Векторні аналізатори ланцюгів Контроль і діагностика компонентів циф

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Білоруський державний університет інформатики і радіоелектроніки
Кафедра метрології та стандартизації
РЕФЕРАТ
На тему:
"Векторні аналізатори ланцюгів. Контроль і діагностика компонентів цифрових мереж і систем телекомунікацій"
МІНСЬК, 2008

Векторні аналізатори ланцюгів.

Гетеродинні векторні аналізатори ланцюгів

Гетеродинні векторні аналізатори ланцюгів будуються на базі скалярних аналізаторів ланцюгів. НВЧ вимірювальний тракт залишається практично таким же, а так як при амплитудном детектуванні інформація про фазу втрачається, то замість амплітудних детекторів використовується НВЧ змішувачі або стробоскопічні перетворювачі частоти.
У гетеродинних ВАЦ використовується 2 НВЧ генератора з різними частотами.
Узагальнена структурна схема ВАЦ для режиму вимірювання S21 (S12) представлена ​​на малюнку 1.
Найважливішими вузлами таких ВАЦ є змішувачі. Вони повинні мати гарну розв'язку каналами.
На виходах змішувачів виділяється сигнал проміжної частоти:

Сталість забезпечує схема фазового автопідстроювання частоти (ФАПЧ), яка працює по сигналу опорного сигналу (ОК). У процесі роботи гетеродин перебудовується синхронно з ГКЧ.
Вихідні сигнали змішувачів опорного і вимірювального каналів (ІК) надходять на векторний вимірювач відносин, де виробляється вимір відносин їх амплітуд, а за допомогою фазового детектора - різниця фаз сигналів. Після посилення і детектування сигнали подаються на ЕЛТ, де виробляються спостереження досліджуваних характеристик. Причому елементи можуть здійснюватися двома способами:
1) у полярних координатах (для S11, S22).
2) у декартових координатах (у вигляді частотних характеристик усіх S-параметрів).
SHAPE \ * MERGEFORMAT
До достоїнств гетеродинних ВАЦ можна віднести великий динамічний діапазон (80-90 дБ), а до недоліків, складність НВЧ обладнання і високу вартість.
Джерела похибок практично ті ж, що і в скалярних, але у векторних АЦ пред'являються дуже жорсткі вимоги до точності установки і нестабільності частоти ГКЧ.

Гомодінние векторні аналізатори ланцюгів

У цих ВАЦ використовується тільки один генератор, а для отримання інформації про фазу вимірюваного параметра використовується дискретний фазовращатель. У гомодінних ВАЦ використовується відносно просте НВЧ обладнання, але більш складні алгоритми обробки вимірювальної інформації.
Спрощена схема гомодінного ВАЦ для режиму вимірювання S21, S12 представлена ​​на малюнку 2.

ГКЧ
0,5 ДМ
0,5
ОІ
ДФВ (0 про / 90 о)
Блок обробки і індикатор
АЛЕ
ОК
ІK
U 1, U 2

СН
S
CH

SHAPE \ * MERGEFORMAT

ГКЧ
0,5 ДМ
0,5
ОІ
ДФВ (0 про / 90 о)
Блок обробки і індикатор
АЛЕ
ОК
ІK
U 1, U 2

СН
S
CH

На виході НВЧ-суматора ( ) Маємо сигнал векторної суми:
,
де і сигнали вимірювального (ІК) і опорного (ОК) каналів.
Ці сигнали описуються наступними виразами:
,
,
де Е0 - амплітуда поля в точці розгалуження ОК та ІК,
- Модулі та аргументи коефіцієнтів передачі вимірювального і опорного каналів і об'єкта вимірювання відповідно.
Для двох положень дискретного фазовращателя (ДВФ) можна записати:
, (1)
де - Коефіцієнт і частота амплітудної модуляції ГКЧ,
Kg - коефіцієнт передачі суматора і детектора.
З рівняння (1) можна знайти значення Sx і jx, визначивши при калібруванні аналізатора інші, що входять в (1) величини.
До достоїнств гомодінних ВАЦ можна віднести значно простіший вимірювальний тракт НВЧ, а до недоліків більш складні алгоритми вимірювання та калібрування і менший динамічний діапазон вимірювань (≈ 50 дБ) порівняно з гетеродина ВАЦ.
Контроль і діагностика компонентів цифрових мереж і систем телекомунікацій

