|
Реферат: Проектирование радиоприёмника (Радиоэлектроника)
Задание.
Вариант 4.
Необходимо рассчитать радиоприёмник супергетеродинного типа. Вид
принимаемого сигнала — ТЛГ, ОБП. ТЛГ — амплитудная телеграфия с полосой 100
Гц; ОБП — телефонный однополосный сигнал с подавленной несущей с полосой 3
кГц. Диапазон — 28,0 — 29,7 МГц. Выход. мощ-ть — 5 Вт
Чувствительность приёмника зависит, в первую очередь, от рабочего
диапазона РПУ. Значения чувствительности приёмника на данной частоте
(диапазон — 10 м): в городе — 0,65, в пригороде 0,15.
Используется настроенная антенна с сопротивлением 75 Ом.
Проектирование РПУ.
Односигнальная селективность. Селективность РПУ по соседнему каналу
представляет собой ослабление сигнала при расстройке приёмника на ( 9 кГц и
составляет не менее 26 дБ.
Подавления зеркального канала: его необходимо ослабить для КВ по
меньшей мере на 10 дБ. В данной работе проектируется приемник 4 класса и
строится по схеме с плавным первым гетеродином.
Полоса пропускания и коэффициент прямоугольности. Полоса пропускания
общего радиотракта приемника определяется реальной шириной спектра
принимаемого сигнала и составляет 3 кГц для телефонного однополосного
сигнала с подавленной несущей и 100 Гц для амплитудной телеграфии.
Коэффициент прямоугольности частотной характеристики радиотракта лежит в
пределах 1, 7 — 2, 5.
Количество преобразований. На КВ диапазоне требуется двойное
преобразование частоты.
Распределение избирательности и усиления по трактам. Коэффициент
усиления в тракте сигнальной частоты (до 1-го смесителя): [pic] где: [pic]
— допустимое напряжение на входе преобразователя частоты, которое можно
положить равным 100 — 200 мВ. Еа- чувствительность приемника.
В тракте первой промежуточной частоты коэффициент усиления [pic]
берется не выше 10 — 20. Коэффициент усиления в тракте 2-й промежуточной
частоты должен довести усиление сигнала до нормального уровня, необходимого
для детектирования радиосигналов в наилучших условиях, и выбирается по
формуле: [pic], где: К З =10…20 –запас усиления на случай старения
элементной базы. [pic]. Величина U дет равна нормальному значению
напряжения на входе детектора и выбирается в зависимости от типа детектора.
Для АМ детектора эта величина составляет 0,5 — 1 В (диодная схема);
0,1…0,2 В (транзисторная схема). Для однополосного детектора 0.02 —.0.04 В,
для частотного детектора 2…4 В
Данное радиоприемное устройство построено по супергетеродинной схеме
с двойным преобразованием частоты и имеет фильтры в тракте звуковой
частоты. Эти фильтры предназначены для: ТЛГ – амплитудная телеграфия с
полосой 100 Гц и ОБП – телефонный однополосный сигнал с подавленной несущей
с полосой 3 кГц .
Питается данное РПУ от двухполярного источника питания, который в свою
очередь питается от сети переменного напряжения 220В., 50Гц.
Функциональная схема РПУ.
Расчет РПУ.
Входная цепь обеспечивает выделение несущей частоты и согласования
антенны с последующими каскадами схемы и подавление сигнала по зеркальной
частоте. Частота несущей: [pic]. Исходя из различных схем построения РПУ на
частотах близких к 28 МГц, емкость конденсаторов в контурах входных цепей
приблизительно равна 40 пФ , ( индуктивность будет равна 3,23.10-6 Гн.
Селективность по зеркальному каналу не менее 26 дБ.
Усилитель высокой частоты обеспечивает нужное усиление несущей для
последующих преобразований. Коэффициент усиления в тракте сигнальной
частоты (до 1-го смесителя):[pic] где: [pic] — допустимое напряжение на
входе преобразователя частоты, которое можно положить равным 100…200 мВ. Еа-
чувствительность приемника, равная для города 0,65 мкВ. Ксч ([pic].
Параметры полевого транзистора даны в приложении 1.
Смеситель и гетеродин – обеспечивают понижение частоты для последующей
фильтрации, т.к. на более низких частотах добротность фильтров намного
выше, чем на высоких частотах. Гетеродин и смеситель первой промежуточной
частоты построены на специализированной ИМС К174ПС1. Колебательный контур
подключенный к этой ИМС собран по трехточечной схеме и настроен на частоту
24 мГц. На выходе ИМС образуется первая промежуточная частота 3 мГц.
Гетеродин и смеситель второй промежуточной частоты построены на транзисторе
V2. Этот каскад является неперестраивавым и стабилизирован кварцевым
резонатором. Частота гетеродина составляет 1,5 МГц.
В результате образуется вторая промежуточная частота равная 465 кГц.
Также в тракте первой промежуточной частоты коэффициент усиления [pic]
равен 10 — 20 , за счет усиления на V2. Параметры специализированной ИМС
К174ПС1 и биполярных транзисторов V2, V3 даны в приложении 2 и 3
соответственно.
Полосовой фильтр осуществляет избирательность по соседнему каналу. Он
представляет собой конструктивно законченную систему пъезокерамических или
кварцевых резонаторов связанных между собой. Чтобы полосовой фильтр работал
нормально нужно согласовать его вход и выход с предыдущими и последующими
каскадами. У П.Ф. низкое входное сопротивление. Низкое входное
сопротивление первого фильтра согласовано с низким выходным сопротивлением
первого смесителя. А вот для согласования второго П.Ф. с выхода второго
смесителя сигнал промежуточной частоты цоступает на вход эмиттерного
повторителя, собранного на транзисторе VT3. Он согласует высокое выходное
сопротивление смесителя собранного на биполярном транзисторе с низким
входным сопротивлением пьезокерамического фильтра ZQ2. Полосовые фильты
определяют селективность по соседнему каналу. Селективность по соседнему
каналу составляет 40 дБ. Параметры П.Ф. даны в приложении 4.
Усилитель промежуточной частоты обеспечивает автоматическую
регулировка частоты и автоматическое усиление промежуточной частоты для
последующей дешифрации. Усилитель промежуточной частоты выполнен на ИМС
К157ХА2. Коэффициент усиления в тракте 2-й промежуточной частоты должен
довести усиление сигнала до нормального уровня, необходимого для
детектирования радиосигналов в наилучших условиях, и выбирается по формуле:
[pic], где: КЗ=10 — 20 — запас усиления на случай старения элементной базы.
[pic].
Для АМ величина Uдет детектора составляет 0,01 — 0,02 В.
[pic]=10878,6, [pic]=0,141. Параметры ИМС К157ХА2 даны в приложении 5.
