李靖

（湖南水利水電職業(yè)技術學院 湖南省長沙市 410100）

電路是指由金屬導線和電氣、電子部件組成的導電回路，電路的分析主要目的是測試功能與進行故障診斷。一般分析與測試中首先要了解電路原理圖，然后根據(jù)原理圖與電路板，了解電路中每個元器件的方法、功能，然后再進行電路板分析。在分析過程中可以將電路板劃分為多個模塊，分別進行測試，以此提升測試質(zhì)量與效率。在自動化技術應用到電路分析中，有效避免傳統(tǒng)電路測試的不足，提高自動化程度與測試精確度。

1 電路分析的目標

首先，分析電路的目的，通過該方法實踐分析能力，并對探索研究分析的能力進行提高。

（1）對基本的測量方法進行學習和掌握。主要包含測量電流電壓、測量伏安特性、測量阻抗、測量電路頻率特性等。

（2）對分析技能進行初步掌握，包含對儀器進行正確的選擇，對分析程序進行合理地制定，對分析中的現(xiàn)象進行正確的觀察和判斷，讀數(shù)精確，處理分析數(shù)據(jù)和分析誤差，并對分析報告進行詳細地編寫等。電能表等常用電氣分析儀器，學會使用示波器、信號發(fā)生器、交流毫伏表、穩(wěn)壓器等電子設備。

（3）掌握電路圖，學會正確布線連接和分析電路，能夠分析和消除分析故障的現(xiàn)象，分析結果。

（4）掌握一些電路的設計，通過分析手段，對一些定理和結論進行驗證。

（5）要求學會仿真分析，并且根據(jù)要求進行分析。

（6）分析預演（包括制作仿真結果）、課后分析、分析報告 （主要包括對實際數(shù)據(jù)進行分析、對比仿真分析）三個階段。

2 電路分析的方法

2.1 采用多媒體分析方法

多媒體分析方法可以在電路分析課程中應用，值得對此進行研究。作為具有很強理論性的一門課程，電路分析中應用該方法，會導致與老師的思維不同步，因此，現(xiàn)在的分析方法仍然主要是手工。但電路分析實驗課，沒有該顧慮，可以采用多媒體分析方法。

（1）在電路分析實驗課程中，理論公式推導不會大量出現(xiàn)。進行實驗之前，學生對與實驗有關聯(lián)的理論知識已經(jīng)進行了系統(tǒng)的學習，對于實驗原理的介紹，尤其是對實驗的原理的驗證，通常都是一個復習所學知識的過程。

（2）多媒體分析方法的優(yōu)點很多，可以提供較大的信息量、生動的圖像、圖文并舉，使得實驗人員的接受程度很高，且容易掌握。因此該方法，契合了了實驗的基本要求——直觀。

2.2 分析方法采用軟硬件結合的方式

電路分析以及實驗分析的傳統(tǒng)方法通常采用的是利用實驗室設備來搭建電子電路，之后測量并驗證該電路。每個人掌握理論知識的程度不同，動手分析的能力也不同，因此會有很多問題出現(xiàn)，甚至還存在損壞實驗設備的風險。軟硬件相結合的方式，是解決該問題的良方。有的實驗難度較大，仿真調(diào)試就成為一件利器，利用仿真軟件對電路參數(shù)進行設置，然后對其進行物理驗證。仿真分析可以讓學生在實操之前，全面了解實驗過程和內(nèi)容，避免誤操作，降低風險。另外，電子仿真軟件可以動態(tài)觀測電路效果，提高實驗過程的直觀性?，F(xiàn)在應用廣泛的仿真軟件有EWB、MulitiSim等，其中擁有強大的電子元器件庫，并且含有各種虛擬儀器，便利性強。由于不受時間空間限制，仿真分析可以隨時反復進行。

2.3 對設計性實驗占比進行加大

電路分析的實驗分析方法有以下三種：

（1）利用基本概念和定律；

（2）驗證常見規(guī)律及相關電路；

（3）設計性實驗。

第一、二種是簡單直觀的實驗分析方法，具有明確的目的，而第三種通常是在電路分析的整個課程學習之后進行，其目的是總結整個課程。分析給定的題目，或者自行設計題目，完成對數(shù)據(jù)的獲取，對實驗步驟的設計，進行實驗，并且完成對實驗報告的編寫。