Загальні відомості і класифікація методів вимірювання

Випробування цифрових схем, мікропроцесорів і мікропроцесорних систем називають тестуванням. Його проводять з метою перевірки якості функціонування цифрового пристрою або системи, діагностики і відшукання несправностей. Складність, а іноді і неможливість використання для цих цілей традиційних методів вимірювання та приладів обумовлено наступними причинами:
- Багатоканальність (іноді треба переглянути одночасно до 64 логічних процесів);
- Складність спостереження одноразових та неперіодичних процесів;
- Складність, а інколи і неможливість синхронізації осцилографа;
- Дуже велика трудомісткість і висока кваліфікація операторів.
Ці причини зумовили розробку нових ефективних методів тестування. Основними з них є:
- Програмна автодіагностика;
- Статичне тестування;
- Логічний аналіз;
- Сигнатурний аналіз.
Програмна автодіагностика передбачає тестування програмованих пристроїв на основі використання внутрішніх діагностичних програм. Вони бувають двох видів:
- Самозапускаемие;
- Викликаються на вимогу оператора.
Використання автодіагностики передбачають при проектуванні системи та вказівки щодо її здійснення відображають у відповідній інструкції.
Метод статичного тестування мікропроцесорної системи заснований на тому, що виконувані нею операції можна розглядати як сукупність послідовно змінюваних електричних станів. Тому, якщо Вам не цікавить динаміка процесу, то систему можна тестувати штучно, встановлюючи різні стани. Для цього в систему включають спеціальні пристрої, що містять набір перемикачів, за допомогою яких можна створювати всі можливі стани.

Логічний аналіз.

Принцип дії і класифікація логічних аналізаторів

Принцип дії логічних аналізаторів полягає в тому, що зміни логічних станів у досліджуваних точках, перехід з одного логічного стану в інше під впливом зовнішніх стимулів записуються у внутрішню пам'ять аналізатора, а потім відтворюються на екрані у вигляді зручному для сприйняття оператором. Наявність в аналізаторі внутрішньої пам'яті дозволяє проглядати не тільки періодичні, але й одноразові логічні процеси. Залежно від наявності внутрішнього генератора і виду індикації логічні аналізатори діляться на: аналізатори логічних станів (АЛС) і аналізатори тимчасових діаграм (АВД).
Структурні схеми використання АЛС і АВД наведені на малюнку 3.
АЛС використовується для запису у ВП сигналів зовнішніх по відношенню до приладу. Для запису цих сигналів використовуються стимулюючі сигнали, які змінюють логічні стану досліджуваних схем.
У АВД для запису сигналів використовується внутрішній ТГ.
Таким чином, за допомогою логічних аналізаторів дані про логічних станах досліджуваних схем заносяться у ВП, перетворюються до вигляду зручного для вступу на індикатор і индицируются для АЛС у вигляді таблиці істинності, для АВД у вигляді квазівременной діаграми.
У АЛС дані в пам'ять заносяться синхронно зі зміною логічного стану досліджуваного пристрою, тому АЛС називають синхронними аналізаторами.
У синхронному режимі логічний аналізатор працює від генератора тактових імпульсів досліджуваної схеми.
У АВД дані в пам'ять заносяться асинхронно, тому їх називають асинхронними аналізаторами.
Джерело стимулу
ЦІС
ВП
І
Джерело стимулу
ЦІС
ВП
І
ТГ
АВД
АЛС
ЦІС - цифрова інтегральна схема; ВП - внутрішня пам'ять; ТГ - тактовий генератор; І - індикатор.
SHAPE \ * MERGEFORMAT
У асинхронному режимі для запису на внутрішню пам'ять використовуються сигнали внутрішнього тактового ТГ. Щоб уникнути втрат запису інформації частота цього генератора повинна бути в 4-10 разів більше частоти досліджуваної схеми. Крім того ВП в АВД завжди багато більше, ніж у АЛС. Наприклад, найбільша глибина пам'яті в сучасних АЛС - 64 біта / канал, а в АВД може бути 2048 б / канал і більше.
Узагальнена структурна схема логічного аналізатора
Узагальнена структурна схема логічного аналізатора наведена на малюнку 4.
Ця схема вірна і для АЛС і для АВД. Тактові імпульси можуть бути і зовнішніми і внутрішніми.
Призначення блоків
К0, ..., Кn сортують інформацію, що надходить на логічний "0" або "1".
У П0, ..., Пn записується інформація за допомогою зовнішнього для АЛС або внутрішнього для АВД тактового імпульсу.
КК порівнює інформацію, що надходить з інформацією, що вводиться з передньої панелі аналізатора. При парафії запускає слова він виробляє сигнал на пристрій запуску.
УЗ дозволяє запис в пам'ять приходить інформації.
СЗЗ затримує дозвіл запису в пам'ять на задане число запускають слів.
СЦЗ затримує дозвіл запису на задане число тактових імпульсів.
СПИ перетворює інформацію записану в пам'яті до виду зручному для сприйняття.
Малюнок 2.14
І відображає інформацію у вигляді таблиці істинності або квазівременной діаграми. І відображає інформацію у вигляді таблиці істинності або квазівременной діаграми.
.
.
.
K 1
П 0
СПИ
І
П n
До n
КК
УЗ
СЦЗ
СЗЗ
До
&
.
.
.
.
.
.
. . .
Рівень кампарірованія
Такт.імп.
Канал 0
Канал n
SHAPE \ * MERGEFORMAT
К 0, ..., К n - компаратори; П 0, ..., П n - пам'ять; СПИ - схема перетворення
інформації; КК - компаратор кодів; УЗ - пристрій запуску; СЗЗ - лічильник
затримки запуску; СЦЗ - лічильник цифрової затримки.


