模拟电路的故障情况复杂、种类繁多，故障诊断难度大，当前故障诊断的理论和方法距实用尚有一定的距离。超大规模集成电路运行中，模拟集成电路发生故障的数目大概占整个电路故障的80%，若能较快地发现并预测元件故障类型，工作人员及时地采取相应的措施将故障消灭在萌芽状态，可以很好地维护设备安全。所以，开展模拟电路故障诊断的研究，具有很强的理论和实际意义。本文首先综述了模拟电路故障诊断的国内外研究进展，然后介绍了故障诊断的基本理论和故障特征提取的常用方法。在借鉴已有故障特征提取和诊断方法的研究成果基础上，针对故障特征提取和识别的困难，提出了一种新的解决方法。在故障特征提取方面，采用小波包分解重构故障信号，计算其频带能量构造故障样本初始特征矢量；提出了一种聚类方法并用于计算初始特征矢量各维度上每个模式对应的模糊集；给出了最优特征矢量候选集搜索算法，得到的故障特征能够识别多种故障，同时一个故障也能被多个特征识别。在故障识别方面，提出了模式最佳邻居查询规则，给出了二维特征和三维特征的最佳邻居查询规则，可将其推广至更高维特征。由此，扩展了聚类半径，确定了特征空间中各模式可以识别的最大范围。最后，从多个特征中选择具有最高识别率的特征矢量作为故障最优特征。本文方法的模拟电路诊断结果比参考文献诊断的结果准确率高，验证了本文所提方法的有效性。