романович. Романович Ж.А. Диагностирование, ремонт и техническое обслуживан. Учебник 3е издание
 Скачать 4.17 Mb.
|
|
Глава 4 ИСЧЕРПЫВАЮЩЕЕ ТЕСТИРОВАНИЕ 4.1 Счет переходов и единиц Цифровым устройством осуществляется преобразование и обработка цифровых двузначных сигналов (рисунок 4.1). t 0 t 1 t 2 t 3 t 4 t N–1 t N U 1 U U 0 Рисунок 4.1 — Диаграмма цифрового двузначного сигнала Сигналу, показанному на рисунке 4.1, в интервале времени от t 0 до t N соответствует N-разрядная двоичная последователь- ность 10110…11, в которой символами 1 и 0 обозначаются высо- кий U 1 и низкий U 0 уровни напряжения соответственно. Число возможных комбинаций уровней цифрового двузнач- ного сигнала равно числу различных двоичных последователь- ностей из N единиц и нулей, которое вычисляется по формуле M = 2 N . (4.1) Например, если N = 4, то M = 16. Все двоичные последо- вательности из четырех единиц и нулей перечислены в таб- лице 4.1. Только одна из M двоичных последовательностей являет- ся допустимой и соответствует работоспособному устройству. 100 Остальные M − 1 двоичных последовательностей отличаются от допустимой и соответствуют отказавшему устройству. Двоичная последовательность сигнала при логическом от- казе отличается от двоичной последовательности сигнала ра- ботоспособного устройства в одном или нескольких разрядах. Например, двоичные последовательности 0000… и 1111… соот- ветствуют логическим константным отказам. Таблица 4.1 Характеристики четырехразрядных двоичных последовательностей цифрового двузначного сигнала Двоичная последо- вательность, име- ющая одинаковое число переходов Число Двоичная последо- вательность, име- ющая одинаковое число единиц Число пере- ходов еди- ниц пере- ходов еди- ниц 0000 0 0 0000 0 0 0001 0011 0111 1111 1 1 1 1 1 2 3 4 0001 0010 0100 1000 1 2 2 2 1 1 1 1 0010 0100 1000 0110 1100 1110 2 2 2 2 2 2 1 1 1 2 2 3 0011 0101 0110 1001 1010 1100 1 3 2 3 4 2 2 2 2 2 2 2 0101 1001 1011 1101 3 3 3 3 2 2 3 3 0111 1011 1101 1110 1 3 3 2 3 3 3 3 1010 4 2 1111 1 4 Логические отказы можно обнаруживать и попарно разли- чать счетом числа переходов или единиц цифрового двузнач- ного сигнала. Переход — изменение уровня цифрового двузначного сиг- нала с высокого на низкий или с низкого на высокий, которому в соседних разрядах двоичной последовательности соответству- ет изменение 1 на 0 или 0 на 1. 101 Единица — высокий уровень цифрового двузначного сиг- нала в интервале времени (t i , t i + 1 ), которому в разряде двоич- ной последовательности соответствует символ 1. Числа переходов и единиц в четырехразрядных двоичных последовательностях указаны в таблице 4.1. Единица в стар- шем (крайнем левом) разряде двоичной последовательности учитывается как переход. Структурная схема комплекса средств обнаружения отка- за счетом переходов и единиц представлена на рисунке 4.2. Генератором тестовой последовательности (ГТП) пере- бираются с частотой синхронизации, задаваемой сигналом ТАКТ, все возможные комбинации уровней цифровых двуз- начных сигналов на входах объекта диагностирования. Пере- бор начинается по сигналу ПУСК и заканчивается по сигна- лу СТОП, которые формируются объектом или средствами диагностирования и задают интервал времени (“временное окно”). ГТП Объект Счетчик ТАКТ ПУСК СТОП 1 2 n КТ • • • • • • Рисунок 4.2 — Структурная схема комплекса средств обнаружения отказа счетом переходов и единиц Каждой комбинации уровней входных цифровых двузнач- ных сигналов соответствует высокий или низкий уровень циф- рового двузначного сигнала в контрольной точке (КТ). Число разрядов двоичной последовательности, соответствующей сиг- налу в КТ, равно числу комбинаций уровней входных сигналов и определяется по формуле N = 2 n , (4.2) где n — число входов объекта. 