Для нормальної роботи аналізатора треба з передньої його панелі ввести наступні дані:
- Вид індикації;
- Режим роботи;
- Код запускається слова;
- Тривалість затримки запису;
- Тривалість цифрової затримки;
- Рівень компарування (з урахуванням рівнів логічних сигналів досліджуваної схеми);
- Частоту внутрішнього ТГ (для АВД) та інші.
Сучасні логічні аналізатори виконуються з числом каналів від 2 до 128, як правило з дискретом 2,4,8, і так далі.
Більшість АЛС мають швидкодію 10-50 МГц. Частота сучасних АВД - від 50 до 500 МГц. Чим вище робоча частота аналізатора, тим більш вузькі імпульси він здатний захоплювати. Наприклад, аналізатор з швидкодією 50 МГц розрізняє "паразитні" імпульси тривалістю 5-10 нс, а з швидкодією 100 МГц - 3ч5 нс.
АВД частіше використовується на початковій стадії проектування при налагодженні апаратних засобів. Завдяки великій глибині пам'яті і спеціальною схемою детектування коротких імпульсів за допомогою його можна відшукати короткі "паразитні" імпульси. На кінцевій стадії проектування при налагодженні математичного забезпечення систем частіше використовуються АЛС, на екрані яких ми можемо відображати фрагменти програми в двійковому коді. Деякі АЛС мають додаткові блоки перетворення інформації, що дозволяє отримувати на екрані таблицю команд безпосередньо на мові програмування високого рівня.

