Multisim 8 在電子電路故障診斷中的應(yīng)用

Multisim8在電子電路故障診斷中的應(yīng)用雷躍譚永紅［摘要］本文通過實例研究，將加拿大IIT公司最新推出的Multisim8電路設(shè)計與仿真軟件引入到電子電路故障的分析診斷中，概述應(yīng)用Multisim8對電子電路進行故障分析診斷的基本步驟和一般方法。Multisim8具有龐大的元器件庫、完備的虛擬儀器儀表、完善的分析方法和所有虛擬儀器儀表的使用數(shù)量都不受限制等強大功能和技術(shù)優(yōu)勢，Multisim8在電子電路故障的分析診斷中展現(xiàn)了出色的應(yīng)用效果和廣闊的應(yīng)用前景。［關(guān)鍵詞］仿真軟件電路故障分析診斷應(yīng)用方法一、 引言利用計算機現(xiàn)代仿真技術(shù)對電子電路進行故障分析診斷，能較方便地找到損壞的元器件，排除電路故障，不時為電器設(shè)備電路故障分析處理的一種便捷有效的新方法。目前，用于電路仿真的EDA（電子設(shè)計自動化）工具有不少，但筆者認為，功能更完善，應(yīng)用性更強的應(yīng)該是加拿大IIT公司最新推出的Multisim8電路設(shè)計與仿真軟件。下面通過較為簡單的應(yīng)用實例，概括地介紹應(yīng)用Multisim8對電子電路進行故障分析診斷的方法。二、 應(yīng)用Multisim8進行故障分析診斷的基本步驟電子電路中某個元件損壞，電路功能必將發(fā)生變化，我們將電子電路喪失規(guī)定功能的現(xiàn)象稱為電路故障。應(yīng)用Multisim8對電路故障進行分析診斷，應(yīng)在初步分析故障并大致判斷電路故障范圍的基礎(chǔ)上，用Multisim8創(chuàng)建相關(guān)電路模塊的仿真電路，以Multisim8提供的虛擬儀器儀表對主要測試點及疑點元件進行仿真測試，然后，對各種測試數(shù)據(jù)作出分析判斷，準確找出故障位置。一般情況下，應(yīng)用Multisim8進行故障分析診斷，可分為：分析電路故障范圍、創(chuàng)建相關(guān)仿真電路、測試有'Em[I：1.87V'Em[I：1.87VW-834mVVftJ-p)：3.08VVCrms):1.10V沖c):5.56mVI:-8.34mAIQj-p):30.8eEl(rms):11.0mAl(dc):55.6uAFreq.:1DDkHz100mV100kHzl(rms):3.87mAl(dc):-2.40mAFreq.:1DDkHz三、應(yīng)用Multisim8診斷電子電路故障實例（一）電壓串聯(lián)負反饋電路的故障診斷在Multisim8中創(chuàng)建電壓串聯(lián)負反饋電路如圖1所示。其中，運算放大器是負反饋電路的推動級，反饋支路是由電阻R2、R3組成。該電路的輸出電壓為V=〔1+%）XV0Ri當(dāng)電路正常工作時，用Multisim8的雙蹤示波器測量輸入、輸出波形如圖圖1電壓串聯(lián)負反饋電路

Oscilloscope—XSC12所示。輸入信號和輸出信號同相，輸出幅度比輸入幅度增大了100倍。用Multisim8的動態(tài)探針測量各節(jié)電點的電壓如圖1所示：輸入端（2點）信號電壓的有效值為Oscilloscope—XSC199.9Mv，輸出端（6點）的信號電壓的有效值為1.10V，運算放大器輸出（4點）的信號電壓有效值為1.87V，輸入、輸出信號頻率均為100KHz。加入相應(yīng)元件的故障。單擊Simulate/AutoFaultOption,彈出AutoFault的對話框。在其中可以設(shè)置元件故障，Multisim8提供了T2-T1UrrieCh3nnel_Aus -11D.366mVus -111.732mV50.000us -1.365mVChannelA加入相應(yīng)元件的故障。單擊Simulate/AutoFaultOption,彈出AutoFault的對話框。在其中可以設(shè)置元件故障，Multisim8提供了T2-T1UrrieCh3nnel_Aus -11D.366mVus -111.732mV50.000us -1.365mVChannelACh3nnel_B-1.144V-1.143V1.142mV圖2電壓串聯(lián)負反饋電路正常的輸入與輸出波形^n廠FY5TAddB/AlA'BOpen:將電路中的某個元件接入一個很大的電阻，使其I^00mWDh:ChannelB:cale12'^Div1position 耳—AC」D|D~二|◎-Trigger—Level[ci Fv—15.DV15.0VI:15DmAl(p-p):3.31uAl(rms):150mAl(dc):150mAFreq.:1.0DkHz15.DV15.0VI:15DmAl(p-p):3.31uAl(rms):150mAl(dc):150mAFreq.:1.0DkHz100mV0100kHzShort:將電路中的某個元件接入一個很小的電阻，使其短路。Leak:將電路中的某個元件并聯(lián)接入一個電阻，新接入的電阻的大小由用戶自己設(shè)置，使部分電流流過該并聯(lián)電阻。另一種設(shè)置方法：雙擊要設(shè)置故障的元件，在Switch/fault對話框中可以設(shè)置所選元件故障，同樣提供了Open、Short、Leak三種故障。假設(shè)信號源、負載和運算放大器正常，電路輸出不正常，用Multisim8的動態(tài)探針測量輸出信號電壓的峰-峰值為24.9nV很小，幾乎為零。故障診斷如下：先斷開運算放大器的輸出，將一個振幅為1.9V、頻率為100kHz的信號源（電路正常時運算放大器輸出信號）接到由NPN和PNP組成的乙類功率放大器的輸入端，用動態(tài)探針測量功率放大器的輸出端，測量結(jié)果如圖3所示。從圖3看出，電路輸出信號電壓的峰-峰值為10.7pV近似為零。初步判斷Q1或Q2有故障。利用Multisim8中的I-V特性儀測量Q1和Q2的好壞。I-V特性儀是Multisim8中特有的虛擬儀表，專門用與測量二極管、晶體管、MOS管的伏安特性。測量時被測器件應(yīng)從電路中隔離開來，線路連接如圖4所示。