102 Переходы, или единицы цифрового двузначного сигнала в КТ, подсчитываются счетчиком и сопоставляется с вычислен- ным или экспериментально определенным числом переходов или единиц работоспособного объекта. Несовпадение сопостав- ляемых чисел свидетельствует об отказе объекта. При равенс- тве сопоставляемых чисел объект считается работоспособным. Возможны логические отказы, при которых двоичная пос- ледовательность цифрового двузначного сигнала отказавшего объекта не отличается по числу переходов или (и) единиц от двоичной последовательности цифрового двузначного сигнала работоспособного объекта. Например, в таблице 4.1 сгруппиро- ваны и разделены горизонтальными линиями двоичные после- довательности, имеющие одинаковое число переходов, и двоич- ные последовательности, имеющие одинаковое число единиц. Такие логические отказы не обнаруживаются счетом пе- реходов или единиц и объект при диагностировании ошибочно принимается работоспособным. Вероятность необнаружения от- каза счетом переходов или единиц определяется по формуле , (4.3) где N вычисляется по формуле (4.2); π ≈ 3,14. С увеличением N вероятность необнаружения отказа уменьшается. Например, q ≈ 0,14 при N=16. Логический отказ цифрового устройства, моделируемый изменением двоичной последовательности цифрового двузнач- ного сигнала в одном разряде и нескольких разрядах, называ- ется одиночной и кратной ошибкой соответственно. Одиночная ошибка не всегда обнаруживается счетом пере- ходов. Например, одиночная ошибка в первом разряде двоич- ной последовательности 1100 приводит к последовательности 0100, которая не отличается от первой числом переходов. Веро- ятность необнаружения одиночной ошибки счетом переходов составляет приблизительно 0,5. Одиночная ошибка обнаруживается счетом единиц. На- пример, одиночная ошибка в первом разряде двоичной после- 103 довательности 1100 приводит к двоичной последовательности 0100, которая не отличается от первой числом переходов, но отличается числом единиц. Таким образом, счет единиц имеет преимущество перед счетом переходов в части обнаружения одиночных ошибок. 4.2 Сигнатурный анализ Математической основой сигнатурного анализа является теория циклических кодов, в которой N-разрядную двоичную последовательность принято представлять двоичным много- членом N −1 степени , (4.4) содержащим фиктивную переменную X (Х = 2). Например, 6-разрядную двоичную последовательность 111001 можно представить многочленом 1·X 0 + 1·X 1 + 1·X 2 + 1·X 3 + + 1·X 4 + 1·X 5 или в сокращенной записи многочленом 1 + X 3 + + X 4 + X 5 Удобство такого представления заключается в том, что ма- тематические действия над двоичными последовательностями сводятся к действиям над многочленами. Принцип сигнатурного анализа состоит в следующем. Ге- нератором тестовой последовательности перебираются с час- тотой синхронизации, задаваемой сигналом ТАКТ, все воз- можные комбинации уровней цифровых двузначных сигналов на входах объекта диагностирования. Перебор начинается по сигналу ПУСК и заканчивается по сигналу СТОП, как при сче- те переходов и единиц (рисунок 4.2). Цифровой двузначный сигнал с контрольной точки диа- гностируемого объекта поступает в цифровое устройство, в котором многочлен двоичной последовательности сигнала де- лится на характеристический многочлен, определяемый струк- турой устройства. Остаток от деления многочленов называется