Індикація в логічних аналізаторах

У портативних логічних аналізаторах використовується однорядкова індикація на світлодіодах або світлодіодних семисегментних індикаторах. На них висвічується одне паралельне слово. Подальший перегляд вмісту пам'яті проводиться за рядком.
У багатоканальних логічних аналізаторах використовується дисплей, виконаний на основі ЕПТ. В них індикація може здійснюватися у вигляді:
1) таблиці чисел (таблиця істинності);
2) тимчасових діаграм;
3) карти станів;
4) графів.
Індикація у вигляді таблиці істинності здійснюється в різних форматах або системах числення (двійковому, вісімковому або шістнадцятковому). Картину на дисплеї при індикації в двійковому форматі ілюструє малюнок 5.
0000 0001 0010 0011
0000 0010 0011 0100
Малюнок 5


По горизонталі розташовані слова, а вертикальна вісь називається "віссю подій". Таким чином, табличний дисплей відтворює інформацію в координатах "слово - подія". Приклад події - черговий тактовий імпульс, що змінює стан схеми.
Для зручності читання слова, що складається з 12 біт, поділяють на частини (склади), що містять по 4 біта для шістнадцяткового коду і по 3 біта для восьмеричного коду.
Екран дисплея, на якому відображається логічні тимчасові діаграми, подібний до екрану багатоканального осцилографа.
Звичайно можна спостерігати вісім тимчасових діаграм (в координатах "напруга - час").
Приклад відображення інформації у часовій області представлений на малюнку 6.
Малюнок 6

SHAPE \ * MERGEFORMAT
При поданні даних у вигляді карти станів окреме 16-розрядне слово перетворюється в точку або штрих, розташування яких на екрані говорить про його вміст. Такий вид індикації дає загальне якісне уявлення про всю інформації, що проходить через аналізатор.
Структурна схема перетворення інформації в карту стану представлена ​​на рисунку 7.
Вся інформація розбивається на дві групи по 8 каналів. Інформація з кожної групи надходить на цифроаналогові перетворювачі (ЦАП), виходи яких пов'язані з горизонтально і вертикально пластинами, що відхиляють ЕЛТ.
Таким чином, кожному 16-розрядному слову відповідає єдина точка або штрих з цілком певними координатами.
Такий вид індикації використовується для загальної оцінки програми, що проходить по шині. При цьому на екрані можна побачити петлі програми, за яскравістю знайти найбільш часто зустрічають слова, по мерехтінню окремих точок знайти перемежовувалися збої.
При появі підозрілих місць у програмі можна зробити перехід на індикацію у вигляді таблиці істинності для більш детального аналізу програми.
Окрім логічних аналізаторів загального застосування випускають аналізатори спеціалізовані для роботи з окремими типами мікропроцесорів. В них індикація здійснюється у вигляді команд на мові програмування для даного типу мікропроцесора. В якості індикатора використовується алфавітно-цифровий дисплей. Іншим типом спеціалізованого логічного аналізатора є аналізатор логічних станів КОП 814.
1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1
1 0 1 1 0 0 1 1
1 1 0 1 0 0 0 1
ЦАП У
ЦАП Х
Малюнок 7
0000 0000 0000 0000
0000 0000 1111 1111
1111 1111 0000 0000 0
1111 1111 1111 1111

SHAPE \ * MERGEFORMAT

ЛІТЕРАТУРА

1. Метрологія та Електровимірювання в телекомунікаційних системах: Підручник для вузів / А.С. Сігов, Ю.Д. Бєлік. та ін / За ред. В.І. Нефедова. - 2-е вид., Перераб. і доп. - М.: Вищ. шк., 2005.
2. Бакланов І.Г. Технології вимірювань у сучасних телекомунікації. - М.: ЕКО-Трендз, 2007.
3. Метрологія, стандартизація і вимірювання в техніці зв'язку: Учеб. посібник для вузів / Під ред. Б.П. Кульгавого. - М.: Радіо і зв'язок, 2006.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Комунікації, зв'язок, цифрові прилади і радіоелектроніка | Реферат
44.1кб. | скачати


Схожі роботи:
Векторні аналізатори ланцюгів Контроль і діагностика компонентів цифрових мереж і систем телекомунікацій
Контроль та діагностика систем
Вбудований контроль і діагностика цифрових пристроїв Методи вище
Векторні лінії у векторному полі
Векторні багатокутники у фізичних задачах
Вбудований контроль і діагностика цифрових пристроїв Методи підвищення контролепригодности цифрових
Аналізатори людини
Аналізатори болю
Аналізатори їх структура
© Усі права захищені
написати до нас