ОБП и ТЛГ детектор выделяет полезный сигнал звуковой частоты из
высокочастотного. Для неискаженного детектирования максимальная амплитуда
однополосного или телеграфного сигнала на входе детектора должна быть
порядка 20 мВ. Для детектирования ОБП с подавленной несущей, в его цепь
включен третий гетеродин, настроенный на частоту второй промежуточной
частоты — 465 КГц. В качестве детектора в данном РПУ используется ИМС
дифференциальный усилитель – К175УВ4. Параметры К175УВ4 даны в приложени:
6.
Фильтр низкой частоты - предназначен для фильтрации на низких частотах
(ТЛГ – амплитудная телеграфия с полосой 100 Гц и ОБП — телефонный
однополосный сигнал с подавленной несущей с полосой 3 кГц ) Он собран на
ИМС К140УД1А, представляющей из себя дифференциальный усилитель.
Резонансная частота полосы пропускания определяется из соотношения: [pic]
При заданных частотах конденсаторы имеют следующие емкости: C32 = 7,34 мкФ
для f=100 Гц, и С31 =8 нФ для f=3 кГц. Также на этой ИМС может производится
предварительное усиление сигнала. Коэффициент усиления ее равен отношению
сопротивлений R21 к R18 соответственно. Параметры ИМС К140УД1А даны в
приложении: 7.
Усилитель звуковых частот предназначен для конечного усиления звуковой
частоты до значения заданной мощности: Pвых=5Вт. Усилитель звуковых частот
собран на микросхеме К174УН11. Питание у этой микросхемы – двухполярное.
Параметры этой МС даны в приложении 8.
Описание работы РПУ.
Колебательный контур, выделяет радиосигнал с частотой 28 МГц из
множества радиосигналов наводимых в антенне. Этот колебательный контур
имеет плавную перестройку по частоте с помощью блока переменных емкостей
входящих в него. Он же производит селекцию по зеркальному каналу. Далее
сигнал усиливается до нужного значения усилителем высоких частот. После
усиления, сигнал попадает на смеситель, на котором происходит
преобразование сигнала высокой частоты в более низкую. Так получается
первая промежуточная частота. Затем сигнал попадает на полосовой фильтр для
селекции по соседнему каналу. После этого происходит еще одно подобное
преобразование, после которого получается вторая промежуточная частота.
Затем она усиливается усилителем промежуточной частоты до нужного значения,
усиление которого контролируется АРУ. После происходит детектирование
промежуточной частоты с помощью специализированной микросхемы. Затем сигнал
звуковой частоты попадает на активный фильтр собранный на операционном
усилителе. Этот фильтр имеет переключатель режимов приема радиосигналов
(ТЛГ – амплитудная телеграфия с полосой 100 Гц и ОБП – телефонный
однополосный сигнал с подавленной несущей с полосой 3 кГц ). После этого
сигнал попадает на усилитель звуковой частоты, предназначенный для
конечного усиления звуковой частоты до значения мощности, пригодной для
воспроизведения через громкоговорители. Принципиальная схема РПУ
представлена в приложении 9.
Для питания данного РПУ требуется двухполярный источник питания, т.к.
в его состав входит УЗЧ с двухполярным питанием. На рисунке приведена схема
простого преобразователя, который позволяет получать от источника ~220 В ,
стабилизированное напряжение -12 В. Ток нагрузки по цепи -12В может быть до
150мА. Он состоит из понижающего трансформатора T1, двух полупериодных
выпрямителей VD1,VD2 и двцух интегральных стабилизаторов DA1 и DA2. Емкости
С1-С4 служат для сглаживания пульсаций напряжения. Принципиальная схема
блока питания представлена в приложении 10.
Приложение 1.
КП303А.
Транзистор полевой P- типа, маломощный, среднечастотный, предназначен
для использования в усилителях , в генераторах, и т.д.
|Тип |Струк|Предельные значения |Значения параметров |Тк.мак|Корп|
|прибо|тура |параметров |при Т=25°С |с. |ус |
|ра | |при Т=25°С | | | |
| | | | |°С | |
|Коэффициент шума, дБ, не более: |8 |
|Напряжение стабилизации, В, не более: |1 |
|Входное напряжение, В, не более: |1 |
|Верхняя частота входного сигнала, МГц, не менее: |200 |
|Напряжение питания, В: |9±10 % |
|Потребляемый ток, мА, не более: |2,5 |
|Предельные допустимые напряжения питания. В при |2,5, не менее |4,5 |
|токе нагрузки, мА: | | |
| |4,5, не более |15 |
|Масса в корпусе 201.141, S г, не более |1,5 |
Приложение 3.
КТ3102А
Транзистор биполярный, n-p-n типа, маломощный, высокочастотный,
предназначен для использования в усилителях высокой частоты, в генераторах,
и т.д.
|Тип |Прово|Предельные значения |Значения параметров |Тк.мак|Корп|
|прибо|- |параметров |при Т=25°С |с. |ус |
|ра |димос|при Т=25°С | | | |
| |ть | | |°С | |
|Средняя полоса пропускания, кГц |2 МГц ( 2 |
|Полоса пропускания по уровню –6 дБ, кГц |3,5 |
|Неравномерность в полосе пропускания не более, |1,4 |
|ДБ | |
|Избирательность при расстройке от средней |50 |
|частоты ( 9 кГц не менее, дБ | |
|Вносимое затухание в полосе пропускания не |16,5 |
|более, ДБ | |
|Вес не более, г |3 |
Полосовой фильтр ФПП-023.
|Технические характеристики |ФПП-023 |
|Средняя полоса пропускания, кГц |465 ( 2 |
|Полоса пропускания по уровню –6 дБ, кГц |9,5 |
|Неравномерность в полосе пропускания не более, |2 |
|ДБ | |
|Избирательность при расстройке от средней |40 |
|частоты ( 9 кГц не менее, дБ | |
|Вносимое затухание в полосе пропускания не |9,5 |
|более, ДБ | |
|Вес неболее, г |3 |
Приложение 5.
К174ХА2
Микросхема К174ХА2 предназначена для использования в радиовещательных
супергетеродинных приемниках I-IV классов с амплитудной модуляцией. Эта
микросхема содержит следующие узлы: усилитель промежуточной частоты и АРУ.
Основные технические характеристики:
|Основные технические характеристики |
|Напряжение питания. В, не более |12 |
|Ток потребления, мА |6 — 13 |
|Чувствительность при соотношения сигнал/шум 20 дБ |20 |
|на частоте 1060 кГц. мкВ, не более | |
|Выходное напряжение, мВ |60 |
|Напряжение питания, В |16 |
|Частота входного сигнала, МГц |30 |
|Ток потребления, мА |16 |
|Температура окружающей среды, °С |-25 — |
| |+56 |
|Предельные эксплуатационные данные |
|Напряжение питания, В |16 |
|Частота входного сигнала, МГц |30 |
|Ток потребления, мА |16 |
|Температура окружающей среды, °С |-25 — |
| |+56 |
Приложение 6.