сигнатурой (подписью) двоичной последовательности. Сигнатура сохра- 104 няется в цифровом устройстве и отображается на цифровых индикаторах в форме шестнадцатеричного числа для сопос- тавления с вычисленной или экспериментально определенной сигнатурой работоспособного объекта. Объект считается работоспособным при совпадении сопос- тавляемых сигнатур. Несовпадение сигнатур свидетельствует об отказе объекта. Схема цифрового устройства для деления произвольного многочлена (4.4) на характеристический многочлен (4.5) и сохранения остатка от деления (сигнатуры) показана на ри- сунке 4.3, а. Цифровое устройство представляет собой регистр сдвига двоичной последовательности, который состоит из k −1 ячеек памяти (показаны квадратами) и сумматоров по модулю 2 (по- казаны крестиками в кружках) с обратными связями. Связи g i на схеме соответствуют коэффициентам g i = 1 характеристи- ческого многочлена (4.3). Примеры схем цифровых устройств, построенных по ха- рактеристическому многочлену G(X) = 1 + X 2 + X 3 , (4.6) показаны на рисунках 4.3, б и 4.3, в. Регистр сдвига и сумматор по модулю 2 могут быть обра- зованы, например, двухступенчатыми D-триггерами и логи- ческими элементами “исключающее ИЛИ”, как показано на рисунке 4.3, г. Подобное устройство называется иногда генера- тором псевдослучайной тестовой последовательности. Триггер имеет вход данных D, тактовый вход C и выход Q. Сигнал на выходе Q принимает значение 1 или 0, когда сигнал данных на входе D принимает значение 1 или 0 соответственно и тактовый (синхронизирующий) сигнал ТАКТ на входе С при- нимает значение 1. Для правильной работы триггера тактовый импульс дол- жен приходить на вход С несколько позже изменения уровня напряжения на входе D. 105 Сумматором по модулю 2 (логическими элементами “ис- ключающее ИЛИ”) выполняется поразрядное сложение дво- ичных последовательностей цифровых двухзначных сигналов. Выходной сигнал сумматора по модулю 2 принимает значение 1 или 0, если арифметическая сумма значений 1 и 0 входных сигналов — нечетное или четное число соответственно. Например, 1 ⊕1 = 0, 0⊕1 = 1, 1⊕0 = 1, 0⊕0 = 0, 1⊕1⊕1 = 1, 0 ⊕1⊕1 = 0 и т. д., где ⊕ — символ сложения (свертки) по моду- лю 2. Для правильной работы логического элемента “исключа- ющее ИЛИ” изменение уровней входных двухзначных сигна- лов должно быть синхронизировано, прямоугольные импульсы сигналов не должны иметь искаженных фронтов. 1 Q 3 2 ∑ 2 3 Частное g 0 ⊕ А(Х) 1 … k −1 2 а б 2 1 3 в =1 D C ТТ D C ТТ D C ТТ =1 ТАКТ г ⊕ ⊕ ⊕ g 1 g 2 g k–2 g k–1 ⊕ ⊕ g 0 g 2 g 3 ⊕ g 0 g 3 Q 2 g 1 Q 2 Q 3 Q 1 Q 2 Q 1 Q 3 ∑ 0 ∑ 0 Q 1 ∑ 0 а — обобщенная схема; б, в, г — примеры схем Рисунок 4.3 — Схемы цифровых устройств для деления многочленов 106 Деление многочлена шестиразрядной двоичной последо- вательности 111001 на характеристический многочлен (4.6) в цифровых устройствах, схемы которых показаны на рисун- ке 4.3, поясняется в таблице 4.2. Таблица 4.2 Значения цифровых двухзначных сигналов в регистрах сдвига при делении многочленов № такта Вход Значения сигналов в устройстве на рисунке 4.3, б Значения сигналов в устройствах на рисунках 4.3, в, 4.3, г Σ 0 Q 1 Q 2 Σ 2 Q 3 Σ 0 Q 1 Q 2 Q 3 0 1 2 3 4 5 6 1 1 1 0 0 1 - 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 В исходном состоянии регистров входные сигналы, выход- ные сигналы Q 1 , Q 2 , Q 3 ячеек памяти и сигналы Σ 0 , Σ 2 сумма- торов имеют значение 0. В такте 0 уровень входного сигнала, соответствующий старшему разряду двоичной последователь- ности, принимает значение 1 и с приходом тактового импульса “записывается” в первую ячейку регистра. Значения сигналов в устройствах по окончании нулево- го такта указаны во второй строке таблицы. Действительно, в схеме на рисунке 4.3, б значения сигналов Σ 0 = X 6 ⊕Q 3 = 1 ⊕0 = 1, Q 1 = Σ 0 = 1, Σ 2 = Q 2- ⊕Q 3 = 0 ⊕0 = 0, а в схеме на рисунках 4.3, в, г значения сигналов Σ 0 = X 6 ⊕Q 1 ⊕Q 3 = 1 ⊕0⊕0 = 1, Q 1 = Σ 0 = 1. В первом такте в регистр “записывается” значение вход- ного сигнала, соответствующее очередному разряду двоичной последовательности, и т. д. Завершается деление после пятого такта. 107 Двоичная последовательность 000101, получаемая при считывании столбца Q 3 сверху вниз, соответствует многочлену 1 + X 2 частного отделения многочлена 1 + X 3 + X 4 + X 5 на харак- теристический многочлен (4.4). Остаток 000 в ячейках памяти регистров по окончании такта 5 соответствует остатку отделе- ния многочленов, который равен 0. Этот остаток и есть сигна- тура. Ручное деление многочленов показано на рисунке 4.4 (ре- зультаты сложения и вычитания по модулю 2 двоичных пере- менных одинаковы и переносы отсутствуют). ⊕ 1X 5 + 1X 4 + 1X 3 + 0X 2 + 0X 1 + 1X 0 1X 3 + 1X 2 + 0X 1 + 1X 0 1X 5 + 1X 4 + 0X 3 + 1X 2 1X 2 + 0X 1 + 1X 0 ⊕ 0X 4 + 1X 3 + 1X 2 + 0X 1 0X 4 + 0X 3 + 0X 2 + 0X 1 ⊕ 1X 3 + 1X 2 + 0X 1 + 1X 0 1X 3 + 1X 2 + 0X 1 + 1X 0 0X 2 + 0X 1 + 0X 0 Рисунок 4.4 — Результаты деления многочлена на многочлен Многочлен 1 + X 2 является частным от деления. Остаток от деления многочленов действительно равен 0. Таким образом, результаты деления многочленов в циф- ровых устройствах и ручного деления совпадают. Прибор для вычисления сигнатуры цифрового двухзнач- ного сигнала диагностируемого объекта, называемый сигна- турным анализатором, обычно содержит шестнадцатиразряд- ный сдвигающий регистр, реализующий характеристический многочлен 1 + X 4 + X 7 + X 9 + X 16 Двоичная последовательность остатка от деления много- членов, сохраняемая в регистре, состоит из четырех тетрад. Каждая тетрада отображается на цифровом индикаторе в виде шестнадцатеричного символа (таблица 4.3). Например, шестнадцатиразрядная двоичная последо- вательность 1101100101010011 остатка от деления многочле- 108 нов отображается на цифровых индикаторах в виде сигнату- ры H953. Различные двоичные последовательности могут иметь одинаковые сигнатуры. Отказ объекта, при котором сигнатура двоичной последовательности сигнала не отличается от сигна- туры двоичной последовательностью сигнала работоспособного объекта, невозможно обнаружить сигнатурным анализом. Вероятность необнаружения отказа методом сигнатурного анализа определяется по формуле , (4.7) где m — число разрядов регистра сигнатурного анализатора; N вычисляется по формуле (4.2). Приближенное равенство справедливо при N >> m. Например, при шестнадцатиразрядном (m = 16) регистре сигнатурного анализатора q s ≈ 15 × 10 -6 4.3 Сочетание методов диагностирования Повышение вероятности обнаружения и различения от- казов цифрового устройства достигается сочетанием методов диагностирования, основанным на получении двух и более ха- Таблица 4.3 Представление тетрад двоичных цифр шестнадцатеричными символами Тетрады двоичных цифр 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 Шестнадцатеричные символы 0 1 2 3 4 5 6 7 Тетрады двоичных цифр 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 Шестнадцатеричные символы 8 9 А C F H P U 109 рактеристик цифровых двузначных сигналов, например чисел переходов и единиц, сигнатуры и числа единиц. Анализ таблицы 4.1 показывает, что двоичные последова- тельности, имеющие одинаковое число