摘要：對系統(tǒng)可靠性和經濟性要求的提高使得模擬電路故障診斷的重要性日益凸顯。首先在介紹了模擬電路故障原因及分類的基礎上，詳細分析了模擬電路故障診斷的特點。針對傳統(tǒng)診斷方法的不足之處，介紹了基于人工智能和現(xiàn)代信息信號處理的現(xiàn)代故障診斷方法，包括專家系統(tǒng)診斷方法、神經網絡診斷方法、模糊診斷方法和基于核的診斷方法，同時系統(tǒng)地分析了每種方法的基本原理、優(yōu)缺點、研究進展和典型應用。最后探討了目前模擬電路故障診斷研究存在的問題和未來的發(fā)展方向。
關鍵詞：模擬電路；故障診斷；人工智能；機器學習；核方法

電子設備廣泛應用于航天航空、通信、測量、自動控制、醫(yī)療器械等各個領域，其運行環(huán)境多種多樣，如高溫、高電磁干擾、高濕度、高輻射和振動等，有時甚至會經歷兩個極端的變化過程(例如，從超高溫到超低溫)。越是惡劣的運行環(huán)境，就越是要求更高的可靠性，如核電設備的控制系統(tǒng)、衛(wèi)星的姿態(tài)控制系統(tǒng)等對于可靠性有著近乎苛刻的要求。這就要求我們不斷研究新的方法和技術，進一步提高電子設備的可靠性，在發(fā)生故障后能夠及時地檢測、隔離、診斷故障。通過對電路進行監(jiān)測、診斷并預測其發(fā)展趨勢，可確保我們采取不同的應對措施對其進行有效的保養(yǎng)或維修，使其始終處于安全、經濟、穩(wěn)定的運行狀態(tài)。
電子設備中的電路系統(tǒng)分為模擬電路和數(shù)字電路兩個部分，客觀世界信號的本質決定了模擬電路在電子設備中的不可替代性，因此即使在數(shù)字電路充分發(fā)展的今天，模擬電路仍然廣泛應用于科研、生產、生活的各領域。理論分析和長期的實際使用經驗均表明，模擬電路比數(shù)字電路更容易出現(xiàn)故障，因此模擬電路的可靠性決定了整個電子系統(tǒng)的可靠性。

1 模擬電路故障產生原因及分類
模擬電路故障可以定義為任何偏離元件標稱值，并且使得整個電路發(fā)生異常的現(xiàn)象。模擬電路產生故障的原因通常來自設計、制造和使用這3個階段。有些故障是由于元器件在設計過程中沒有考慮到特殊的工作環(huán)境造成的，如高溫、高輻射環(huán)境；有些故障是由于制造工藝缺陷造成的，如氧化厚度不足、封裝缺陷；有些故障是由于元器件使用時間過長造成的，如元器件老化、磨損等。
電路故障有多種不同的分類形式，通常是按照元件參數(shù)值偏離其標稱值的程度劃分為軟故障(Soft Faults)和硬故障(Hard Faults)兩類。軟故障是指元件的參數(shù)隨著時間或者環(huán)境條件的影響而偏離至不能允許的程度，從而導致了系統(tǒng)性能的異?；驉夯?。元件軟故障通常不會導致電路網絡拓撲結構的改變，大多不會對電路功能造成重要影響。硬故障又稱災難性故障，是指元件的參數(shù)突然發(fā)生很大的變化(如元件的短路、開路等)，從而導致系統(tǒng)嚴重失效，甚至完全癱瘓。硬故障是一種結構性的破壞，它破壞了電路的拓撲結構，使電路功能失效。硬故障從本質上可以看作是軟故障的某種特例，即元件參數(shù)變化的兩種極端情況：極大值(開路)和極小值(短路)。圖1為模擬電路故障所導致的系統(tǒng)性能參數(shù)的變化示意圖，不同應用場合其性能參數(shù)變化是不同的。

區(qū)分元件參數(shù)值偏離其容差范圍所引起的故障類型原則是：實際元件參數(shù)值是否大于其標稱值的10倍或者小于其標稱值的0．1倍。電路元件值的變化引起故障類型的變化示意圖如圖2所示。從圖中可以看到，當元件參數(shù)在之內時，認為是軟故障，在此之外則認為發(fā)生了硬故障，其中為元件的標稱值，為元件的容差范圍。

如果按照電路中同時發(fā)生故障元件的個數(shù)來劃分，還可以分為單故障(Single Fault)和多故障(Multiple Fauhs)兩種情況。通常單故障發(fā)生的概率在80％左右，發(fā)生多故障的概率較低。從故障在電路中隨時間的表現(xiàn)形式來看，可分為持久故障(短路、開路等)和間歇故障(接觸不良等)。