使用Multisim进行电子电路故障诊断

1、第12卷第2期沙洲职业工学院学报 V ol. 12, No.2 2009年6月Journal of Shazhou Professional Institute of Technology June, 200使用 Multisim 进行电子电路 故障诊断钱月花(沙洲职业工学院，江苏张家港215600摘要:探讨采用仿真软件手段进行电子电路故障诊断的新途径，通过对使用 Multisim进行电子电路故障诊断的具体方法的详细介绍，说明了该途径行之有效。关键词:Multisim;电子电路;故障诊断中图分类号：TN702文献标识码:A文章编号：1009-8429(200902-0024-04Diagnos

2、ing the Fault of Electronic Circuit with the MultisimQIAN Yue-hua(Shazhou Professi onal In stitute of Tech no logy, Zhan gjiaga ng 215600, Chi naAbstract: With a detailed introduction to Multisim, the paper discusses how Multisim can be applied to diag nosing the fault of electr onic circuit, which

3、proves to be an effective way.Key words: Multisim; electr onic circuit; diag nosing the fault of electr onic circuit0引言电子电路故障诊断及维修技术是从事电子电路生产与维修的工程技术人员必备 的专业技术，刚刚进入电子行业的技术人员和大中专院校的学生，面对复杂的电路维修，往往显得束手无策，所以探索一种行之有效的电子电路故障诊断的新途径显得极 其重要。Multisim是IIT公司推出的电子电路仿真软件，具有丰富的仿真分析能力，仿真 结果十分逼近真实结果。Multisim软件不仅提供了

4、多种电路分析方法，并且具有故 障模拟的功能。笔者通过研究发现,Multisim的故障模拟功能在电子电路故障诊断过程中可以 发挥重要的作用，掌握这一功能并且灵活应用，有助于快速而有效地提高电子电路故 障诊断水平。使用Multisim进行电子电路故障诊断，首先要正确读识电路图，看懂电路基本工 作原理，其次进行电子电路故障分析，然后根据故障现象画出电子电路故障诊断逻辑 关联图，其后使用Multisim模拟故障功能进行电路故障设置，最后进行电路故障仿真 及诊断，找出故障元件。1正确读识电路图，看懂电路基本工作原理正确识读电子电路图是维修电子电路最基本的要求。识读电路图时必须从大处 着眼，从小处着手。从

5、大处着眼就是要统观电路全局，把电路划分为几个大的功能模 块。这些功能模块的划分应根据电路处理信号的内容来划分，也可以根据信号放大 的阶段来划分。大的电路划分成几个大的模块，大的模块又可以划分成几个小的模 块。只有这样，通过检测与分析，才有可能把可疑的故障范围缩小到一个小的范围或 一个小的模块。从小处着手，要求我们掌握扎实的基本理论知识，看懂每一个单元电 路的基本工作原理。学好单管放大电路的故障论断与维修方法有助于学习其他复杂放大电路故障诊 断与维修。共发射极放大电路是一个比较典型的单管放大电路，以图1所示电路为例，该电路正常工作状态下，使用Multisim仿真得到，静态工作点如图2所示。其中

6、Node表示结点,V oltage/Current数据表示对应结点的电压值。收稿日期：2009-02-16作者简介:钱月花（1965-,女，沙洲职业工学院电子信息工程系工程师。钱月花:使用Multisim进行电子电路故障诊断BtN ode ValtsgeCkuiiiitVCC12B1.7073C7.10U1EL0987Ireu4O0KRC 件5K严lOuFNode Volt8ge>Cviie«IVCC12B17073C71Q1E1.0987252电子电路故障分析在看懂电路基本工作原理的前提下，使用理论分析的方法对共发射极放大电路 进行详细故障分析，详细列出每一个电路元器件可能的

7、故障点以及与此故障点相应 的故障现象。表1电路元器件可能的故障点及与此故障点相应的故障现象电路元器件可能的故障点相应的故障现象VCC电源断路三极管不能工作，无输出信号T发射结断路、短路；集电结断路、短路 三极管不能工作，无输出信号RC断路、短路 变大、变小无输出信号 输出信号失真RB RB1断路或阻值变大,RB2短路或阻值变小RB1短路或阻值变小,RB2断路 或阻值变大 无输出信号或输出信号失真 无输出信号或输出信号失真 RE断路短路或阻值变小、阻值变大 无输出信号 电路工作不稳定C1断路短路或漏电无输出信号 输出信号失真C2断路短路无输出信号输出信号可能失真或无输出信号3根据故障现象画出电子