переходов, могут иметь разное число единиц и, наоборот, последовательности, имею- щие одинаковое число единиц, могут иметь разное число пе- реходов. Следовательно, сочетанием счета переходов и единиц можно обнаруживать и различать отказы, которые невозможно обнаруживать и различать только счетом переходов или толь- ко счетом единиц. Объект диагностирования считается работоспособным, когда подсчитанные числа переходов и единиц совпадают с вы- численными или экспериментально определенными числами переходов и единиц работоспособного объекта. Несовпадение сопоставляемых чисел переходов или единиц свидетельствует об отказе объекта. Покажем, что сигнатурно неразличимые отказы (отказы, проявляющиеся одинаковой сигнатурой) могут различаться числом единиц. Зависимость значений двухзначного сигнала в контроль- ной точке (КТ) от значений тестовых двузначных сигналов на n входах цифрового комбинационного устройства (ЦКУ) можно представить булевой функцией в совершенной дизъюнктивной нормальной форме (СДНФ) следующим образом: , (4.8) где х 1 , х 2 ,…, х n — двоичные переменные, сопоставленные тес- товым двухзначным сигналам; ; при ; при Дизъюнкция берется по всем таким наборам значений двоичных переменных, на которых функция (сигнал в КТ) принимает значение логической единицы. Функция , связывающая знаком конъюнкции переменые, представленные в прямой или инверсной форме, называется минтермом. 110 Например, зависимость значений выходного двузначного сигнала от значений входных двузначных сигналов ЦКУ, схема которого показана на рисунке 4.5, задается булевой функцией в СДНФ, состоящей из трех минтермов: y x 2 x 1 & & 1 1 1 & Рисунок 4.5 — Схема цифрового комбинационного устройства Число булевых функций, или наборов минтермов, что одно и то же, которые могут быть реализованы в КТ ЦКУ при полном переборе генератором тестовой последовательности тестовых наборов из n цифровых двухзначных сигналов, вычисляется по формулам (4.1), (4.2). Например, в ЦКУ с двумя входами (n = 2) могут быть ре- ализованы 16 булевых функций, из которых в схеме ЦКУ на рисунке 4.5 реализуется только одна булева функция. Доказано, что сигнатуру двузначного сигнала в КТ ЦКУ при n разрядах регистров генератора тестовой последовательности и сигнатурного анализатора можно вычислить как сигнатуру s = S(f) булевой функции (4.8) по следующим правилам: − представить булеву функцию в СДНФ; − определить сигнатуру каждого минтерма, воспользовав- шись следующим выражением: ; − просуммировать сигнатуры по модулю два. 111 Из последнего правила следует, что сигнатура булевой функции имеет в разряде 1, если количество единиц в соот- ветствующем разряде сигнатур всех минтермов — нечетное и имеет в разряде 0 при отсутствии или четном количестве еди- ниц в соответствующем разряде сигнатур всех минтермов. Число сигнатур булевых функций при n разрядах регис- тра сигнатурного анализатора вычисляется по формуле (4.2). Тогда число булевых функций, имеющих одинаковую сигнату- ру и называемых сигнатурно неразличимыми, вычисляется по формуле Например, M s = 4 при n = 2. Булевы функции двух переменных в виде наборов двоич- ных эквивалентов минтермов и соответствующие им сигнату- ры, вычисленные по сформулированным выше правилам, ука- заны в таблице 4.4. Таблица 4.4 Булевы функции двух переменных и соответствующие им сигнатуры Номер на- бора 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Двоичные эквивален- ты минтер- мов — 00 01 10 11 00 01 00 10 00 11 01 10 01 11 10 11 00 01 10 00 01 11 00 10 11 01 10 11 00 01 10 11 Сигна туры 00 00 10 01 11 10 01 11 11 01 10 11 01 10 00 00 Анализ таблицы 4.4 показывает, что сигнатурно неразли- чимые булевы функции (отказы) могут различаться числом минтермов (единиц). Булевы функции, реализуемые в КТ ЦКУ, могут иметь ну- левую или ненулевую сигнатуры. Нулевая сигнатура содержит нули во всех разрядах, а ненулевая сигнатура содержит еди- ницу хотя бы в одном из разрядов. 