模拟电子电路

　　模拟电子电路是指用来对模拟信号进行传输、变换、处理、放大、测量和显示等工作的电路。模拟信号是指连续变化的电信号。模拟电子电路是电子电路的基础，它主要包括放大电路、信号运算和处理电路、振荡电路、调制和解调电路及电源等。

模拟电子电路的特点

　　模拟电子电路的电信号是连续变化的电量，其幅值的大小在一定范围内是任意的。所以要求电路要对这种信号不失真地进行放大或处理，因而对元器件及电路参数和外界条件的要求比较严格。例如放大电路中的半导体器件通常要工作在线性放大状态。

　　放大电路是模拟电子电路中Z基本的单元电路。放大电路一般包含具有非线性特性的三极管或集成放大器件，它们需要直流提供静态工作点，而被放大的是交流信号。所以，在模拟电子电路工作时，既有直流又有交流，既有线性元件工作又有非线性器件工作，既需要有静态分析又需要有动态分析。

模拟电子电路功能

　　①放大电路：用于信号的电压、电流或功率放大。

　　②滤波电路：用于信号的提取、变换或抗干扰。

　　③运算电路：完成信号的比例、加、减、乘、除、积分、微分、对数、指数等运算。

　　④信号转换电路：用于将电流信号转换成电压信号或将电压信号转换为电流信号、将直流信号转换为交流信号或将交流信号转换为直流信号、将直流电压转换成与之成正比的频率……

　　⑤信号发生电路：用于产生正弦波、矩形波、三角波、锯齿波。

　　⑥直流电源：将220V、50Hz交流电转换成不同输出电压和电流的直流电，作为各种电子线路的供电电源。

模拟电子电路的演变形成方法

　　1、功率放大电路的演变

　　功率放大电路提供给负载足够大的信号功率。在输人为正弦波且输出基本不失真的条件下，输出的功率是交流功率。电源提供的功率是直流功率，在一定的输出功率下，减小直流电源的功耗，可以提高电路的效率。

　　在输入信号控制下，功放是将电源的直流电变换成负载需要的信号功率的功率变换器，在变换期间功放管自身有较大的耗散功率而发热，因此，应加散热片，有时还要采取其他保护措施。要想提GX率，只能降低无用管耗，提高有用输出功率，为此功放的静态设置应在乙类或丙类状态。

　　如果电压由多级电压放大器提供时，则功放只承担电流的放大和良好的带负载能力，这正是已知基本共集电极电路的特点，为此功放可由此演变。扩大功率输出，改善输出管对称性，实行复合管互补对称输出，即产生准互补功放电路。

　　2、稳压电源电路的演变

　　直流稳压电源是电子设备的能源，他与功率放大器一样，要输出大功率，带动重负载工作。与功放不同，他是一个能源转换电路，即将电网交流电转换成直流电，在交流电网波动和负载变化时，要求直流电压十分稳定，这是他的特点，为此称为稳压电源，故此稳压环节是直流电源的核心，电路也较复杂。

　　电路的演变就从此谈起。该电路是电压负反馈，稳定输出电压，稳压电路直接由已知的射极跟随器组成电路。电压为交流电经整流和电容滤波后所得到的直流电压，稳压管的接人防止输人端交流电网的波动，使得基极有稳定的电压，射极跟随输出电也得到稳定，输出端防止负载的变化，利用该电路的电压负反馈，稳定输出电压。

　　其中变化的电压均由调整管压降大小承受，调整管与负载是串联的关系，故称串联型稳压电路。在串联型稳压电路中，调整管T因静态设置在甲类线性放大区，所以管耗大、效率低，为此提GX率，还是从类状态设法进行演变，不过本稳压电路不放大外来输入信号，只能设法令调整管工作在开关状态，以实现管耗减小。

　　3、其他形式的电路

　　同理可知，应用已知的基本共射极电路可以直接演变形成恒流源、有源负载和各种差分放大器。应用基本反馈电路可以组成各种运放的线性与非线性应用电路。

模拟电子电路在生活中的应用

　　模拟电子电路肯定已近在生活工作中被广泛地使用了。至于怎么应用的，应该说各有不同，例如为了让计算机的CPU工作就要给它一个直流稳压电源，这就需要稳压电路的设计，这就是一个模拟电子电路在生活中的应用了。再有手机充电也是类似的模拟电子电路。

　　在教科书关于模拟电子电路的，基本上都是关于放大的，这几乎完全是由于三极管或MOSFET等三端器件的特性决定的，其实放大也不过就是利用了三极管等IV特性曲线中具有大致恒流的特性，并以此来实现信号电压的放大功能，即使是功率放大也是基于于此。

　　毫无疑问，二端器件，例如电阻电容等是无法实行像三极管的放大功能的，所以只有三端器件利用三极管的基极或MOSFET栅极，具有的控制发射极或源极电流的能力实现了放大功能，而且只是利用了恒流源的特性。