vcc2R410kD1 VA~nlOOkHzODe^3等效電路測量結(jié)果BJT_PNP_VIRTdiOR11OOL<?VoltageRange(V)=Components:mAmACurrentRangedLog||~~Un~vcc2R410kD1 VA~nlOOkHzODe^3等效電路測量結(jié)果BJT_PNP_VIRTdiOR11OOL<?VoltageRange(V)=Components:mAmACurrentRangedLog||~~Un~FpSij.QLilI|-SS.!j11圖5(a)I-V特性儀測量Q2的結(jié)果圖5(b)I-V特性儀測量Q1的結(jié)果從圖5(a)、(b)中看I-V特性儀測量的結(jié)果，說明Q2正常；Q1的一個PN結(jié)短路，用一個好的晶體管替換原來有故障的晶體管后，故障排除，電路輸出恢復(fù)正常。'(二)數(shù)字集成計數(shù)器電路的故障診斷數(shù)字集成電路是組成數(shù)字電路的基本單元。數(shù)字集成電路的故障不同，對數(shù)字電路的影響也不同。在圖6所示的數(shù)字集成計數(shù)器電路中，若信號源開路，則數(shù)碼管顯示為00；反之，若數(shù)碼管顯示為00，則不一定是信號源發(fā)生故障。圖6是運用Multisim8的故障設(shè)置功能，將以零有效的66進制遞減計

時鐘輸入正常，兩片74LS192的輸出端Q、Qr、Q、Q均為零，可推斷個位芯片有故障？B、C 、D …—— ’-1vccE4 I4i

4' 5VCDHEX40XLA1U3A-f-1074LS00N74LS0BN_n_◎BQECU1QCDQB■■■■CTEB.■.■LOAD：=■CLK—Jd' TltSOBNvccE4 I4i

4' 5VCDHEX40XLA1U3A-f-1074LS00N74LS0BN_n_◎BQECU1QCDQB■■■■CTEB.■.■LOAD：=■CLK—Jd' TltSOBNrvccVCC|5V *-13_圖61?-A■jABQECQCdU2QI'■■■■CTEB.■.■LOAD■■■■11/Li ■■■■ECO：=■CLK<--HL<——3—1U14ruI1kHz5VVDVM>p):0VM：rms):DVM：dc):0VI:0Al(p-p)：0Al(rms):DAl(dc):0AFreq.:-E-Multisim&4的虛擬儀器庫中提供有對于數(shù)字邏輯電路進行測試的常用仿真儀器，例如，字信發(fā)生器能產(chǎn)生32位同步邏輯信e—號，號等。圖6數(shù)碼管邏輯分析儀可以同步記錄和顯示16路邏輯信顯示00的故障電路的故障診斷過程，用流程圖說明如圖7所示。整個故障診斷操作過程，可通過點擊鼠標在Multisim中輕松完成。打開個位74LS190N屬性對話框的Fault標簽頁，發(fā)現(xiàn)74LS190N的CLK設(shè)置為開路。將CLK設(shè)置為無故障后，計數(shù)器工作恢復(fù)正常。圖7數(shù)碼管顯示00的故障診斷流程圖四、結(jié)束語以上通過兩個比較簡單的電路實例，介紹了應(yīng)用Multisim8電路設(shè)計與仿真軟件對電子電路進行故障分析診斷的基本方法。由于Multisim8有龐大的元器件庫和19種虛擬儀器儀表及完善的分析方法供選擇使用，并且所有虛擬儀器儀表的使用數(shù)量都不受限制，使得用戶可以根據(jù)需要，方便地設(shè)計仿真電路并進行針對性的多種測試；所以，Multisim8電路設(shè)計與仿真軟件可以幫助我們對大多數(shù)比較復(fù)雜的電路故障進行快速有效的分析診斷?？梢钥隙ǖ恼f，熟練掌握Multisim8電路設(shè)計與仿真軟件，應(yīng)用Multisim8電路設(shè)計與仿真軟件對電子電路進行故障分析診斷，將會給我們在分析診斷比較復(fù)雜的電路故障及資料不全的電器故障時帶來極大的方便；同時，隨著仿真技術(shù)應(yīng)用的逐步推廣，它將會很快成為對電子電路進行故障分析診斷的一種重要手段和有效方法。參考文獻［1］ 朱大奇.電子設(shè)備故障診斷原理與實踐［M］，北京：電子工業(yè)出版社，2004［2］ 熊偉，侯傳教，梁青，等.Multisim7電路設(shè)計及仿真應(yīng)用［M］，北京：清華大學(xué)出版社，2005［3］ 王冠華，王伊娜.Multisim8電路設(shè)計及應(yīng)用［M］，北京：國防工業(yè)出版社，2006［4］ 周凱，郝文化.EWB虛擬電子實驗一--Multisim7&