К175УВ4
К175УВ4 — дифференциальный усилитель. Микросхема К175УВ4 предназначена
для использования в предусилителях высокой частоты.
|Основные технические характеристики |
|Напряжение питания. В, не более |12 |
|Ток потребления, мА |9.. |
| |.18 |
|Чувствительность при соотношения сигнал/шум 20 |45 |
|дБ | |
|на частоте 1060 кГц. мкВ, не более | |
|Выходное напряжение, мВ |85 |
Приложение 7.
К140УД1Б
К140УД1Б — операционный усилитель средней точности.
|Электрические параметры |
|Номинальное напряжение |12,6 В. |
|Потребляемый ток |12 мА |
|Коэффициент усиления напряжения |1000-1200 |
|Напряжение смещения нуля |7 мВ |
|Температурный коэффициент |20мкВ / ° С |
|Входной ток |8000 нА |
|Разностный входной ток |1500 нА |
|Коэффициент ослабления |60 дБ |
|синфазного сигнала | |
|Частота единичного усиления |8 МГц |
|Скорость наростания выходного |0,5 В/мкс |
|напряжения | |
|Наибольшая амплитуда выходного |5,7 В. |
|напряжения | |
|Входное сопротивление |0,004МОм. |
Приложение 8.
Микросхема представляет собой усилитель мощности звуковой частоты с
номинальной выходной мощность 15 Вт на нагрузку 4 Ома. Имеет защиту
выходного каскада от короткого замыкания и перегрузок. Аналог микросхемы
TDA2020. Содержит 150 интегральный элемента. Конструктивно оформлена в
корпусе типа 201.14.-12. Масса не более 1,5 гр.
|Основные технические характеристики |
|Номинальное напряжение питания (двухполярное) |± 17В ± 10%|
|Ток потребления при Uп = ± 17 В, Uвх = 0 В не более |100 мА |
|Выходная мощность при Uп = ± 17 В, Rн = 4 Ома, Кг = 1% |15 Вт |
|Коэффициент гармоник при Uп=±17В, Rн=4Ома,Рвых = 0,15…15 |1 % |
|Вт | |
|Максимальное входное напряжение при Uп=±17В, Рвых = 10 Вт|250 мВ |
|не более | |
|Напряжение шумов на выходе при Uп = ± 17 В, Rн = 4 Ома |1,0 мВ |
|Коэффициент подавления пульсаций частотой 100 Гц |45 Дб |
|Входное сопротивление при Uп = ± 17 В, fвх = 1 кГц |100 кОм |
|Предельно допустимые режимы эксплуатации |
|Напряжение питания |± 5 — ± 18 |
| |В |
|Максимальный ток нагрузки при Uп = ± 17 В, Rн = 0,1 Ома |2,4 А |
|Максимальное входное напряжение |10 В |
|Тепловое сопротивление:кристалл-среда |70°С/Вт |
|Температура окружающей среды |- 10 — + |
| |55°С |
|Температура кристалла |+ 150 °С |
Приложение 9
Электрическая схема РПУ.
R1=1 МОм; R2=330 Ом=330 Ом; R4=20 КОм; R5=1,5 КОм; R6=2 КОм; R7=2 КОм;
R=520 Ом; R9=750 Ом; R10=62 Ом; R11=220 Ом; R12=51 КОм (построечный);
R13=2,2 КОм; R14=630 Ом; R15= 1,5 КОм; R16=1,5 КОм; R17=1,2 КОм; R18=24
КОм; R19=24 КОм; R20=6,2 КОм; R21=24 КОм; R22=39 Ом; R23=1,5 КОм; R24=6,2
КОм; R25=100 КОм; R26=3 КОм; R27=100 КОм; R28=1 Ом; C1=10 пФ; C2=40 пФ
(переменный); С3=0,1 мкФ; C4=100 пФ; C5=100 пФ; C6=20 пФ; C7=40 пФ; C8=20
пФ; C9=50 пФ (переменный); C10=47 нФ; C11=0,1 мкФ; C12=3300 пФ; C13=0,033
мкФ; C14=0,033 мкФ; C15=20 мкФЧ16 В; С18=4700 пФ; С19=0,015 мкФ; C20=0,04
нФ (переменный); C21=10 пФ; C22=0,1 мкФ; C23=160 пФ; C24=0,1 мкФ; C25=10
мкФЧ25 В; C26=0,1 мкФ; C28=0,1 мкФ; C29=0,01 мкФ; C30=1 мкФ; C31=3,67 мкФ;
C32=4 нФ; C33=10 мкФЧ25 В; C34=1200 пФ; C35=1200 пФ; C36=0,1 мкФ; C35=5
мкФЧ25 В; C38=68 пФ; C39=100 мкФЧ25 В; C40=0,1 мкФ; C41=0,1 мкФ; L1=3,23?10-
6 Гн; L2=4,7?10-6 Гн; L3=39?10-6 Гн; L4=63?10-6 Гн; ZQ1=1,5 МГц.
Приложение 10
Электрическая схема блока питания.
-----------------------
УВЧ
Входная
цепь
Лист
Листов
Масштаб
МГАПИ
Курсовой проект
Группа ПР-7
Специальность 2008
Студент
АРУ
Эмиттерный повторитель
ПФ
3 МГц
УПЧ
ПФ
465 кГц
Гетеродин 2
Смеситель 2
Смеситель 1
Гетеродин 1
Гетеродин 3
Детектор
ФНЧ
ОБП
ФНЧ
ТЛГ
УЗЧ
Масс
Лит
Зав. Каф
Консульт
Руковод.
Дата
Подпись
Розенфельд
Лист
№
№ докум
Студент
XP1
-220 В
T1
~15 В
X1
FU1
0,5 А
VD1
КТ212А
DА1 КР142ЕН8Б
DА2 КР116ЕН12
C2 220 мк Ч 25В
+
+
+
+
C1
1000 мк
Ч 25 В
C2
C3
20 мк
C4
20 мк
1
2
2
3
2
8
17
2
+12 В
-12 В
ОП
VD2
КТ212А
Реферат на тему: Проектирование сигнатурного анализатора
Оглавление
Введение. 2
СЧЕТ ПЕРЕХОДОВ. 3
КОДЫ ЦИКЛИЧЕСКОГО ИЗБЫТОЧНОГО КОНТРОЛЯ. 4
СИГНАТУРНЫЙ АНАЛИЗ. 7
КАКИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРИГОДНЫ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МЕТОДОМ СИГНАТУРНОГО АНАЛИЗА. 10
ПРОСТОЙ СИГНАТУРНЫЙ АНАЛИЗАТОР. 12
Структурная схема простого сигнатурного анализатора. 12
Секция анализа простого сигнатурного анализатора. 14
Схема индикации сигнатуры зафиксированной в анализаторе. 15
Описание элементной базы используемой для создания простого сигнатурного
анализатора. 16
ТЕСТИРОВАНИЕ В РЕЖИМЕ СВОБОДНОГО СЧЕТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СИГНАТУРНОГО
АНАЛИЗАТОРА. 17
Системное ядро. Режим свободного счета. 17
Использование сигнатурного анализатора в режиме свободного счета. 18
ТЕСТИРОВАНИЕ ПЗУ В РЕЖИМЕ СВОБОДНОГО СЧЕТА. 23
ТЕСТ–ЦИКЛЫ СИГНАТУРНОГО АНАЛИЗА. 25
ВСТРОЕННЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ СИГНАТУРНОГО АНАЛИЗА 27
ОГРАНИЧЕНИЯ СИГНАТУРНОГО АНАЛИЗАТОРА 29
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 31
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ И РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ: 32
Введение.