112 Нулевая сигнатура — единственная. Число ненулевых сигнатур при n разрядах регистра сигнатурного сигнатурного анализатора вычисляется по формуле Булева функция, представленая в СДНФ набором из k минтермов, имеет ненулевую сигнатуру, если сигнатуры мин- термов содержат нечетное число единиц хотя бы в одном из разрядов (следствие из третьего правила вычисления сигна- туры). Можно показать, что вероятность необнаружения отказа сочетанием сигнатурного анализа и счета единиц вычисляется по формуле . (4.9) Вероятность (4.9) необнаружения отказа принимает мак- симальное значение, если k = 2 n /2. Результаты вычислений и сопоставлений значений веро- ятности необнаружения отказа сигнатурным анализом и соче- танием сигнатурного анализа со счетом единиц представлены в табл. 4.5. Таблица 4.5 Результаты вычислений и сопоставлений значений вероятности необнаружения отказа сигнатурным анализом и сочетанием сигнатурного анализа со счетом единиц n Вероятность необнаружения отказа, вычисленная по формуле q k,s /q s (4.3) (4.7) при m = n (4.9) 4 0,141 0,062 0,012 0,19 5 0,1 0,031 0,0044 0,14 6 0,071 0,016 0,0016 0,1 7 0,05 0,0078 0,00055 0,071 113 Максимальное значение вероятности необнаружения от- каза сочетанием сигнатурного анализа со счетом единиц мень- ше вероятности необнаружения отказа счетом единиц или сиг- натурным анализом. 4.4 Средства исчерпывающего диагностирования Структурная схема комплекса аппаратных средств сигна- турного анализа и счета единиц показана на рис. 4.6, а. Диагностирование начинается по сигналу ПУСК и закан- чивается по сигналу СТОП. Генератором тестовой последова- тельности (ГТП) перебираются с частотой синхронизации, за- даваемой сигналом ТАКТ, все возможные тестовые наборы из n цифровых двухзначных сигналов на входах объекта диагнос- тирования. Цифровой двухзначный сигнал с контрольной точки (КТ) объекта поступает на сигнатурный анализатор и счет- чик единиц для определения за интервал времени между сигналами ПУСК и СТОП сигнатуры и числа единиц соот- ветственно. Счет единиц в интервале времени между сигналами ПУСК и СТОП разрешается сигналом РС триггера счетчика единиц. Сигнал 1 на выходе логического элемента “И” счетчика единиц появляется при совпадении на его входах высоких уровней на- пряжения цифрового двузначного сигнала в КТ, сигналов РС и ТАКТ (рисунок 4.6, б). Число сигналов 1 за интервал времени между сигналами ПУСК и СТОП подсчитывается десятичным счетчиком им- пульсов. Допустимая сигнатура и допустимое число единиц рабо- тоспособного объекта определяются экспериментально или вычисляются. Работоспособность объекта определяется по совпадению полученной сигнатуры с допустимой сигнатурой и совпадению подсчитанного количества единиц с допустимым. Отказ опре- деляется по несовпадению полученной сигнатуры с допусти- 114 мой сигнатурой или несовпадению подсчитанного количества единиц с допустимым. Генератором тестовой последовательности осуществляет- ся, как правило, полный перебор n-разрядных тестовых набо- ров цифровых двузначных сигналов. Однако отдельные тесто- Объект Сигнатурный анализатор ТАКТ ПУСК СТОП 1 2 n КТ ГТП Счетчик единиц 1 РС S R Т & Счетчик импульY сов a) Сигнал СТОП Сигнал