摘 要
故障检测是电子工程师的必备技能，学生在学习的过程中往往遇到困惑无从下手。本文利用系统科学的方法对电路进行化简与分析，帮助学生认清电路的主次，为故障检测提供理论依据。学生能够灵活运用相应方法，必将在故障检测中起到事半功倍的效果。
【关键词】故障检测 系统科学 简化
电子电路故障检测是指电子电路发生故障时，观察及检测故障现象，通过分析确定故障部位，找到故障原因的检测过程。故障检测的方法有很多，国内外学者提出了多种检测的理论方法。但是，在学生日常接触到的电路中，并不需要这些方法。本文利用系统科学的方法进行故障检测，将电路化繁为简，分清主次，为学生掌握电路的故障检测提供帮助。
1 利用系统科学分析电路
根据方法论的原理， 在工程实践中有多种方法可以采用如：系统科学方法（系统方法）， 信息方法， 控制方法；逻辑方法（比较），归纳，演绎，分析，综合等。其中，系统科学方法是在当代科学技术发展过程中总结提炼出来的科学、全面、系统的方法体系，逻辑方法则是传统的分析和解决问题的方法体系。方法本身并没有优劣之分，采用适当的方法解决碰到的实际问题才是我们的最终目的。考虑到混合电路中模拟电路更容易出现故障，占到总故障的80%我们以模拟电子技术实验中的两级负反馈放大电路实验为例，分析系统科学方法在电路故障诊断的应用，实验原理图如图1所示。
所谓系统是指两个或两个以上的相互联系作用的要素按内在的必然联系所构成的，具有一定的结构，呈现特定的功能的有机整体。在这里要素、结构、功能、环境是定义系统的充要条件。在两级负反馈放大电路中，电路看作一个整体，可以称为一个系统；将电路分为前后级，则每一级可以看成一个独立的子系统，如图2所示。
要素是构成系统的基本单元和实际载体，要素和系统是相对而言的。一个大系统的要素都是子系统，系统与要素的关系是整体和部分的关系。比如：对于一个电路而言，电源部分是一个要素；对于前后级的放大电路而言，晶体管是一个要素。理解这一点，有助于我们了解系统的层次，缩小故障定位的范围。
结构是系统内组成要素的相互联系和作用的方式，要素之间相互制约的耦合关系是系统结构形成的根源。结构是决定功能的内部依据，不同的结构在一定程度上决定了功能的性质、水平和范围，在模拟电路中主要由模拟电信号驱动，。
环境是与系统发生相互作用的该系统外所有事物的总和。系统和环境存在着复杂的信息、能量、物质的输入输出交换关系。环境作为系统功能发挥的外部条件， 制约系统功能的正常发挥。
在系统科学方法中，我们要把研究对象看作一个整体，把事物的普遍联系和永恒运动看成一个总体过程，全面地把握和控制对象，综合地探索系统中要素与要素、要素与系统、系统与环境、系统与系统的相互作用和变化规律，把握住对象的内环境与外环境的关系，以便有效地认识和改造对象。
2 故障检测
通过上述分析，我们可以将故障检测分为以下步骤进行。
2.1 从整体入手查找故障
放大电路搭建好之后，我们第一步要检查电路的供电，如电源的供电电压是否正常，电路板上的电源指示灯是否点亮。如果指示灯不亮还应测量对应的电压，确定是供电故障还是指示灯故障。
2.2 从环境入手确定故障的属性
在本电路中，可以将外围设备看作是外部环境，只有保证外部环境的准确无误才能确定故障的属性。如，观测输出信号的示波器不能正常工作，就可能是仪器故障而非电路故障；作为电源的直流稳压源不能正常工作，就造成电路无法正常工作，同样无法确定是仪器故障还是电路故障；测量电压的万用表不能正常工作，就无法判断电路的电压是否正确，进而无法判断引起故障的原因。
2.3 从结构入手缩小故障范圍
我们知道该电路由模拟电信号作为驱动，由此入手可以不断缩小故障的范围。首先测试输入端的电信号是否正常，如果此处出现故障，则可以将故障缩小到信号发生器以及对应的线缆上。若输入端信号正常，再测试前级的输出端即后级的输入端信号是否正常，如果出现故障，则表明故障在前级；反之，故障在后级。由此我们将故障的范围逐渐缩小。
2.4 由要素入手明确故障
我们以前级故障为例进行说明。明确故障在前级后，通过前级子系统的重要要素三极管T1，来进一步缩小故障的范围。比如，通过测量T1的集电极电压，来判断R3，R4，R5支路是否断路。若电压为12v，则为断路；测量基极与发射极之间的电压差，即判断相应的二极管是否导通，判断是否存在三极管损坏的情况。
3 结论
掌握一定的分析、查找和排除电路故障的方法是电子工程技术人员应该具备的一项基本技能。通过两级放大电路故障诊断的例子，我们可以看到，利用系统科学方法可以将电路由繁化简，逐步缩小故障的范围，直到最终确定故障点。学生通过理论与实际相结合，在实践过程中不断总结经验，必将达到事半功倍的效果。
参考文献
[1]孙显元.一般系统科学方法体系[J].安徽师大学报（哲学社会科学版），1990（04）： 333-341.
[2]模拟电路故障诊断故障字典法研究[D].西安：西安电子科技大学，2007.
[3]应柏青，赵录怀.电路故障检测技能的培养[J].高校实验室工作研究，2002（04）：10-11.
作者简介
张明（1979-），男，山东省烟台市人。硕士学位。现为桂林电子科技大学教学实践部讲师。研究方向为电子电路教学。
作者单位
桂林电子科技大学教学实践部 广西壮族自治区桂林市 541004