Аналоговые схемы проверяются путем подачи известных тест-наборов и
контроля каждого узла в тракте распространения сигнала с помощью
осциллографа. При обнаружении нестандартного сигнала подозрение падает на
ту часть схемы, которая управляет узлом, и именно она исследуется более
тщательно. В принципе таким же образом можно проверять и цифровые схемы:
подавать известные тест-наборы и контролировать каждый узел в тракте
распространения сигнала. Однако цифровые системы радикально отличаются от
аналоговых систем не только самой природой сигналов, но и наличием гораздо
большего числа сигнальных входов. Если бы цифровой системой можно было
управлять таким образом, что на всех ее входах действовал четко
определенный тест-набор, то каждый узел можно было бы проверить на
фиксированный набор событий. В любом узле при каждом выполнении
стимулирующей программы возникает один и тот же набор, и его можно
использовать для проверки правильной работы узла. Если измеряемый набор
отличается от ожидаемого, следует подозревать наличие отказа между данным
узлом и стимулируемыми точками системы. При заданном фиксированном тест-
наборе измеряемый набор в любом узле оказывается уникальным, и его можно
использовать для контроля по принципу “проходит/не проходит”. Измеряемая
реакция узла на известные тест-набор называется “сигнатурой” (т.е.
подписью) по аналогии с уникальностью рукописных подписей у людей.
Рассмотренный принцип лежит в основе целой области цифрового тестирования,
называемой сигнатурным анализом.
Сигнатурный анализ разработан на основе двух применявшихся ранее
способов контроля ошибок; первым является способ проверки логических узлов
в цифровой системе, называемой счетом переходов, а вторым – способ контроля
ошибок, называемый циклическим избыточным контролем. Сигнатурный анализ как
бы моделирует первый способ, но действует аналогично второму способу.
Счет переходов.
Если узел стимулировать известным и периодическим тест-набором, то
сигнал в узле можно считать псевдослучайной двоичной последовательностью,
которая на коротких интервалах выглядит случайной, но повторяется при
выборе большего масштаба времени.
Широко распространенный и простой способ контроля заключается в том,
чтобы подсчитать переходы сигнала из одного состояния в другое и
использовать полученное число в качестве идентификатора узла. Общее число
изменений состояния стимулируемого узла может быть очень большим, поэтому
необходим какой-то способ сжатия информации. Обязательным условием счета
переходов является определенное “временное окно”, в течении которого
подсчитываются переходы в узле. В интервале “временного окна” выполняется
тест-программа, которая стимулирует проверяемый узел и по возможности
должна быть периодической для удобства воспроизведения и сравнения
результатов нескольких измерений. В конкретной системе с определенными
“временным окном” и тест-последовательностью результаты нескольких
подсчетов переходов должны быть идентичными. Для применения метода счета
переходов (СП) как способа поиска неисправностей необходимо измерить и
задокументировать числа переходов в каждом узле. При возникновении
неисправности исследователь выполняет тест-программы, измеряет числа
переходов в подозреваемых узлах и сравнивает их с документированными
значениями. Любые расхождения свидетельствуют о наличии неисправности, и с
помощью систематической процедуры ее можно локализовать.
Коды циклического избыточного контроля.
В вычислительной системе, где данные передаются, например с дискового
накопителя в основную память, с высокой скоростью, необходимы средства
контроля отсутствия ошибок при передачи. Простой контроль с битом четности
оказывается недостаточным при передачи блоков данных и применим только в
асинхронных последовательных линиях связи, в которых информация передается
по символам. Для преодоления ограничений контроля по четности и обеспечения
обнаружения одно- и много битных ошибок в быстродействующих синхронных
линиях связи были разработаны коды циклического избыточного контроля.
Если взять 8-битное двоичное слово, его можно рассматривать как
коэффициент полинома степени 7. Двоичный набор B7B6B5B4B3B2B1B0 есть
сокращенное представление двоичного полинома:
B7*27 + B6 * 26 + B5*27 + B4*24 + B3*23 + B2*22 + B1*21 + B0*20
Например, двоичное слово 11000001 можно представить в виде:
1*27 + 1 * 26 + 0*27 + 0*24 + 0*23 + 0*22 + 0*21 + 1*20 .
Для простоты обозначим переменную в полиноме вместо конкретного
значения 2 символом X. Тогда то же самое слово с фиктивной переменной X
принимает вид:
A(X)=1*X7+1*X6+0*X5+0*X4+0*X3+0*X2+0*X1+1*X0
Данный полином можно сократить до выражения:
A(X)=X7 +X6 + X0 = X7 + X6 + 1.
Для понимания принципа циклического избыточного контроля (ЦИК)
предположим, что имеются двоичный поток B(X) и порождающий полином G(X).
Если разделить полином B(X) на G(X), получится частное Q(X) и остаток R(X):
B(X)=G(X)*Q(X)+R(X).
Прибавляя –R(X) к обеим частям уравнения, получим :
B(X) - R(X) = G(X)*Q(X).
При способе ЦИК передаваемый двоичный поток делится на порождающий
полином и получающийся остаток добавляется в передаваемый двоичный поток. В
приемнике входной двоичный поток и остаток делятся на тот же самый полином,
что и в передатчике, с образованием остатка. В результате деления на
приемной стороне линии связи остаток должен быть равным нулю, так как B(X)
+ R(X) точно делится на G(X). При получении нулевого остатка на приемной
стороне обнаруживаемых ошибок при передачи не возникло.
При способе ЦИК наиболее широко применяется 16-битный полином вида:
ЦИК-16 = X16 + X15 + X2 + 1
Для реализации циклического избыточного контроля применяется 16-
битный регистр сдвига, на вход которого подается контролируемый двоичный
набор B(X), а из соответствующих разрядов регистра сдвига берутся сигналы
обратной связи. Входной сигнал и все сигналы обратной связи суммируются по
mod 2 (операция исключающего ИЛИ), в результате чего получается линейная
последовательностная схема, так как сумматор по mod 2 придает один и тот же
вес каждому входному биту. Полином называется характеристическим полиномом
генератора, а фактические точки отводов обратной связи находятся из его
инверсии. Инверсное (или обратное ) выражение находится путем вычитания
каждого члена в характеристическом полиноме из X16 в случае кода ЦИК-16,
что дает выражение обратной связи X16 + X14 + X1 + 1. Следовательно, в
элемент исключающего ИЛИ подаются входной сигнал и отводы от первого,
четырнадцатого и шестнадцатого разрядов регистра сдвига (рис. 1).