8、电路故障诊断逻辑关联图电子电路的故障分析非常重要，只有基于这一点，才能很准确地画出逻辑关联 图。在电子电路故障诊断过程中，准确画出逻辑关联图是能否及时准确地找出故障 元件的关键所在。假定共发射极放大电路故障现象为无输出信号。从表1可以看出，无输出信号的故障原因多范围广，任何一个元件发生故障都可能造成无信号输出。故障检测时，首先应该确认有无正确的直流电源，电源正常是电路正常工作的基础；其次检测三极 管的静态工作点是否正常，通过静态工作点的检测和比较，可以快速确定故障元件。 共发射极放大电路无输出故障诊断与维修的逻辑关联图见图3。图1共发射极放大电路 图2共发射极放大电路静态工作点钱月花:使用Mu

9、ltisim进行电子电路故障诊断图3共发射极放大电略无信号输出的故障诊断与维修逻辑关联图DC /A； /./ 广 r Cl .'di264使用Multisim模拟故障功能进行电路故障设置在Multisim中各种元器件可以根据需要设置各种形式的故障（包括开路 ope n、”短路“ short、不同程度的漏电“Leakage。”假设电路中的三极管Q集电结存在开路故障，故障设置如下：双击仿真电路中的 三极管Q图标,弹出如图4所示元件属性对话框，单击“Fault故障页面，选择引脚编 号“2并在单选选项中选择“ open。假设电路中的三极管Q发射结存在短路故障，故障设置如下：双击仿真电路中的 三

10、极管Q图标,弹出如图5所示元件属性对话框，单击“Fault故障页面，选择，并在单 选选项中选择 “ short。”假设电路中的电容C2存在漏电故障，故障设置如下：双击仿真电路中的电容 C2 图标，弹出如图6所示元件属性对话框，单击“Fault故障页面,选择引脚“ 1和“2'并, 在单选选项中选择“Leakage其右边的下拉列表框所示数值为漏电程度，漏电程度 较小则电阻值较大，本例漏电程度设定为“80” “Q。”5电路故障仿真与诊断以下列出的四种故障实例均是针对共发射极放大电路无信号输出这一故障现象 进行设置的。需要强图3共发射极放大电路无信号输出的故障诊断与维修逻辑关联图图4开路故障设

11、置图6漏电故障设置图5短路故障设置钱月花:使用Multisim进行电子电路故障诊断图7蛍电结开豁NodeVolta ge/CiuTeiVCC12B0.S766C12E0D4386S图丁集电结开路 M7集*1结厅路国7集电結斤路NodeVolJagCun-tti?NodeNode1VCC12VCC12VCC12B9.5766B0.57cc12c12E0.W3S6SE0.D43S6SE0.Q4J86E27调的是，所设置的故障点不允许先行查看。具体操作方法：首先在Multisim中对设置有故障的电路进行仿真；然后对仿真结 果进行分析，将分析结果与共发射极放大电路无信号输出的故障诊断与维修逻辑关 联图

12、进行比对，很快就可以诊断出故障点所在；最后将诊断结果与预先所设置的故障 点进行核实和确认。故障设置1:在Multisim中,对故障电路进行仿真，得到静态工作点如图7所示。对该仿真结果进行分析：VCC = 12 V ,电源电压正常；UCEQ = UC -UE = 12 V -0.043 868 V 12 V = VC电压不正常（电路正常工作状态,UCEQ = 6.001 4 V ;UBEQ = UB -UE = 0.576 6 V -0.043 868 V = 0.532 732 V，电压属于正常范围。 将分析结果与共发射极放大电路无信号输出的故障诊断与维修逻辑关联图进行比对 可以诊断出故障原因

13、是三极管的集电结开路。诊断结果与预先设置的故障点相一致 诊断结果准确。故障设置2:在Multisim中,对故障电路进行仿真，得到静态工作点如图8所示对该仿真结果进行分析：VCC = 12 V ,电源电压正常；UCEQ = UC -UE = 12 V -0.059 435 V 12 V = VC电压不正常（电路正常工作状态，UCEQ = 6.001 4 V ;UBEQ =UB -UE = 0.059 435 V -0.059 435 V = 0 V ,电压不正常。将分析结果与共发射极 放大电路无信号输出的故障诊断与维修逻辑关联图进行比对，发现引起这一结果的可能性情况有5种:RB1断路、RB2短路

