Структур. схемы функц-ного диагн-ия комбинационных схемКомбинационная схема (КС) входит как составная часть в любое дискретное устройство. Поэтому схема контроля КС всегда входит как составная часть в общую схему контроля ДУ. На рисунке 1 показана обобщенная структура функционального контроля комбинационной схемы. Существует большое разнообразие методов такого контроля.
Рисунок 1 – Обобщенная структура функционального контроля КС
Возможны два подхода к построению структуры, представленной на рисунке 1. Первый подход проиллюстрирован на рисунке 2. Его идея состоит в том, что дополнительный блок g (x) вычисляет такие функции g 1(x), g 2(x),..., g k(x), что на любом рабочем входном наборе на выходах блоков f (x) и g (x) формируется вектор <f 1 f 2 …f m g 1 g 2 … g k>. который является словом некоторого кода с обнаружением ошибок. Тогда могут быть обнаружены те неисправности внутри блоков f (x) и g (x), которые вызывают появление на выходах f 1, f 2, …f m, g 1, g 2, … g k вектора, не принадлежащего выбранному коду. В общем случае блок g (x) вычисляет контрольные разряды кода с обнаружением ошибок. Поэтому структуру, представленную на рисунке 2, называют схемой контроля методом вычисления контрольных разрядов. При этом компаратор реализуется в виде специального устройства – тестера, назначение которого состоит в том, чтобы фиксировать факт принадлежности кодового вектора <f 1 f 2 …f m g 1 g 2 … g k> заданному коду. В противном случае на выходе тестера, который является контрольным выходом всей схемы, формируется сигнал ошибки. Второй подход к построению структуры функционального диагностирования КС проиллюстрирован на рисунке 3. В этом случае дополнительный блок g (x) вычисляет функции логического дополнения g 1(x), g 2(x),..., g m(x) при помощи которых функции основного блока f 1(x), f 2(x),..., f m(x) преобразуются (дополняются) в функции h 1(x), h 2(x),..., h m(x). Преобразование осуществляется так, что на любом рабочем входном наборе формируется вектор < h 1 h 2..., h m >, который является словом некоторого кода с обнаружением ошибок. Для преобразования используются элементы М2 (
Рисунок 2 - Схема контроля методом вычисления контрольных разрядов
Рисунок 3 - Схема контроля методом логического дополнения
Важным элементом рассмотренных структур функционального диагностирования КС является тестер. По своему назначению, тестер представляет собой детектор (или схему кодового разделения), задача которого состоит втом, чтобы отличать кодовые векторы, принадлежащие рассматриваемому коду, от всех остальных возможных векторов. Обычный детектор имеет один выход и описывается функцией, определяемой через дизъюнкцию всех векторов кода. Самопроверяемый детектор реализуется в виде самопроверяемого тестера (СПТ), который представляет собой устройство (рисунок 4), имеющее п входов и два выхода. На входы подаются слова n -разрядного кода с обнаружением ошибок nRp (R – признак кода, р – параметр, характеризующий код). СПТ обладает следующими свойствами: 1) контроля входного вектора - выходы z 1и z2 принимают значения (0,1) или (1,0), если на входе тестера присутствует вектор кода nRp, и принимают значения (0,0) или (1,1) в противном случае; 2) самопроверки – для любой неисправности схемы тестера из заданного класса существует входной вектор кода nRp, на котором выходы z 1и z2принимают значения (0,0) или (1,1). С функциональной точки зрения СПТ представляет собой комбинационную схему, осуществляющую преобразование кода nRp в равновесный код «1 из 2» (код 2С1).
Рисунок 4 - Самопроверяемый тестер
Для тестеров введены следующие характеристики: - сложность L – суммарное число входов логических элементов, входящих в структуру тестера; - число уровней схемы r (характеризует быстродействие) – максимальное число элементов, через которые проходит путь в схеме тестера, связывающий его вход с выходом; - длина проверяющего теста t (характеризует контролепригодность) – число слов кода nRp, поступление которых на вход тестера обеспечивает обнаружение в его структуре всех неисправностей из заданного класса на основе свойства самопроверки. При построении структур функционального диагностирования КС решаются следующие основные проблемы: 1) Синтез дополнительного блока g (x) с наименьшей сложностью. 2) Обеспечение обнаружения максимального числа неисправностей в основном блоке g (x), а также по возможности и в блоке g (x) и компараторе. При этом учитывается, что неисправности в блоке g (x) и компараторе не оказывают непосредственного влияния на рабочие выходы (см. рисунок 1) всего устройства, а, следовательно, и на работу объектов управления. Поэтому обеспечение обнаружения неисправностей в основном блоке f (x) рассматривается как основная задача. 3) Обеспечение полного контроля компаратора. Эта задача важна, так как компаратор в системе контроля является «последним сторожем». Для ее решения требуется поступление на вход компаратора проверяющего теста, который формируется на выходах блоков f (x) и g (x). 4) Обеспечение необходимого быстродействия схемы контроля. Как видно из рисунка 1, компаратор может выработать сигнал ошибки только после того, как на его входы поступят сигналы с выходов основного блока f (x), которые также непосредственно подаются на рабочие выходы y 1, y 2..., у m всего устройства. Поэтому время формирования сигнала ошибки должно быть меньше времени восприятия объектами управления сигналов с рабочих выходов. При этом решающее значение имеет быстродействие компаратора. На практике часто ограничиваются требованием обнаружения одиночных константных неисправностей, так как при рабочем функционировании устройства одновременное возникновение двух и более неисправностей маловероятно. Кроме того, увеличение кратности обнаруживаемых неисправностей вызывает, как правило, усложнение структуры дополнительного блока g (x). Допускается также применение несамопроверяемого компаратора, если сложность самопроверяемого компаратора оказывается очень большой. С другой стороны, если сложность компаратора во много раз меньше сложности исходного блока f (x), то вероятностью отказа компаратора можно пренебречь и также применить несамопроверяемый компаратор. Конкретные схемы функционального контроля КС определяются видом используемого кода с обнаружением ошибок. 40. Методы контроля, использующие свойства кодов.
|
).