[pic]
Рис. 1. Регистр сдвига с линейной обратной связью
Регистр сдвига синхронизируется специальными сигналами, и входной
поток данных делится на характеристический полином X16 + X15 + X2 + 1.
По окончании двоичного потока остаток выдвигается из регистра и добавляется
к передаваемому потоку данных. Ранее было показано, что остаток вычитается
из двоичного потока [B(X) – R(X)], но в арифметике по mod 2 операции
сложения и вычитания дают одинаковые результаты, поэтому передача B(X) +
R(X) производит то же самое действие.
Порождающий полином ЦИК-16 имеет четное число членов, и представим в
виде ЦИК-16 = (X+1)*(X15 + X + 1). Множитель(X+1) включен намеренно, чтобы
все необнаруживаемые ошибки имели четный паритет. Чтобы скрыть ошибку,
должно возникнуть четное число ошибочных бит, которые обычно группируются.
Однако циклический избыточный контроль всегда обнаруживает однобитные
ошибки во входном потоке. Таким образом, коды ЦИК представляют собой способ
обнаружения в потоке данных всех однобитных ошибок и высокий процент
обнаружения всех многобитных ошибок. В связи с этим они широко применяются
в схемах быстродействующих цифровых передач, в которых передаются не
отдельные символы, а целые блоки данных.
Сигнатурный анализ.
В циклическом избыточном контроле входной двоичный набор подается в
линейную последовательностную схему, которая осуществляет деление двоичного
потока на некоторый характеристический полином, и в регистре сдвига
образуется остаток от деления. Обычно остаток добавляется к передаваемому
двоичному потоку в качестве кода, обнаруживающего ошибки. Если же вместо
добавления остатка к двоичному потоку вывести его на индикацию, это
значение будет уникальным для входного двоичного набора. Имея запоминающие
элементы, схема учитывает все прошлые и текущие события и может
обрабатывать очень длинные потоки данных. Уникальный остаток для
конкретного входа служит как бы “отпечатками пальцев” этого набора и может
использоваться для его идентификации. Зависимость остатка от входного
двоичного потока привела к термину “сигнатура” (т.е. подпись). Опираясь на
принцип “временного окна” и используя импульсы пуска и останова и сигналы
синхронизации от проверяемой системы, в узел логической схемы можно подать
периодический набор. Этот набор подается на вход линейной
последовательностной схемы, и при восприятии сигнала останова в регистре
сдвига окажется “сигнатура” данного узла и конкретного тест-набора.
Фактическое значение сигнатуры несущественно, но оно должно быть одним и
тем же для данного узла, он стимулируется одним и тем же тест-набором и
когда применяется те же самые сигналы пуска, останова и синхронизации.
Для получения наилучших результатов при применении способа регистра
сдвига требуется последовательность максимальной длины что приводит к
широкому классу схем, называемых генераторами псевдослучайной
последовательности. В 16-разрядном регистре сдвига имеется 2048 способов
реализации отводов обратной связи, удовлетворяющих данному критерию. В
полиноме ЦИК-16 применяется четное число входов, что приводит к
группированию ошибок, а при тестировании узлов предпочтителен метод,
который максимально распределяет ошибки. По этой же причине отводы не
рекомендуется делать через 4 или 8 разрядов, так как они соответствуют
наиболее вероятным размерам слов в микропроцессорах. Фирма Hewlett-Packard
остановилась на нечетном числе входов, применив неприводимое выражение
обратной связи X16 + X12 + X 9 + X7 + 1, которое соответствует
характеристическому полиному X16 + X9 + X 7 + X4 + 1. Напомним, что мы
хотим получить прибор широкого назначения для тестирования цифровых систем;
имеются и другие характеристические выражения, которые удовлетворяют
критерию, но было выбрано именно это.
По существу, получается портативный прибор, содержащий 16-разрядный
регистр сдвига с сумматором по mod 2 на входе. С помощью сигналов пуска и
останова входной сигнал подается в схему, а сигнал синхронизации от
проверяемой системы сдвигает данные в регистре. По окончании интервала
измерения осуществляется индикация содержимого регистра как
характеристической сигнатуры проверяемого узла.
Входной двоичный поток от проверяемого узла с помощью сигналов пуска
и останова подается в регистр, который синхронизируется сигналом от
проверяемой системы. После прекращения двоичного потока остаток,
находящийся в регистре, выводится на индикаторы в виде четырех 16-ричных
символов, которые и представляют собой “сигнатуру” проверяемого узла.
Возможна замена стандартного набора 16-ричных символов. Фирма Hewlett-
Packard заменила стандартный набор 16-ричных символов, чтобы избежать
путаницы между цифрой 6 и буквой b, и приняла следующие символы:
|ДВОИЧНЫЙ КОД |ИНДИКАЦИЯ |16-РИЧНЫЙ СИМВОЛ |
|0000 |0 |0 |
|0001 |1 |1 |
|0010 |2 |2 |
|0011 |3 |3 |
|0100 |4 |4 |
|0101 |5 |5 |
|0110 |6 |6 |
|0111 |7 |7 |
|1000 |8 |8 |
|1001 |9 |9 |
|1010 |A |A |
|1011 |C |B |
|1100 |F |C |
|1101 |H |D |
|1110 |P |E |
|1111 |U |F |
Большинство изготовителей сигнатурных анализаторов пользуются таким
же кодированием индицируемых данных, что и фирма Hewlett-Packard.
Такое понятие, как почти правильная сигнатура, не имеет смысла;
индицируемый код 006А совершенно не связан с кодом 006С. Сигнатура может
быть только правильной или не правильной.
Какие изделия пригодны для испытания методом сигнатурного анализа.
Как правило, в изделия, при эксплуатации которых предполагается
использовать сигнатурный анализ, в процессе разработки вносят определенные
средства, позволяющие производить этот анализ наиболее простыми и дешевыми
приборами и повысить эффективность контроля. Прежде всего это средства,
позволяющие разрывать в режиме контроля цепи обратной связи в
контролируемой схеме. Когда выходит из строя один из элементов, входящих в
контур с обратной связью, локализовать неисправности внутри этого контура с
помощью сигнатурного анализа не удается.
