模拟电路容差分析技术的应用与实现

摘要

无偏差地对模拟电路进行故障仿真分析在客观实际中不具有说服力。借助容差分析方法，由于考虑了客观环境的随机因素，因而能够更好地完成对模拟电路实际情况的建模，为以后的算法研究提供可靠的数据来源。
　　论文的主要工作有：
　　1、模拟电路的故障建模和容差分析。通常意义上的模拟电路故障建模是指对无源线性元件的故障分析。本论文在此基础上，结合软硬故障的定义，对MOSFET和运算放大器进行了比较详细的仿真分析。并将此故障建模方法推广到容差分析中，重点考虑单变量和多变量Monte-Carlo分析下的故障建模分析。
　　2、HSPICE软件的二次开发。容差分析的仿真次数多，输出数据量大，重复操作性强。针对这一不足，利用HSPICE仿真软件以文本文件形式输入输出的特征，以及电路描述简单，元件模型完备的特点，设计实现了HSPICE的二次开发：无容差模拟电路自动仿真平台和有容差模拟电路自动仿真平台。
　　3、容差模拟电路的故障算法实现。论文借助自动仿真平台得到仿真数据，以CHMM为故障诊断算法，以 ARMA模型和GM模型为故障预测算法，以SPRT为故障检测算法，结合容差模拟电路故障算法应用中遇到的实际情况，给出了算法的具体流程，并利用VC++和MATLAB混合编程实现了各个算法模块，最后以Sallen-Key滤波器为例，详细分析了各个算法模块结果。
　　4、验证故障算法可靠性。应用实际电路Sallen-Key滤波器电路板，以验证电路的幅频特性和脉冲响应为实验目标，以输出节点电压为算法模块实测数据，进而验证算法在实际电路中的可行性。
　　验证结果表明，系统运行良好，能够方便快速地得到模拟电路容差分析结果。论文所建立的系统，能够为故障算法研究提供可靠的仿真数据。实现的诊断算法模块能够诊断出故障，预测模块能够作出正确的趋势判断，检测模块能够测试到故障。

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第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究内容及其结构安排

第二章 模拟电路故障模型容差分析

2.1 线性无源元件故障分析

2.2 MOSFET故障分析

2.3 运算放大器故障分析

2.4 Monte-Carlo故障分析

2.5本章小结

第三章 HSPICE二次开发及实现

3.1 HSPICE仿真软件

3.2 系统功能结构

3.3二次开发软件架构

3.4 无容差模拟电路仿真模块开发

3.5 有容差模拟电路仿真模块开发

3.6本章小结

第四章 故障算法模块实现

4.1 VC++6.0与MATLAB7.1混合编程技术

4.2 GDI设计

4.3基于CHMM的故障诊断模块实现

4.4 基于ARMA模型的故障预测模块实现

4.5 基于光滑度改进的GM模型故障预测模块实现

4.6 基于改进SPRT的故障检测模块实现

4.7本章小结

第五章 实验验证

5.1 验证电路

5.2 模块验证

5.3本章小结

第六章 总结与展望

1、论文工作总结

2、课题展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间取得的成果