ПУСК Сигнал 1 Сигнал ТАКТ Сигнал РС Сигнал в КТ б) а — структурная схема; б — временные диаграммы сигналов Рисунок 4.6 — Комплекс средств исчерпывающего диагностирования 115 вые наборы могут быть недопустимыми при диагностировании цифрового устройства и должны исключаться. Схема генератора допустимых тестовых наборов показана на рисунке 4.7. ГТП 1 2 n 1 1 1 1 Тестовые наборы 2 2 2 2 & DC & & n n n n 1 2 n 1 Рисунок 4.7 — Схема генератора тестовых наборов Исключение тестовых наборов, недопустимых для диа- гностируемого цифрового устройства, достигается тем, что вы- ходы ГТП подключаются к входам диагностируемого устройс- тва через элементы задержки и элементы запрета. Запрещающие входы элементов запрета соединяются через элемент “ИЛИ” с выходами дешифратора. Входами де- шифратора являются выходы ГТП. С входами элемента “ИЛИ” соединяются те выходы дешифратора, которые соответствуют номерам недопустимых тестовых наборов. Контрольными точками для диагностирования объекта обычно являются контакты доступного разъема, предусмат- риваемого при конструировании объекта. Число контрольных точек, выводимых на разъем для достижения требуемой глу- 116 бины поиска места отказа, может быть велико, что приводит к усложнению объекта. Значительно уменьшить число контрольных точек, выводи- мых на разъем, позволяет применение встроенного самопрове- ряемого коммутатора, схема которого показана на рисунке 4.8. DC CT2 R Y1 +1 C4 C3 C2 Z C1 x 1 KР 2 1 n n n 2 1 2 1 & & & 1 1 Диагностируемое устройство Контрольные точки 1 1 x 2 x n Рисунок 4.8 — Схема встроенного самопроверяемого коммутатора Контрольные точки х 1 ,…, х n диагностируемого объекта со- единяются через элементы ИЛИ и элементы И со входами эле- мента ИЛИ, единственный выход которого соединяется с конт- рольным разъемом КР. Вторые входы элементов И соединяются с соответству- ющими выходами дешифратора, сигналы на входы которого поступают с выходов двоичного счетчика. Входы двоичного счетчика и соединенные между собой вторые входы элементов ИЛИ выводятся на контрольный разъем. 117 Управление поочередным соединением контрольных точек диагностируемого объекта с выходом Z контрольного разъема осуществляется сигналами, подаваемыми на суммирующий и вычитающий входы двоичного счетчика импульсов. Сигнал С1 применяется для самопроверки коммутатора. Таким образом, контрольный разъем диагностируемого объекта содержит только пять контактов. Контрольные вопросы 1. Поясните принципы обнаружения отказа счетом пере- ходов и единиц цифрового двузначного сигнала. 2. Приведите примеры логических отказов, которые не об- наруживаются счетом переходов, счетом единиц, счетом пере- ходов и единиц. 3. Приведите пример одиночной ошибки, которая не обнару- живается счетом переходов, но обнаруживается счетом единиц. 4. Приведите пример двоичной последовательности и представьте ее двоичным многочленом. 5. Что такое сигнатура и как она вычисляется? 6. Поясните принцип обнаружения логического отказа сиг- натурным анализом. 7. Поясните работу цифрового устройства для деления многочленов (рисунок 4.3) временными диаграммами. 8. Определите по схеме на рисунке 4.5, как изменится бу- лева функция при отказе “константа 0” или “константа 1” од- ного из логических элементов. 9. Вычислите сигнатуру выходного сигнала работоспособ- ного и отказавшего устройства, схема которого показана на ри- сунке 4.5. 10. Почему вероятность необнаружения отказа сочетанием счета переходов и единиц меньше вероятности необнаружения отказа счетом переходов или счетом единиц? 