Поясним это на примере схемы, изображенной на рис. 2. Допустим, что
нисправная ИМС 2. Это приводит к появлению неправильной сигнатуры на выходе
схемы Т, причем на всех входах схемы сигнатуры правильные, а в точках A, B,
C и D – неправильные. Указать, какой из четырех элементов схемы вышел из
строя, невозможно, так как нет ни одного элемента, у которого при
неправильной выходной сигнатуре были бы правильные все входные. Если
снабдить схему переключателем П1, который в режиме тестирования размыкает
цепь обратной связи, сигнатура в точке E перестает зависить от сигнатуры в
точке D, и в этом случае неисправность ИМС 2 легко обнаруживается.
[pic]
Рис. 2. Пример цифровой схемы с обратной связью
На практике, как правило, не требуется разрывать контуры с обратной
связью, включающие в себе всего несколько простейших логических элементов,
подобные схеме, изображенной на рис. 2, так как локализация сигнатурным
анализом неисправности с точностью до такого контура позволяет быстро
выявить неисправность конкретного элемента другими методами. Что же
касается МПС в целом, то она целиком охвачена обратной связью по контуру
программного управления.
Поэтому для применения сигнатурного анализа необходимо иметь
возможность разрывать цепи обратной связи в режиме тестирования МПС. Для
однокристального микропроцессора это условие реализуется отключением шины
данных от входа МП. Разрыв обратной связи по шине данных можно реализовать
с помощью механических переключателей или электронных ключей.
Вторым важным условием пригодности МПС для испытаний с помощью
сигнатурного анализа является наличие схем, вырабатывающих сигналы Пуск и
Стоп, необходимые сигнатурному анализатору для выработки измерительного
“окна”, т.е. интервала времени, в течении которого накапливается сигнатура.
Третьим требованием является наличие в составе МПС ПЗУ, в которм
содержится тестовая программа. В качестве тестовой может выступать как
специально разработанная, так и определенная рабочая программа, если она,
по мнению разработчика, в достаточной мере использует все устройства МПС.
Увеличение объема аппаратуры и стоимости разработки МПС с учетом
требований применимости сигнатурного анализа по сравнению с объемом и
стоимостью обычной МПС не превышает в среднем 1%.
Простой сигнатурный анализатор.
Дешевый сигнатурный анализатор можно собрать из стандартных
логических ИС. Основу его составляет 16-ти разрядный регистр сдвига с
элементом исключающего ИЛИ в цепи обратной связи. Первоначально регистр
переводится в нулевое состояние, которое является запрещенным состоянием
для автономного ГПСП(Генератор ПсевдоСлучайной Последовательности), но из
которого его можно вывести любым битом с логической 1 во входном потоке
данных. Сигналы пуска, останова и синхронизации подаются из проверяемой
системы вместе с сигналом от проверяемого узла. Сигнал пуска разрешает
прохождение сигналов синхронизации в регистр сдвига, поэтому данные можно
синхронно сдвигать в регистре. Сигналом пуска можно также клапанировать
входной поток данных. Сигнал останова прекращает синхронизацию регистра
сдвига и блокирует входные данные. Сигналом останова остаток из регистра
сдвига передается на индикаторы.
Структурная схема простого сигнатурного анализатора.
Структурная схема простого сигнатурного анализатора приведена на рис.
3.
Схема иллюстрирует несколько интересных особенностей. 16-разрядный
регистр сдвига реализован на двух микросхемах КР1533ИР8, а цепь обратной
связи построена на двухвходовых элементах исключающего ИЛИ 1533ЛП5. Входной
поток данных для улучшения формы сигналов подается на триггер Шмитта.
В приборе широкого назначения необходимо иметь возможность
устанавливать для сигналов пуска, останова и синхронизации любой активный
фронт – нарастающий или спадающий. Например, в одном тесте нужен сигнал
пуска с активным нарастающим фронтом, а в другом тесте он должен запускать
операции спадающим фронтом. Возможность задания активного фронта сигнала
обеспечивается входными элементами исключающего ИЛИ, через которые сигналы
проходят в схему управления. В случае сигнала пуска переключатель S1
подсоединяется к земле или к источнику питания Vcc. Когда ключ замкнут на
землю, на выходе элемента исключающего ИЛИ повторяется входной сигнал
пуска. Если же S1 подключен к Vcc, сигнал на выходе представляет собой
инверсию входного сигнала. Предположим, что для инициирования схемы
управления всегда требуется нарастающий фронт сигнала. Тогда для
удовлетворения этого требования с помощью S1 можно выбрать либо нарастающий
фронт сигнала (S1 подключен к земле), либо спадающий фронт сигнала (S1
подключен к Vcc).
[pic]
Рис. 3. Простой сигнатурный анализатор
Остаток, сформированный в регистре сдвига, при восприятии сигнала
останова индецируется как “сигнатура” проверяемого узла. Отметим, что
информация индицируется в стандартном 16-ричном формате, а не в специальном
формате фирмы Hewlett-Packard. Наличие однозначного соответствия между
обоими форматами, к которому легко привыкнуть, устраняет этот недостаток.
Секция анализа простого сигнатурного анализатора.
[pic]
Рис. 4. Секция анализа простого сигнатурного анализатора
На рис. 4. Показана секция формирования сигнатур простого
сигнатурного анализатора.
До начала работы прибора оператор вручную сбрасывает систему, при
этом устанавливается начальное состояние схемы управления, а 16-разрядный
регистр сдвига переводится в нулевое состояние. После сброса сигнал пуска
разрешает прохождение сигнала синхронизации в регистр сдвига, который
синхронно сдвигает данные до появления сигнала останова. Светодиод в схеме
управления показывает, что прибор формирует сигнатуру. Во время процесса
формирования сигнатуры индикаторы сигнатуры находят ся в погашеном
состоянии.
Линия входных данных подается на триггер Шмитта для предотвращения
ложного срабатывания схемы.
Схема управления выполнена на двух RS - триггерах, трех 2-х входовых
элементах И-НЕ и двух инверторах. Сигналом сброса схема управления
запрещает прохождения сигнала синхронизации на сдвиговые регистры и
подготавливается к приему сигнала пуска. После прихода сигнала пуска, схема
управления начинает пропускать сигналы синхронизации на сдвиговые регистры
и подготавливается к приему сигнала останова. После прихода сигнала
останова, снова блокируется прохождение сигналов синхронизации на
сдвиговый регистр, при этом на индикаторах отображается информация
полученная в сдвиговом регистре.
Схема индикации сигнатуры зафиксированной в анализаторе.
Схема индикации сигнатуры, зарегистрированной в анализаторе,
приведена на рис. 5. Секция индикатора и анализатора работают асинхронно.
Выходы регистра сдвига после завершения формирования сигнатуры подаются на
дешифраторы. Выходы каждого дешифратора подаются на соответствующие
элементы индикации (семисегментный индикатор).
[pic]
Рис. 5. Секция индикации простого сигнатурного анализатора
Данные индицируются в стандартном 16-ричном формате, причем цифра 6
имеет “хвостик”, позволяющий отличить ее от малой буквы b.
Описанный анализатор относительно прост, но является вполне
работоспособным прибором и стоит примерно в 10 раз дешевле анализаторов,
выпускаемых промышленностью.
Описание элементной базы используемой для создания простого сигнатурного
анализатора.
Для реализации схемы приведенной на рис. 4, 5 использовались
интегральные микросхемы ТТЛ серии КР1533, так же микросхемы серии
КР514 и полупроводниковые идикаторы.
Далее приводится перечень используемых микросхем и их
обозначения на схемах.
|Название микросхемы |Функциональное |Обозначения на схемах |
| |назначение | |
|КР1533ТЛ2 |Шесть триггеров |DD1 |
| |Шмитта-инверторов | |
| |Четыре двухвходовых | |
|КР1533ЛП5 |логических элемента |DD2, DD8 |
| |ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ | |
|КР1533ЛН1 |Шесть логических |DD3 |
| |элементов НЕ | |
|КР1533ТР2 |Четыре RS-триггера |DD4 |
|КР1533ЛА3 |Четыре логических |DD5 |
| |элемента 2И-НЕ | |
| |Восьмиразрядный | |
|КР1533ИР8 |сдвиговый регистр с | |
| |последовательной |DD6, DD7 |
| |загрузкой и араллель- | |
| |ной выгрузкой | |
| |Дешифратор | |
| |семисегментного | |
|КР514ИД4 |индикатора с |DD9, DD10, DD11, DD12 |
| |отображением 16 | |
| |различных знаков | |
|АЛС304А |Полупроводниковый | |
| |семисегментный |HG1, HG2, HG3, HG4 |
| |индикатор с общим | |
| |катодом | |
Тестирование в режиме свободного счета с использованием сигнатурного
анализатора.
Системное ядро. Режим свободного счета.
Для поддержания работоспособности системы не должно быть отказов в
некоторых ее компонентах. Эти важнейшие компоненты в совокупности
называются системным ядром, и в него обычно входят ЦП, системный генератор
синхронизации, шина управления и шина адреса.
Цифровой компьютер можно рассматривать как ядро, окруженное
периферийными схемами, и ядро должно работать, чтобы можно было проверить
остальные компоненты системы. К счастью, системное ядро проверяется
довольно просто, если в системе предусмотрены средства, которые позволяют
разорвать шину данных и ввести команду в ЦП. Обычно в ЦП вводится какая-
нибудь разновидность холостой команды, например NOP или MOV A,A. После
этого системное ядро можно перевести в режим СВОБОДНОГО СЧЕТА.
ЦП осуществляет операцию считывания из памяти для выборки следующей
команды. Она всегда интерпретируется как команда NOP, что заставляет
процессор перейти к следующему адресу памяти и произвести еще одну операцию
считывания. ЦП вынужден считывать команду “нет операции” из каждой ячейки
памяти, в результате чего на шине адреса формируются все возможные двоичные
коды. При просмотре сигналов в каждой линии шины адреса можно установить
факт ее отказа, проявляющийся в замыкании на землю или на питание, в обрыве
линии или в замыкании на другую линию шины адреса.
Если по линиям шины адреса передаются правильные сигналы, можно
считать, что системное ядро функционирует. Отказ в системном генераторе
синхронизации или неисправная линия шины управления почти наверняка не
дадут правильной работы в режиме свободного счета. Тест свободного счета
обеспечивает простой метод тестирования некоторых важных компонентов в
микропроцессорной системе и применим к любому микропроцессору. Режим
свободного счета имеет большое значение для сигнатурного анализа.
Использование сигнатурного анализатора в режиме свободного счета.
Сигнатурный анализатор можно использовать для проверки ядра системы,
образуя сигнатуры узлов в режиме свободного счета.
При проведении любого теста с применением сигнатурного анализатора
необходимо решить, какие сигналы от проверяемой системы следует
использовать в качестве сигналов пуска, останова и синхронизации. В
промышленных сигнатурных анализаторах зонд для касания узла имеет
логический пробник, который дает визуальную индикацию активности. Конечно,
индикатор пробника не дает возможности определить природу действий в узле,
но он показывает наличие или отсутствие сигналов в проверяемом узле.
Предположим, что исследуется система с 8-битным микропроцессором,
имеющим 16-битную шину адреса. В цикле свободного счета на шине адреса
возникают все двоичные наборы, которые циклически повторяются. Благодаря
периодичности такой тип активности идеально подходит для сигнатурного
анализа. На старшей линии A15 шины адреса действует низкий уровень для
одной половины всех адресов и высокий для другой половины. Следовательно,
между соседними нарастающими фронтами сигнала на линии A15 находится один
полный цикл шины адреса. Сигнал с этой линии можно использовать как сигналы
пуска и останова анализатора. Первый из них осуществляет запуск, а второй -
останов. Остаток, образованный в регистре сдвига между этими событиями,
подается на индикатор в качестве сигнатуры проверяемого узла. В режиме
свободного счета все команды осуществляют считывание из памяти, и сигналы
для анализатора можно взять с линии READ. Анализатор настраивается на
нарастающие фронты входов пуска, останова и синхронизации, поэтому данные
синхронно проходят через регистр сдвига по заднему фронту сигнала READ в
течении одного полного цикла шины адреса. Необходимы подключения показаны
на рис. 6.
[pic]
Рис. 6. Получение сигнатур в режиме свободного счета
До взятия сигнатур от узлов в системе сам сигнатурный анализатор и
подключения входных сигналов контролируются по сигнатурам земли и питания
Vcc. Регистр сдвига а анализаторе инициализируется на нуль до регистрации
любых данных. Когда пробник касается земли, вход данных всегда находится в
состоянии логического нуля 0, которое не изменяет начального состояния
регистра сдвига. По окончании цикла регистрации данных остаток в регистре
сдвига будет нулевым. Это состояние может изменить только входной сигнал
логической 1, которого, очевидно, не может быть при контроле сигнатуры
земли. Следовательно, земля всегда дает сигнатуру 0000, которую можно
считать ее “характеристической сигнатурой”. Однако положительное питание
Vcc всегда воспринимается как состояние логической 1, которое изменяет
начальное состояние регистра сдвига. Остаток, образующийся по окончании
регистрации данных, зависит от числа состояний синхронизации между
сигналами пуска и останова и будет различным при изменении запускающих
сигналов. При конкретном подключении сигналов пуска, останова и
синхронизации сигнатура Vcc будет одной и той же, поэтому ее называют
“характеристической сигнатурой” для данного подключения входов. Но,
разумеется, она будет получаться различной при других подключениях
управляющих входов и (или) выборе других активных фронтов. Когда от
проверяемого узла получается такая же сигнатура, как и от Vcc, может
оказаться что из-за отказа он закорочен на шину питания Vcc. Однако иногда
и от исправных узлов получается такая же сигнатура, как и
характеристическая сигнатура Vcc. Проще всего различать эти две ситуации по
индикатору логического пробника – в исправном узле он вспыхивает, показывая
наличие сигналов в узле. Если же индикатор не вспыхивает, следует
предположить наличие отказа.
Сигнатуры адреса в режиме Шина данных Шина адреса
свободного счета D0 X A0 UUUU A8 HC89
D1 X A1 5555 A9 2H70
Переключатели Подключе- D2 X A2 CCCC A10 HPP0
сигнатурного ния D3 X A3 7F7F A11
1293
анализатора D4 X A4 5H21 A12 HAP7
D5 X A5 0AFA A13 3C96
Пуск [pic] A15 D6 X
A6 UPFH A14 3827
Останов [pic] A15
D7 X A7 52F8 A15 755P
Cинхро-
низация [pic] READ
____________________________
Сигнатура Vcc равна 0001
[pic]
Рис. 7. Документирование сигнатур
Для любой системы, рассчитанной на сигнатурный анализ, должен
существовать документ, в котором приведены сигнатуры всех узлов. В режиме
свободного счета, хотя он и сканирует все адресное пространство, будут
разрешены не все микросхемы, так как микропроцессор выполняет только
операции считывания из памяти. Например, входной порт не разрешается, и
получить от него значимые сигнатуры невозможно. Шина данных отключена от
процессора и также не дает значимых сигнатур (за исключением некоторых
специальных условий). Набор сигнатур берется от заведомо исправной системы
и документируется. В начале списка сигнатур показываются подключения входов
пуска, останова и синхронизации, а также их активные фронты (нарастающий
или спадающий). Кроме того, здесь же даются характеристические сигнатуры
для указанных подключенных входов. Эта информация необходима для настройки
анализатора и контроля подключений по сигнатурам, полученным от Vcc и
земли. После этого берутся сигнатуры от узлов, и результаты сравниваются с
приведенными в документе сигнатурами. Пример таблицы сигнатур для режима
свободного счета приведен на рис. 7.
Таблица представляет собой только небольшую часть полного перечня
сигнатур, которые берутся для каждой микросхемы в системе. В начале таблицы
показаны используемые от системы сигналы.
В данном примере характеристическая сигнатура Vcc равна 0001; ее
необходимо проверить до взятия от системы остальных сигнатур. В режиме
свободного счета сигналы на шине данных бессмысленны, что показано в
таблице в виде набора состояний “безразлично” (X). Однако шина адреса
проверяется, поэтому приведены сигнатуры для всех линий шины адреса.
Далее в документе находятся диаграммы разводки выводов всех
микросхем, и у каждого вывода показана его сигнатура. Земля всегда имеет
характеристическую сигнатуру 0000, которая приводится как GND. Чтобы
показать, что сигнатура 0000 допустима для вывода и “отличается” от
сигнатуры земли, после сигнатуры находится буква B. Она показывает, что
светодиод, находящийся в зонде логического пробника, при взятии сигнатуры
будет вспыхивать. Примером служит сигнатура у вывода 18 микросхемы IC2. В
режиме свободного счета сигнатуры не многих вывода ИС не имеют смысла и
показываются на диаграммах в виде X (см. пример у вывода 3 IC4). Еще одна
часто встречающаяся ситуация отражена у вывода 1 IC2. Здесь сигнатура равна
0000, но светодиод в зонде пробника не вспыхивает. Вывод 1 в данном тесте
всегда имеет уровень логического 0, который дает такую же сигнатуру, как и
земля; указание 0000 на диаграмме подчеркивает, что вывод не закорочен на
землю. Если вывод закорочен на землю, следует указывать GND.
Поиск неисправности с применением сигнатурного анализа заключается в
определении возможной области с неисправностью и проверки сигнатур до
обнаружения неправильной сигнатуры. Пользуясь принципиальной схемой и
таблицами сигнатур, неисправность прослеживают “назад” до получения
правильной сигнатуры. Неисправность существует в той части схемы, которая
находится между последней неправильной и первой правильной сигнатурами.
Тестирование ПЗУ в режиме свободного счета.
Хотя главное назначение свободного счета заключается в проверке
системного ядра, он применим и для контроля ПЗУ. В режиме свободного счета
на шине адреса переодически формируется все двоичные наборы. Подаваемая в
ЦП холостая команда заставляет его выполнять операции считывания по каждому
адресу. ПЗУ содержит только фиксированные команды, которые в режиме
свободного счета последовательно выдаются на шину данных. Используя линию
разрешения кристалла ПЗУ для сигналов пуска и останова, а управляющую линию
READ для сигнала синхронизации анализатора, можно проверить содержимое
любого системного ПЗУ.
[pic]
Рис. 8. Тестирование ПЗУ в режиме свободного счета
Анализатор регистрирует только данные, относящиеся к проверяемому ПЗУ, хотя
процессор сканирует все адресное пространство. На рис. 8 показано, каким
образом в режиме свободного счета проверяется одна из системных ПЗУ с
применением сигнатурного анализатора.
Аналогичный тест для микросхем ОЗУ применять нельзя, так как их
содержимое не фиксировано, и для проверки работы ОЗУ разработаны другие
тесты. Поскольку ЦП выполняет только операции считывания из памяти,
невозможно проверить каналы ВВ, особенно в том случае, если ВВ отображен на
адресное пространство памяти, в режиме свободного счета проверить можно,
так как ЦП считает обращение к ним операциями считывания из памяти. При
этом необходимо управлять входами в порты, для чего обычно применяется
тестовый прибор с возможностью задания известных двоичных наборов. Для
проверки выходных портов потребуется операция записи, которой в режиме
свободного счета нет.
Тест–циклы сигнатурного анализа.
Для проверки тех частей системы, которые недоступны режиму свободного
счета, необходимо написать и выполнить специальные программы. Каждая из них
предназначена для проверки одной части системы, например входного порта, и
обычно состоит всего из нескольких строк ассемблерного кода. Такие тест-
программы сигнатурного анализа обычно помещаются в ПЗУ, которое находится в
системе, но при нормальной работе не используется. Тест-ПЗУ приводится в
действие либо переключением линии OE от первого системного ПЗУ с
последующим сбросом системы, либо вводом в процессор команды RESTART и
размещением тест-ПЗУ по адресу рестарта. Набор тест-программ обычно
организован как цикл, который переодически выполняется при включении тест-
ПЗУ в работу. В начале полного тест-цикла предусматривается формирование
импульса на линии сигнала пуска сигнатурного анализатора, а в конце тест-
цикла формируется импульс на линии сигнала останова анализатора. Часто для
обоих сигналов пуска и останова используется одна и та же линия, что
устраняет необходимость формирования отдельного сигнала останова. В
микропроцессорах типа 8080/Z80 в ка | |