　　既然三极管等三端器件具有放大功能，如何使其输出的电压稳定，则必定会是个问题，所以通过负反馈作用来稳定输出电压，就是模拟电子电路的另一个重要内容了，实施上放大和负反馈总是联系在一起的。没有负反馈就不会令输出电压稳定。这也就意味着模拟电子电路谈论的就是放大和负反馈。

模拟电子电路故障及故障诊断

　　一、模拟电子电路故障产生原因

　　模拟电路故障诊断技术发展比较缓慢和困难。主要原因有：

　　①在模拟电路中输入的激励信号以及电路输出的响应信号都是连续的，电路中的元件参数也是连续的，造成模拟电路故障的类型也比较复杂，实现的方法比较单一;

　　②模拟电路的参数不仅是连续的，还具有离散性，分析起来比较困难;

　　③模拟电路中大量存在非线性的问题;

　　④模拟电路的特性决定了电路存在反馈电路，进行仿真计算的复杂程度比较高;

　　⑤在故障的实际诊断工作中，测量的节点很少，得到的有效信息比较少，使得故障的分析比较困难。

　　这些原因使得故障诊断技术发展比较慢，投入了大量的研究费用，效果甚微。

　　二、模拟电子电路故障诊断特点

　　导致模拟电子电路故障诊断的难度在于以下几点：

　　1、信号输送的连续性

　　信号的输入与输出在时域上与电压幅度上的连续性是模拟电子电路的特性之一，虽然具有一定的优势，但却增加了故障诊断的难度，难以通过简单量化的方式去锁定故障部位。

　　2、实际电路元件参数的离散性

　　模拟电子电路区别于实际电路的重要一点在于后者的元件参数具有一定程度上的离散性，存在一定的容差从而影响到了故障诊断的难度，导致在诊断过程中存在模糊性，难以确定电路发生故障的准确位置。

　　3、模拟电子电路的非线性问题

　　由于模拟电子电路中包含了大量的非线性和反馈回路，致使在故障诊断中不得不面对诸多非线性的问题，直接增加了故障诊断的难度系数。

　　4、可供测量的电压节点少

　　模拟电子电路中可供测量的电压节点相对较少，也由此决定了测量的选择面较少，可供于判断故障相关信息的同理较少，导致故障诊断的难度较大，存在模糊性。

　　5、周围环境的影响与干扰

　　模拟电子电路受环境的影响较大，在输出响应过程中极易受到现场环境的影响，而受制作技术与工艺的影响不大。例如，周围环境的噪音、电磁波等均是极大的干扰因素。

　　综合以上分析，在模拟电子电路故障分析中因受到其自身特性的影响，尚不足以直接将成熟的数字电路故障诊断的方法嫁接到模拟电子电路的故障诊断中。为达到解决故障分析与维护问题的目的，需要进行针对化处理。

　　三、模拟电路的故障的诊断方法

　　1、测前模拟诊断法

　　测前模拟诊断法分为似然法和故障字典法，运用Z多的是故障字典法，基本思想是提取和综合电路在各种故障状态下的电路表现出来的故障特征，例如测量电路网络幅频特性，然后根据实际电路发生的故障和总结出来的故障特征进行对应。这样只需要在实际电路中找出故障类型就可以了。

　　随着模拟电路的发展，需要对电路进行静态和动态分析，故障字典法也适合于非线性电路中。由于在实际电路中存在噪声、容差等干扰因素，故障字典法主要用来解决单故障和硬故障。

　　2、测后模拟诊断法

　　测后模拟诊断法分为参数识别法和故障验证法。签注需要大量的诊断信息，然后根据模拟电路的结构，得出电路中元器件的参数，但是电路中的元件数量比较多，参数基本上为非线性方程，求解的工作量比较大。后者主要是通过少量的电路故障信息进行诊断，实施手段比较简单，应用前景比较傲好，研究的成果也比较多，主要是实现预测电子电路中可能存在的故障，然后根据测试数据进行验证预测是否准确。

　　通常电路故障的类型比较多，需要多次进行预测，工作量也比较大，这种诊断方法主要是如何减少预测的次数，和预测故障之后的验证工作量。

　　3、逼近法和人工智能技术

　　这两种诊断方法是介于测后模拟诊断法和测前模拟诊断法之间，主要包含测前的故障特性收集和处理以及测后故障的验证过程。这种方法的效率比较高。

　　逼近法包括电路故障的模拟优化法和概率统计法，是建立目标函数，估计出可能出现故障的元件，对于采用不同的目标函数，使用的处理方法也不同，使用频率坐高的Z小平方的迭代法和联合判别法、加权平方的L2近似法和范数Z小准则的准逆法。

　　这些方法都可以判断电路故障的位置，但是计算量都非常大，在实际运用中非常繁琐，需要简化故障诊断过程，减少故障的分析时间，以便更快地处理电路中的故障。