14、、发射结断路、发射结短路、RC断路。使用Multisim中的虚拟万用表逐一对 RB1、RB2、RC进行测量，发现均正常；当对发 射结进行测量时，发现发射结短路。诊断结果与预先设置的故障点相一致，诊断结果准确。故障设置3:在Multisim中,对故障电路进行仿真，得到静态工作点如图9所示。对仿真结果进行分析:VCC = 12 V ,电源电压正常；UCEQ = UC -UE = 3.614 2 -1.0846 = 2.529 6 V，电压明显偏低（正常值 UCEQ = 6.001 4 V;UBEQ = UB -UE = 1.694 3 -1.084 6 = 0.609 7 V，电压正常。将分析结果

15、与共发射极放大电路无信号输出的故障诊断与维修逻辑关联图进行 比对,发现引起这一结果的可能性情况有 3种:RC变值、C2漏电、集电结短路。使 用Multisim中的虚拟万用表逐一对RC、RC进行测量,发现均正常；当对C2进行测 量时,发现其阻值为6.31 M （正常值为709.7 M,可以判断C2漏电。诊断结果与预先 设置的故障点相一致，诊断结果准确。故障设置4:在Multisim中,对故障电路进行仿真，得到静态工作点如图10所示。对仿真结果进行分析:VCC = 12 V ,电源电压正常；UCEQ = UC -UE = 4.274 9 V -1.732 3 V = 2.542 6 V，电压偏低（

16、电路正常工作状态，UCEQ = 6.001 4 V ；UBEQ = UB -UE = 2.354 3 V -1.732 3 V = 0.622 0 V，电压偏大（电路正常工作状态，UBEQ = 0.608 6 V。将分析结果与共发射极放大电路无信号输出的故障诊断与维修逻辑关 联图进行比对，发现引起这一结果的可能性有 4种:RB1变小、RB2变大、C1漏电、 RE变小。使用Multisim中的虚拟万用表逐一对 RB1、RB2、C1、RE进行测量，发 现RB2阻值不是40 K ,而是70 K。从上述四种故障实例可以看出，诊断结果与预先设置的故障点相一致，诊断结果 准确。（下转第30页图7集电结开路

17、图8发射结短路图9 C2漏电图10 RB2变值赵媛媛，彭基龙:用步进的方法实现基本指令编程3012MJ73Y13用步进方法进行基本指令的程序编写如果用步进指令的思想进行基本指令的编写，就可以解决以上的问题。首先，用辅助继电器代替状态器，S0-S22分别用 M0-M3代替;然后根据顺序功能图设计梯形图，当某一步为活 动步时，对应的辅助继电器为ON,实现转移时，后续步为活 动步，前一级步被禁止。每一个状态由前一个状态起动，由后 一个状态关断，且被激活的步需要自锁。如图 3所示，步M0 的前级步为M3,转移条件是T3,后续步是M1,另外，步M0 有一个初始置位条件 M8002,所以,M0由M3和T3

18、起动，且 M8002并联起动，由M1常闭触点关断,M0必须自锁。同样， 步M1由步M0和起动开关X0起动，由M2常闭触点关断，除 了自锁，还需要驱动定时器的线圈。步 M2由步M1和定时器 T1起动,由M3常闭触点关断；步M3由步M2和定时器T2 起动,由第一个状态M0常闭触点关断。负载部分只要按照状 态后的输出部分写出即可，同时注意不要双线圈输出，如遇到 多个状态中出现相同的负载，要并联在线路内输出。将顺序功能图改写为基本指令后，其按顺序工作的原理很 容易体现，而且程序容易读懂和修改，也易于扩展。如需要某 些功能立即动作时，例如在任意情况下停止，只要在负载线路 内串接停止开关的常闭触点即可。图 3步进方法的梯形图4结束语基本指令对负载的控制比较灵活但设计性困难，而步进指令是一种容易理解和 学会的编程方法，只是由于它的状态往往不能立即被激活而不能实现很多即时控制 要求，所以利用步进的方法将顺序功能用基本指令体现出来，可以解决这些问题。参考文献：1 王兆义.小型可编程控制器实用技术M.北京:机械工业出版社，2005.2 阮友德.电气控制与PLC