存在反饋電路，進(jìn)行仿真計(jì)算的復(fù)雜程度比較高;

⑤在故障的實(shí)際診斷工作中，測(cè)量的節(jié)點(diǎn)很少，得到的有效信息比較少，使得故障的分析比較困難。

這些原因使得故障診斷技術(shù)發(fā)展比較慢，投入了大量的研究費(fèi)用，效果甚微。

二、模擬電子電路故障診斷特點(diǎn)

導(dǎo)致模擬電子電路故障診斷的難度在于以下幾點(diǎn)：

1、信號(hào)輸送的連續(xù)性

信號(hào)的輸入與輸出在時(shí)域上與電壓幅度上的連續(xù)性是模擬電子電路的特性之一，雖然具有一定的優(yōu)勢(shì)，但卻增加了故障診斷的難度，難以通過(guò)簡(jiǎn)單量化的方式去鎖定故障部位。

2、實(shí)際電路元件參數(shù)的離散性

模擬電子電路區(qū)別于實(shí)際電路的重要一點(diǎn)在于后者的元件參數(shù)具有一定程度上的離散性，存在一定的容差從而影響到了故障診斷的難度，導(dǎo)致在診斷過(guò)程中存在模糊性，難以確定電路發(fā)生故障的準(zhǔn)確位置。

3、模擬電子電路的非線性問(wèn)題

由于模擬電子電路中包含了大量的非線性和反饋回路，致使在故障診斷中不得不面對(duì)諸多非線性的問(wèn)題，直接增加了故障診斷的難度系數(shù)。

4、可供測(cè)量的電壓節(jié)點(diǎn)少

模擬電子電路中可供測(cè)量的電壓節(jié)點(diǎn)相對(duì)較少，也由此決定了測(cè)量的選擇面較少，可供于判斷故障相關(guān)信息的同理較少，導(dǎo)致故障診斷的難度較大，存在模糊性。

5、周圍環(huán)境的影響與干擾

模擬電子電路受環(huán)境的影響較大，在輸出響應(yīng)過(guò)程中極易受到現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的影響，而受制作技術(shù)與工藝的影響不大。例如，周圍環(huán)境的噪音、電磁波等均是極大的干擾因素。

綜合以上分析，在模擬電子電路故障分析中因受到其自身特性的影響，尚不足以直接將成熟的數(shù)字電路故障診斷的方法嫁接到模擬電子電路的故障診斷中。為達(dá)到解決故障分析與維護(hù)問(wèn)題的目的，需要進(jìn)行針對(duì)化處理。

三、模擬電路的故障的診斷方法

1、測(cè)前模擬診斷法

測(cè)前模擬診斷法分為似然法和故障字典法，運(yùn)用最多的是故障字典法，基本思想是提取和綜合電路在各種故障狀態(tài)下的電路表現(xiàn)出來(lái)的故障特征，例如測(cè)量電路網(wǎng)絡(luò)幅頻特性，然后根據(jù)實(shí)際電路發(fā)生的故障和總結(jié)出來(lái)的故障特征進(jìn)行對(duì)應(yīng)。這樣只需要在實(shí)際電路中找出故障類型就可以了。

隨著模擬電路的發(fā)展，需要對(duì)電路進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析，故障字典法也適合于非線性電路中。由于在實(shí)際電路中存在噪聲、容差等干擾因素，故障字典法主要用來(lái)解決單故障和硬故障。

2、測(cè)后模擬診斷法

測(cè)后模擬診斷法分為參數(shù)識(shí)別法和故障驗(yàn)證法。簽注需要大量的診斷信息，然后根據(jù)模擬電路的結(jié)構(gòu)，得出電路中元器件的參數(shù)，但是電路中的元件數(shù)量比較多，參數(shù)基本上為非線性方程，求解的工作量比較大。后者主要是通過(guò)少量的電路故障信息進(jìn)行診斷，實(shí)施手段比較簡(jiǎn)單，應(yīng)用前景比較傲好，研究的成果也比較多，主要是實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)電子電路中可能存在的故障，然后根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證預(yù)測(cè)是否準(zhǔn)確。

通常電路故障的類型比較多，需要多次進(jìn)行預(yù)測(cè)，工作量也比較大，這種診斷方法主要是如何減少預(yù)測(cè)的次數(shù)，和預(yù)測(cè)故障之后的驗(yàn)證工作量。

3、逼近法和人工智能技術(shù)

這兩種診斷方法是介于測(cè)后模擬診斷法和測(cè)前模擬診斷法之間，主要包含測(cè)前的故障特性收集和處理以及測(cè)后故障的驗(yàn)證過(guò)程。這種方法的效率比較高。

逼近法包括電路故障的模擬優(yōu)化法和概率統(tǒng)計(jì)法，是建立目標(biāo)函數(shù)，估計(jì)出可能出現(xiàn)故障的元件，對(duì)于采用不同的目標(biāo)函數(shù)，使用的處理方法也不同，使用頻率坐高的最小平方的迭代法和聯(lián)合判別法、加權(quán)平方的L2近似法和范數(shù)最小準(zhǔn)則的準(zhǔn)逆法。

這些方法都可以判斷電路故障的位置，但是計(jì)算量都非常大，在實(shí)際運(yùn)用中非常繁瑣，需要簡(jiǎn)化故障診斷過(guò)程，減少故障的分析時(shí)間，以便更快地處理電路中的故障。