3 自動化技術在電路分析與測試中的應用優(yōu)勢與特點

傳統(tǒng)電路分析與測試中，主要是針對單一的或者固定的電路進行分析。在應用過程中不僅自動化水平低，影響測試質(zhì)量與效率；而且通用性較差，難以滿足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展需要。例如傳統(tǒng)測試操作非常復雜，測試結果很容易受到人主觀因素的營銷，所以電路分析效率與測試精確度難以控制。又如，傳統(tǒng)測試儀器在工作中往往只能針對某一電路板，在檢測新電路時即需要更換測試儀器。因此，傳統(tǒng)電路分析與測試技術已經(jīng)難以滿足電路分析與測試需求，自動檢測技術則能夠很好解決這一問題，良好的通用性與自動化，極大提升電路分析與檢測質(zhì)量。

首先自動化檢測系統(tǒng)通用性強，能夠應用到多種類型的電路與電路板檢測之中。而且一套系統(tǒng)能夠應用多個類型，不用頻繁更換檢測儀器。其次自動化程度高，在一定程度上提升檢測精確度與質(zhì)量。例如自動化技術在對電路進行檢測時，完全是自動進行，檢測過程也由計算機全面控制，不需要人員手工操作，減少人工操作不利因素的影響。第三是操作方便，相對于傳統(tǒng)檢測技術，自動化技術直接在軟件界面進行，而取消人工機械檢測，操作更加便捷。有鑒于這些優(yōu)點，自動化技術在電路分析與檢測中的應用日益廣泛，成為如今電路分析的主要途徑與方法。

4 電路分析的內(nèi)容與方法

目前電路分析與測試，主要目標是將電路分析中的問題與產(chǎn)品缺陷提前發(fā)現(xiàn)，從而可以避免生產(chǎn)與設計過程中的風險。因此自動化電路分析與測試技術成為現(xiàn)代電子工業(yè)生產(chǎn)的重要途徑，必須借助有效的自動化技術來滿足不同電路的分析與測試，提升電路生產(chǎn)質(zhì)量。

4.1 電路分析與測試的主要內(nèi)容

電路分析與測試可以分為通電前檢測與通電后檢測兩個方面的內(nèi)容。首先在通電之前對電路進行測試，主要是對電路板上的各種元器件參數(shù)、節(jié)點電阻、電容、PN結電壓等進行測試。也包括各個管腳之間的通聯(lián)情況。這是電路測試的基本內(nèi)容，直接影響著測試結果。其次是在通電后進行的測試，包括對電路板進行的靜態(tài)測試與動態(tài)測試。其中靜態(tài)測試是指對電路板中的元器件進行測試，了解各個管腳的連接狀態(tài)、邏輯狀態(tài)以及電路各個管腳靜態(tài)工作的電壓等。但是在電路板系統(tǒng)中，許多測試信號都是動態(tài)變化的，會隨著時間的推移產(chǎn)生不同變化，所以電路測試中僅進行靜態(tài)測試是遠遠不夠的，還需要進行動態(tài)測試，即通過動態(tài)測試來了解電路是否完善，功能是否正常。對電路板的動態(tài)檢測，其基本原理即是將數(shù)據(jù)通過電路的輸入端進行發(fā)送，在電路板工作狀態(tài)下，獲取各種響應信號，并將所獲取的信號與數(shù)據(jù)庫中的代碼進行對比，進而判斷所測試的電路板是否正常。對于某些模擬電路，則是測量電路輸出端的電壓、電流等參數(shù)，然后將所獲結果與標準數(shù)據(jù)進行對比，達到分析模擬電路功能是否正常的目標。

4.2 電路分析與測試的方法

目前常用的電路板分析與測試方式主要分為兩種，一種是離線測試；第二種是在線測試。離線測試，顧名思義即是將被測元器件從電路板上拆除后，使用測試儀器進行檢測，即是離線測試。該方法可以檢測模擬電路的各項功能是否正常。在線測試是直接對電路板上的各個元器件進行檢測，判斷電路是否暢通、功能是否完好。在一個電路板上，集合了多個元器件，而每個元器件又通過并聯(lián)、串聯(lián)的方式連接起來。所以，采用在線測試的方法能夠直接驗證各個元器件是否都功能完好；元器件連接是否正確、穩(wěn)定。因此，通過電路的在線檢測系統(tǒng)不僅能夠驗證電路生產(chǎn)中生產(chǎn)質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中存在的開焊、短路等問題，而且通過自動化技術能夠?qū)崿F(xiàn)對故障的準確定位。因此，相對于離線測試系統(tǒng)，電路板的在線分析與測試具有多重優(yōu)勢，配合自動化技術可以取得更好電路分析與檢測效果。

