Пример: Глобальная сеть INTERNET
Я ищу:
На главную  |  Добавить в избранное  

Главная/

Радиоэлектроника, компьютеры и периферийные устройства. /

Разработка системы самоконтроля аналого-цифрового преобразователя

Документ 1 | Документ 2 | Документ 3 | Документ 4 | Документ 5

Задание на курсовую работу.

Спроектировать  систему  самоконтроля  аналого-цифрового  прео-

бразователя,  которая бы в течение работы  АЦП проверяла его исправность.

 

Сущность метода АЦП.

Часто требуется преобразовать аналоговый сигнал в число, пропорциональное амплитуде. Это актуально для измерительных приборов,  где  информация  выдается  в  виде  аналогового  сигнала,  звукоснимателей  и  т.д. 

В данной работе используется метод параллельного кодирования .

Параллельное кодирование. В этом методе напряжение входного сигнала подается на один из входов п компараторов одновременно; другие входы компараторов подключены к п опорным источникам с равномерно распределенными напряжениями. Шифратор с приоритетом формирует цифровой выходной сигнал, соответствующий самому старшему компаратору из активизированных входным сигналом (рис. 1).

Параллельное кодирование (один из видов «мгновенного» кодирования) - это самый быстрый метод А/Ц-преобра-зования. Время задержки от входа до выхода равно сумме времен задержки на компараторе и шифраторе. Параллельные преобразователи, выпускаемые промышленностью, имеют до 1024 уровней квантования (с выходами до 16 разрядов). При большем числе разрядов они становятся дорогими и громоздкими. Быстродействие их колеблется от 15 до 300 млн. отсчетов в секунду.

 На рис.1 приведена общая схема паралельного АЦП.



Ниже приведена схема приоритетного шифратора 74F148 , имеющего 8 входных и 3 выходных  информационных линии.


 


                                           Таблица 1.

Таблица истинности приоритетного шифратора 74F148.



Принцип работы приоритетного шифратора :

Шифратор получает данные с восьми входных линий , которые активны в состоянии логического нуля и преобразует их в три выходных линии , также считающиеся активными в состоянии логического нуля. Значение приоритета связывается с каждым входом и когда две или более входных линий одновременно активны , значение приоритета старшего входа передаётся на выход , вход 7 имеет наивысший приоритет. Логическая единица на EI(Enable Input) установит на всех выходах неактивное состояние. Выход GS(Group Signal) активен, когда хотя бы один из входов активен. EO(Enabled Output) активен , когда все входы неактивны.EO и EI используются при каскадировании приоритетных шифраторов.

Рис 3. Расширение разрядов АЦП.

Комментарии к схеме рис. 3.

0-7 (на обоих шифраторах) – информационные входные линии.

А0-А4 – информационные выходные линии.

Enable – логический ноль разрешает работу шифратора.

FLAG – если ноль, то хотя бы один их входов активен.

Разработка системы самоконтроля.

В литературе нами было обнаружено  два типа систем самоконтроля :

1.      Дублирование преобразователя и последующее сравнение  выходов.

2.      Обратное преобразование цифрового сигнала в аналоговый и сравнение его с исходным.

Эти методы  имеют существенный недостаток – громоздкая схема контроля и как следствие - понижение надёжности , повышение цены изделия ,  возникает проблема «сторожа за сторожем».

Имеет смысл разработка системы контроля , которая будет обнаруживать

меньшее количество неисправностей (по сравнению с методами , указаными выше)  аналого-цифрового преобразователя , но будет возможно более простой и надёжной.



Рис. 4. Функциональная схема АЦП с системой самоконтроля.

Описание системы тестов.

Из рис.4 видно что местами подключения схемы самоконтоля являются входы  и выходы аналогового участка схемы и приоритетного шифратора , реализованные в виде интегральныз микросхем. Принцип построения тестов следующий : при определённом значении на входе АЦП происходит просмотр выходных значений и если обнаружено нессответствие , то выдаётся сообщение о ошибке ; контроль происходит с учётом особенностей работы схемы приоритетного шифратора (подробнее см. ниже).

Test1.

При подаче нулевого потенциала  на вход АЦП компаратор test1_comp разрешает тестирование - происходит анализ выходных значений , в случае ,  если хотя бы один из информационных выходов имеет нулевой уровень , либо GS=1;E0=0 не соответствует действительности , выдаётся сообщение об ошибке.

Test2.

 В отличие от предыдущего теста , test2 контролтрует схему в течение всего времени её работы ,  происходит сравнеиие значений GS и EO , и если они равны , то выводится сообщение об ошибке.

Test3.

При подаче на вход АЦП такого потенциала , при увеличении которого не происходит

изменения значений информационных выходов А0-А2 ( в нашем случае 10V). 

На входах I0-I7 – уровни логического нуля  (Uin=10 V) , компаратор test3_comp разрешает тестирование – происходит анализ выходных значений , в случае , если хотя бы один из информационных выводов имеет уровень логической единицы , то выводится сообщение об ошибке.

Test4.

Особенностью работы приоритетного шифратора является то , что значения на вызодах EO и GS различны. Когда на входах I0-I7 – уровни логической единицы (Uin=0) , GS=1 , EO=0 ;

В остальных случаях GS=0 , EO=1. Test4 проверяет выход АЦП на неединичные  значения и GS=0;EO=1;

Схема аналого-цифрового преобразователя с системой самоконтроля представлена на рис. 5.

