Суть метода сигнатурного анализа
Сигнатурное тестирование — это метод диагностики цифровых схем, при котором длинные последовательности выходных реакций объекта диагностики (ОД) за определённый интервал времени преобразуются в компактные цифровые коды, называемые сигнатурами. Это преобразование выполняется специальным устройством — сигнатурным анализатором (СА), который представляет собой сдвиговый регистр с обратными связями. Полученные в ходе тестирования сигнатуры сравниваются с заранее известными эталонными значениями. Эталоны могут быть получены расчётным путём или сняты с заведомо исправного устройства.
Для стимуляции тестируемой схемы применяется генератор псевдослучайных воздействий (ГПВ) или стандартные программные методы. Ключевое условие — выполнение стимуляции строго в фиксированном временном интервале, который совпадает с периодом анализа сигнатуры.
Процесс поиска неисправностей и технические требования
Поиск неисправности методом сигнатурного анализа осуществляется последовательно. Запускается тестовая программа, после чего инженер начинает проверку сигнатур в контрольных точках схемы, двигаясь от её выходов ко входам. Неисправным считается тот элемент, на входе которого сигнатура соответствует эталону, а на выходе — отличается от него.
Для применения этого метода в условиях эксплуатации изделия необходима специальная подготовка схемы. Важнейшее требование — возможность разрыва цепей обратной связи на время контроля, так как анализ не позволяет корректно диагностировать элементы, находящиеся внутри контура обратной связи. В микропроцессорных системах, например, это часто реализуется через отключение шины данных с помощью электронных ключей или переключателей.
Второе обязательное условие — наличие в схеме генераторов управляющих сигналов «Пуск» и «Стоп». Эти сигналы формируют временное «окно» — точный интервал, в течение которого анализатор накапливает данные для формирования сигнатуры. Для поиска неисправностей используется специальный алгоритм, структура которого может быть представлена в виде блок-схемы.
Третье требование касается программного обеспечения: объект диагностики должен содержать постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) с записанной тестовой программой. В её роли может выступать как специализированный тест, так и одна из рабочих программ устройства, если её выполнение детерминировано и предсказуемо.
Устройство и работа сигнатурного анализатора
Сигнатурный анализатор (рис. 16.17) — это прибор, предназначенный для обнаружения неисправностей в цифровых устройствах. Его работа основана на сжатии потока данных. Информация с тестируемой схемы подаётся на вход сдвигового регистра анализатора по активному фронту тактового импульса (синхроимпульса). В результате сложного преобразования формируется короткая сигнатура — уникальный код, который отображается на панели прибора с помощью светодиодных индикаторов в шестнадцатеричном или двоичном виде.
Место среди других средств диагностики
Логические и сигнатурные анализаторы — это мощные, но относительно сложные приборы для глубокой диагностики микропроцессорных систем. Однако для оперативного поиска простых неисправностей и локализации проблем часто применяются более простые и компактные средства. К ним относятся тестеры логических уровней, портативные генераторы тестовых сигналов, а также бесконтактные индикаторы, позволяющие обнаруживать протекание импульсных токов без электрического контакта с цепью. Эти инструменты, рассмотренные в других главах, составляют базовый арсенал инженера-схемотехника.
