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1、Multisim 8 在电子电路故障诊断中的应用 雷 跃 谭永红摘 要 本文通过实例研究，将加拿大IIT公司最新推出的Multisim 8电路设计与仿真软件引入到电子电路故障的分析诊断中，概述应用Multisim 8对电子电路进行故障分析诊断的基本步骤和一般方法。Multisim 8具有庞大的元器件库、完备的虚拟仪器仪表、完善的分析方法和所有虚拟仪器仪表的使用数量都不受限制等强大功能和技术优势， Multisim 8在电子电路故障的分析诊断中展现了出色的应用效果和广阔的应用前景。关键词 仿真软件 电路故障 分析诊断 应用方法一、引言利用计算机现代仿真技术对电子电路进行故障分析诊断，能较方便地找
2、到损坏的元器件，排除电路故障，不时为电器设备电路故障分析处理的一种便捷有效的新方法。目前，用于电路仿真的EDA（电子设计自动化）工具有不少，但笔者认为，功能更完善，应用性更强的应该是加拿大IIT公司最新推出的Multisim 8电路设计与仿真软件。下面通过较为简单的应用实例，概括地介绍应用Multisim 8对电子电路进行故障分析诊断的方法。二、 应用Multisim 8进行故障分析诊断的基本步骤电子电路中某个元件损坏，电路功能必将发生变化，我们将电子电路丧失规定功能的现象称为电路故障。应用Multisim 8对电路故障进行分析诊断，应在初步分析故障并大致判断电路故障范围的基础上，用Multi
3、sim 8创建相关电路模块的仿真电路，以Multisim 8提供的虚拟仪器仪表对主要测试点及疑点元件进行仿真测试，然后，对各种测试数据作出分析判断，准确找出故障位置。一般情况下，应用Multisim 8进行故障分析诊断，可分为：分析电路故障范围、创建相关仿真电路、测试有关电路及元件和确定具体故障位置等4个步骤。三、应用Multisim 8诊断电子电路故障实例（一）电压串联负反馈电路的故障诊断在Multisim 8 中创建电压串联负反馈电路如图1 所示。其中，运算放大器是负反馈电路的推动级，反馈支路是由电阻R2、R3组成。该电路的输出电压为V0=1+Vi当电路正常工作时，用Multisim 8的
4、双踪示波器测量输入、输出波形如图 图1 电压串联负反馈电路2所示。输入信号和输出信号同相，输出幅度比输入幅度增大了100倍。用Multisim 8的动态探针测量各节电点的电压如图1所示：输入端（2点）信号电压的有效值为99.9Mv，输出端(6点)的信号电压的有效值为1.10V，运算放大器输出(4点)的信号电压有效值为1.87V，输入、输出信号频率均为100KHz。图1中，用Multisim 8的故障设置功能，加入相应元件的故障。单击Simulate/Auto Fault Option,弹出Auto Fault 的对话框。在其中可以设置元件故障，Multisim 8 提供了3种故障。 图2 电压
5、串联负反馈电路正常的输入与输出波形Open:将电路中的某个元件接入一个很大的电阻，使其开路。Short: 将电路中的某个元件接入一个很小的电阻，使其短路。Leak: 将电路中的某个元件并联接入一个电阻，新接入的电阻的大小由用户自己设置，使部分电流流过该并联电阻。另一种设置方法：双击要设置故障的元件，在Switch/fault对话框中可以设置所选元件故障，同样提供了Open、Short、Leak三种故障。假设信号源、负载和运算放大器正常,电路输出不正常，用Multisim 8的动态探针测量输出信号电压的峰-峰值为24.9nV很小,几乎为零。故障诊断如下：先断开运算放大器的输出，将一个振幅为1.9