Комментарии к схеме рис.5

Элементы :

1-46 приоритетный шифратор

47-60 система самоконтроля

Test1_Error, Test2_Error, Test3_Error, Test4_Error – индикаторы ошибок

A0,A1,A2 – выходные линии

Uin – вход АЦП

I0-I7 –  линии связи аналогово и цифрового участков схемы. 

Моделирование исправной схемы.

Моделирование исправной схемы призводится при помощи программного комплекса Electronics Workbench. 5.12. , представляющего собой программный продукт, позволяющий производить моделирование, тестирование, разработку и отладку электрических цепей.

Выбор EWB для моделирования исправной схемы обусловлен тем , что представляет значительное удобство графический интерфейс процесса , а также то , что программа позволяет работать с аналоговым участком схемы.

                                                                                    Таблица 2                                     

                                                                                    Результаты моделирования.

Uin

EI*

E0

GS

I2

I1

I0

Error1

Error2

Error3

Error4

10

F

T

F

F

F

F

F

F

F

F

9

F

T

F

F

F

T

F

F

F

F

8

F

T

F

F

T

F

F

F

F

F

7

F

T

F

F

T

T

F

F

F

F

5

F

T

F

T

F

F

F

F

F

F

4

F

T

F

T

F

T

F

F

F

F

2

F

T

F

T

T

F

F

F

F

F

0

F

F

T

T

T

T

F

F

F

F

·        EI=const

F – логический ноль

Т – логическая единица

Error1, Error2, Error3, Error4 – логическая единица  указывает на наличие ошибки , обнаруженной системой самоконтроля.

Как видно из результатов моделирования , ни при  одном допустимом входном наборе сообщение об ошибке не появляется.

Моделирование неисправной схемы.

Целью моделирования неисправностей является определение доли ошибок АЦП , обнаруживающихся системой контроля. Для решения данной задачи использовались самостоятельно разработанные программы , исходные тексты которых приведёны в приложении.

Описание работы программы моделирования неисправностей.

Моделируются неисправности следующего вида: одиночные, фиксация 0 и 1.

Логическое описание схемы находится в исходном тексте программы, для изменения моделируемой схемы необходима значительная переделка программы и её компиляция , поэтому данная программа предназначена исключительно для моделирования неисправностей данной схемы. Моделирование производится следующим образом : на линиях схемы поочерёдно устанавливаются  обрыв и замыкание на общий провод и производится моделирование схемы с учётом данной неисправности. 

В таблицах 3 и 4 приведены результаты моделирования неисправностей. Записям в таблицах соответствуют неисправности на выходе соответствующего элемента.

                                                          Таблица 3.

                                                           Результаты моделирования неисправностей.

                                                           Вид неисправности: одиночная, фиксация 1.

 

0 V

35

43

44

45

46

50

52

53

54

56

57

58

59

60

2 V

35

46

50

54

56

57

58

59

60

4 V

35

46

50

54

56

57

58

59

60

5 V

35

46

50

54

56

57

58

59

60

7 V

32

35

46

50

54

56

57

58

59

60

8 V

32

35

46

50

54

56

57

58

59

60

9 V

26

32

35

46

50

54

56

57

58

59

60

10 V

1

2

3

4

6

10

12

13

14

15

16

18

19

22

27

28

29

30

33

34

36

37

38

39

40

41

46

54

55

56

57

58

60

 

  

                                                           Таблица 4.

                                                           Результаты моделирования неисправностей.

                                                           Вид неисправности: одиночная, фиксация 0.

0 V

5

6

13

38

40

42

47

49

2 V

5

42

47

49

4 V

5

42

47

49

5 V

5

42

47

49

7 V

5

42

47

49

8 V

5

42

47

49

9 V

5

42

47

49

10 V

5

43

44

45

49

51


На рис. 6 и 7 представлены информативности водных наборов с точки зрения обнаружения ошибок.

 

Заключение.

1. Несмотря на то , что схема контроля составляет пятую часть от элементной базы схемы , eю обнаружено 71% и 20% неисправностей фиксации 1 и 0 соответственно.

2. При увеличении разрядов АЦП разница между основной схемой и контроля

увеличивается и схема контроля вносит всё меньший относительный вклад в надёжность изделия.

3. В схеме контроля используются тесты двух типов :

   a)тесты постоянной проверки (test1 и test3)

   б)тесты проверки лишь при достижении критических значений (test1 и test3)

   Наибольший вклад в количество обнаруженных неисправностей вносят тесты типа б , но необходимость введения тестов постоянной проверки обусловлена тем , что возможно такое использование АЦП , при котором  на вход не будут

подаваться предельные значения (тогда тесты типа б не имеют смысла). 

Содержание.

Задание на курсовую работу.                                        2

Сущность метода АЦП.                                                  2    

Разработка системы самоконтроля.                            6       

Моделирование исправной схемы.                              9 

Моделирование неисправной схемы.                          9            

Заключение.                                                                     11       

Список использованных источников                         25   


Copyright © 2005—2007 «RefStore.Ru»