5 自動化技術在電路分析與測試中的具體應用

電路分析與測試工作是實現(xiàn)電路板測試與診斷的重要途徑，在實際工作中首先需要對被測需求進行分析，明確電路中每個元器件的功能與使用方法，然后基于這些基礎性工作分析電路的整體功能，劃分模塊；最后結合劃分的功能模塊來制定輸入和輸出信號的關系，進而達到電路分析與測試目標。在自動化技術應用中，需要滿足檢測過程的全自動化，并且具備故障提示功能，而且為提升自動檢測系統(tǒng)的通用性，也需要系統(tǒng)能夠?qū)Σ煌娐钒暹M行檢測。

5.1 自動化電路分析與測試系統(tǒng)的總體布局

電路自動檢測系統(tǒng)的關鍵在于信號識別與故障的診斷，因此在做好總體布局后需要對硬件與軟件系統(tǒng)進行針對性的設計。硬件可以是自動檢測系統(tǒng)工作的基礎與載體；軟件是自動檢測系統(tǒng)的核心與大腦，支撐整個系統(tǒng)的運行。根據(jù)電路自動分析與測試系統(tǒng)需求，對總體布局進行設計。

結合實際情況，以計算機為主要儀器作為硬件控制平臺，是連接電路與測試系統(tǒng)的核心部件。但是電路板上輸入的信號包括數(shù)據(jù)量信號、模擬量信號等，所以計算機對電路板輸入的信號進行控制與采集時，必須能夠保證系統(tǒng)能夠輸出各種激勵信號，并采集響應信號。

5.2 自動化檢測系統(tǒng)硬件設計

構成電路板最小的單一是電阻、電容等元器件，在組合之后成為某個電路，實現(xiàn)某一項功能。多個電路又會組合成模塊，實現(xiàn)更復雜的功能，成為電路板。因此電路分析與檢測中主要針對各個模塊進行，按照一定順序進行分析與測試，遇到問題時則對每個模塊進行檢查與分析，直至發(fā)現(xiàn)問題。自動測試硬件系統(tǒng)設計以計算機為主系統(tǒng)，在計算機基礎上向外擴展，構成整個測試系統(tǒng)。具體包括模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換接口、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換接口、數(shù)字量輸入/輸出接口、開關量輸入/輸出接口、開關切換、計數(shù)器模塊等。電路板自動分析與測試技術如圖1所示。

圖1：電路板自動分析與測試技術

5.3 自動化檢測系統(tǒng)軟件設計

在完成電路板分析與測試的自動化硬件系統(tǒng)設計后，需要對軟件系統(tǒng)進行設計，畢竟所有檢測工作都是在軟件系統(tǒng)的操作下完成的。根據(jù)實際需要，軟件系統(tǒng)功能主要包括用戶界面、電路板管理界面、操作界面等。用戶界面是測試軟件系統(tǒng)的入口，在該界面中能夠調(diào)出其他界面系統(tǒng)。電路板管理界面實現(xiàn)對被測對象的管理，方便操作者使用。新電路板檢測與分析時可以調(diào)出電路板參數(shù)、功能等；并在該界面查看測試結果，包括診斷書與故障定位信息等。操作界面主要包括檢測程序，在點擊開始后系統(tǒng)進行檢測狀態(tài)，流程為系統(tǒng)自檢——自動識別電路板——系統(tǒng)啟動——檢測電路板——結果上傳中計算機——檢測結果出具。通過自動化提升檢測效率與質(zhì)量，在對電路板分析數(shù)據(jù)進行應用后，為電路板設計與生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)支撐。軟件系統(tǒng)在未來使用中需要根據(jù)實際情況不斷進行優(yōu)化，提升實用性。

6 結語

隨著現(xiàn)代技術的發(fā)展，傳統(tǒng)電路分析與測試工藝已經(jīng)難以滿足需求，自動化系統(tǒng)在電路系統(tǒng)分析中的有效應用，對于提升電路分析效率與質(zhì)量有著重要價值。規(guī)避傳統(tǒng)電路分析與檢測工作的各種弊端，有效代替人工操作對電路的分析與檢測。因此，自動化技術的應用為電路分析開辟了新的途徑，讓電路分析與檢測更加高效、便捷，但在實際使用中還有很大的提升空間，需要不斷進行創(chuàng)新、完善，更好促進自動化技術的推廣與應用。