Структурные схемы функционального диагностирования комбинационных схем

Комбинационная 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_l(x), g₂(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 g₁ g₂ …g_k>, который является словом некоторого кода с обнаружением ошибок. Тогда могут быть обнаружены те неисправности внутри блоков f (х) и g(x), которые вызывают появление на выходах f ₁ f ₂ … f _m g₁ g₂ …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 g₁ g₂ …g_k> заданному коду. В про­тивном случае на выходе тестера, который является контрольным выходом всей схемы, формируется сигнал ошибки.

Рисунок 2 – Схема контроля методом вычисления контрольных разрядов

Второй подход к построению структуры функционального ди­агностирования КС проиллюстрирован на рисунке 3. В этом случае дополнительный блок g (x) вычисляет функции логического дополнения g_l(x), g₂(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 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 в том, 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 n входов и два выхода. На входы подаются слова n-раз­рядного кода с обнаружением ошибок nRp (R – признак кода, p – параметр, характеризующий код). СПТ обладает следующими свой­ствами:

1) контроля входного вектора – выходы z₁ и 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 z₁ и z₂ принимают 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 2Сl).

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 п Rp, 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 f (х), а также по возможности и в блоке g(х) 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 (х) 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 (х) 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 (х), которые также непосредственно подаются на рабочие выходы y₁, …, y_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 (х), то вероятностью отказа компаратора можно пренебречь и также применить несамопроверяемый компаратор.

Поиск по сайту: