Виды отказов цифровых устройств ИВК

Измерительно-вычислительные комплексы могут состоять из датчиков и измерительных систем аналогового типа, так и различные цифровые устройства, это могут быть простейшие логические схемы, устройства памяти, микропроцессоры, интерфейсы различного типа и другие устройства. Математической моделью цифрового устройства (функционального узла) является конечный автомат, который описывается следующими параметрами

                                     Q = [ X, Y, S, D, L, A ],

где Х, Y - множества входных и выходных сигналов; S - мно­жество внутренних состояний, D [ A (T), X (T)] – функция переходов, показывающая состояние A (T +1), в которое переходит автомат из сос­тояния A (Т) под воздействием входного сигнала X (Т); L [ A (T), X (T)] – функция выходов, определяющая выход Y (T +1) по состоянию А(Т) и входу Х(Т) в момент времени Т; А - начальное состояние.

Цифровые устройства в сравнении с аналоговыми кроме аппаратной части, характеризуемой различными физическими параметрами, имеется программное обеспечение, которое может вносить неисправности в работу ИВК. Неисправности или отказы аппаратной части и программного обеспечения могут проявляться на различных этапах их функционирования. Это могут быть отладка – процесс поиска неисправности в изделии или программе на этапе отработки макетного образца изделия или программы, наладка – процесс поиска неисправностей в изделии во время подготовки к сдаче после сборки на заводе-изготовителе и контроль – процесс поиска неисправности в изделии на этапе его эксплуатации. На каждом из рассмотренных этапов неисправности носят специфический для данного этапа характер. Отладка связана в основном с выявлением и устранением ошибок разработчика, наладка – с технологическими дефектами, контроль с отказами, вызванными неправильной эксплуатацией, так и ошибками, допущенными на предыдущих этапах. В общем случае неисправности, не выявленные на предыдущем этапе, могут проникать на следующий этап существования устройства.

Время существования неисправности можно выразить как

                  ,

где Т_об – время необходимое для обнаружения отказа, Т_л – время необходимое для его устранения.

Под отказом будем понимать нарушение исправного состояния объекта, длительность существования превышает время необходимое на обнаружение и локализацию отказа

               .

Отказы, время существования которых меньше времени, необходимого на обнаружение и локализацию неисправности, называются сбоями

               .

Сбои относятся к наиболее трудно обнаруживаемым видам неисправностей. Сбои логично подразделить на два вида: однократные сбои, которые после восстановления работоспособности больше не возникают, и многократные сбои, которые возникают с некоторым временным интервалом. Причина возникновения однократных сбоев, как правило случайна, например: попадание в ИС элементарной частицы, которая вызвала ее ложное срабатывание или изменение логического состояния; возникновение достаточно мощной разовой электрической помехи и т.д. Поиск места возникновения такой неисправности невозможен, да и не нужен, а программное обеспечение системы контроля должно иметь возможность восстановления работоспособности ущерба для объекта контроля.

Многократные сбои вызываются самыми различными причинами: некачественная пайка выводов, работа устройств, создающих сильные электромагнитные поля. Период возникновения сбоев может быть различным. В этом случае при многократных сбоях необходимо провоцировать изделие на возникновение отказа путем изменения внешних условий: напряжения питания, температуры, вибрации и управления. Отказы аппаратной части цифровых устройств могут быть следующими: короткое замыкание, обрыв проводника, выход на нерасчетные режимы, неисправности связанные с запаздыванием сигнала или синхронизацией. Необходимо отметить, что кроме встроенных средств контроля, могут использоваться внешние устройства для аппаратного контроля и диагностики, По методам стимуляции они подразделяются на:

1) функциональные тестеры, осуществляющие стимуляцию проверяемого цифрового устройства и оценки его реализации через разъем платы;

2) устройство поэлементного контроля, осуществляющие контроль каждой микросхемы;

3) тестеры, осуществляют только регистрацию результатов, стимулируют воздействия; логические анализаторы, сигнатурные сигнализаторы, регистраторы переходных состояний, логические зонды и т.д. Эти приборы производят последовательный съем реакции с контактов проверяемого устройства, а анализ реакции чаще всего осуществляет человек, осуществляющий поиск неисправности.