6、V、频率为100kHz的信号源（电路正常时运算放大器输出信号）接到由NPN和PNP组成的乙类功率放大器的输入端，用动态探针测量功率放大器的输出端，测量结果如图3所示。从图3看出，电路输出信号电压的峰-峰值为10.7pV近似为零。初步判断Q1或Q2有故障。利用Multisim 8中的I-V特性仪测量Q1和Q2的好坏。I-V特性仪是Multisim 8中特有的虚拟仪表，专门用与测量二极管、晶体管、MOS管的伏安特性。测量时被测器件应从电路中隔离开来，线路连接如图4所示。图3 等效电路测量结果图4 I-V特性仪测量Q1和Q2线路连接图图5（a） I-V特性仪测量Q2的结果 图5 (b) I-V特性仪
7、测量Q1的结果从图5 (a)、（b）中看I-V特性仪测量的结果，说明Q2正常；Q1的一个PN结短路，用一个好的晶体管替换原来有故障的晶体管后，故障排除，电路输出恢复正常。（二）数字集成计数器电路的故障诊断数字集成电路是组成数字电路的基本单元。数字集成电路的故障不同，对数字电路的影响也不同。在图6 所示的数字集成计数器电路中，若信号源开路，则数码管显示为00；反之，若数码管显示为00，则不一定是信号源发生故障。图6是运用Multisim 8的故障设置功能，将以零有效的66进制递减计数器数设置为码管显示00的故障现象。图6 数码管显示00的故障电路Multisim 8的虚拟仪器库中提供有对于数字逻
8、辑电路进行测试的常用仿真仪器，例如，字信号发生器能产生32位同步逻辑信号，逻辑分析仪可以同步记录和显示16路逻辑信号等。图6 数码管显示00的故障电路的故障诊断过程，用流程图说明如图7所示。整个故障诊断操作过程，可通过点击鼠标在Multisim 中轻松完成。 数码管显示在Multisim8仿真电路中将数码管与电路断开用Multisim8的字信号发生器激励数码管数码工作不正常数码管工作正常更换数码管动态探针显示正常动态探针显示零用Multisim8的逻辑分析仪检查两片74LS190N用Multisim8的动态探针测试信号源信号源故障时钟输入正常，两片74LS192的输出端QA、QB、QC、QD均
9、为零，可推断个位芯片有故障。打开个位74LS190N属性对话框的Fault标签页，发现74LS190N的CLK设置为开路。将CLK设置为无故障后，计数器工作恢复正常。图7 数码管显示00的故障诊断流程图四、结束语以上通过两个比较简单的电路实例，介绍了应用Multisim 8 电路设计与仿真软件对电子电路进行故障分析诊断的基本方法。 由于Multisim 8 有庞大的元器件库和19种虚拟仪器仪表及完善的分析方法供选择使用，并且所有虚拟仪器仪表的使用数量都不受限制，使得用户可以根据需要，方便地设计仿真电路并进行针对性的多种测试；所以，Multisim 8 电路设计与仿真软件可以帮助我们对大多数比较
10、复杂的电路故障进行快速有效的分析诊断。可以肯定的说，熟练掌握Multisim 8 电路设计与仿真软件，应用Multisim8 电路设计与仿真软件对电子电路进行故障分析诊断，将会给我们在分析诊断比较复杂的电路故障及资料不全的电器故障时带来极大的方便；同时，随着仿真技术应用的逐步推广，它将会很快成为对电子电路进行故障分析诊断的一种重要手段和有效方法。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，20042 熊伟，侯传教，梁青，等. Multisim7电路设计及仿真应用M，北京：清华大学出版社，20053 王冠华，王伊娜. Multisim 8电路设计及应用M，北京：国防工业出版社，20064 周凯，郝文化. EWB虚拟电子实验-Multisim7&Ultiboard7电子电路设计与应用M，北京：电子工业出版社，20055 李忠波，袁宏，等. 电子设计与仿真技术M，北京：机械工业出版社，20046 井涛，李树彪. COM在智能测量仪器中应用J，电子测量技术， 2005（6）7 胡春华，樊锐. 基于虚拟仪器电路在线测试系统J，电子测量技术，2002（6）8 王萍， 陈星. 远程故障诊断软件设计J，电子测量技术，2004（6） （原刊于电子测量技术2007年第7期）