11. Предложите формулу для вычисления вероятности не- обнаружения отказа при сочетании счета переходов и единиц. 12. Предложите методику обнаружения отказа, предус- матривающую сочетание счета единиц и сигнатурного анали- ′ 118 за. Объясните, почему повышается вероятность обнаружения отказа. 13. Поясните принцип работы счетчика единиц на рисун- ке 4.6. 14. Поясните принцип исключения недопустимых тесто- вых наборов по схеме на рисунке 4.7. 15. Предложите методику самопроверки встроенного ком- мутатора по схеме на рисунке 4.8. Список литературы 1. РМГ 29-99. ГСИ. Метрология. Основные термины и опре- деления. 2. ГОСТ 16465-70. Сигналы радиотехнические измеритель- ные. Термины и определения. 3. МИ 2090-90. ГСИ. Определение динамических характе- ристик линейных аналоговых средств измерений с сосредото- ченными параметрами. Общие положения. 4. ГОСТ 18353-79. Контроль неразрушающий. Классифи- кация видов и методов. 5. Сергеев А. Г. Метрология: Учеб. пособие / А. Г. Сергеев, В. В. Крохин. — М.: Логос, 2002. — 408 с. 6. Введение в техническую диагностику / Г. Ф. Верзаков, Н. В. Киншт, В. И. Рабинович, Л. С. Тимонен; под ред. К. Б. Ка- рандеева. — М.: Энергия, 1968.– 224 с. 7. Ушакова Г. Н. Аппаратный контроль и надежность спе- циализированных ЭВМ. — М.: Сов. радио, 1969. — 312 с. 8. Мозгалевский А. В. Техническая диагностика (непре- рывные объекты): учеб. пособие для вузов. — М.: Сов. радио, 1975 — 207 с. 9. Калявин В. П. Технические средства диагностирования / В. П. Калявин, А. В. Мозгалевский. — Л.: Судостроение, 1984. — 208 с. 10. Основы технической диагностики / В. В. Карибс- кий, П. П. Пархоменко, Е. С. Согомонян, В. Ф. Халчев; под ред. П. П. Пархоменко. — М.: Энергия, 1976. — 464 с. 119 11. Надежность технических систем: справочник / Ю. К. Бе- ляев, В. А. Богатырев, В. В. Болотин и др.; под ред. И. А. Ушако- ва. — М.: Радио и связь, 1985. — 608 с. 12. Ксенз С. П. Диагностика и ремонтопригодность радио- электронных средств. — М.: Радио и связь, 1989. — 248 с. 13. Джейкокс Дж. Руководство по поиску неисправностей в электронной аппаратуре / Пер. с англ. — М.: Мир, 1989. — 176 с. 14. Граф Ш. Схемы поиска неисправностей / Ш. Граф, М. Гессель: пер. с нем. — М.: Энергоатомиздат, 1989. — 144 с. 15. Гаскаров Д. В. Прогнозирование технического состоя- ния и надежности радиоэлектронной аппаратуры / Д. В. Гаска- ров, Т. А. Голинкевич, А. В. Мозгалевский; под ред. Т. А. Голин- кевича. — М.: Сов. радио, 1974. — 224 с. 16. Давыдов П. С. Техническая диагностика радиоэлект- ронных устройств и систем. — М.: Радио и связь, 1988. — 256 с. 17. Уильямс Г. Б. Отладка микропроцессорных систем / Пер. с англ. — М.: Энергоатомиздат, 1988. — 253 с. 18. Литиков И. П. Кольцевое тестирование цифровых уст- ройств. — М.: Энергоатомиздат, 1990. — 160 с. 19. Хоровиц П. Искусство схемотехники: В 2-х томах / Пер. с англ. / П. Хоровиц, У. Хилл. — М.: Мир, 1983. — Т. 2. — 590 с. 20. Аршинов М. Н. Коды и математика (рассказы о кодиро- вании) / М. Н. Аршинов, Л. Е. Садовский. — М.: Наука, 1983. — 144 с. 21. Технические средства диагностирования: справочник / В. В. Клюев, П. П. Пархоменко, В. Е. Абрамчук и др.; под общ. ред. В. В. Клюева. — М.: Машиностроение, 1989. — 672 с. 22. Фандеев В. П. Технологии и средства анализа отказов восстанавливаемых электронных изделий приборостроения. — Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2001. — 240 с. 23. Фандеев В. П. Методы внутрисхемного диагностирова- ния электрорадиоэлементов и микросхем: учебное пособие / В. П. Фандеев, И. М. Скориков. — Пенза: Приволжский дом зна- ний, 2002. — 87 с. |