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数据采集系统的功能安全:亚博yaboapp

2020-10-14 17:29:02

亚博yaboapp_概述功能安全性是诸多行业整体安全策略的一部分,其目的是将对人或作业设备导致损害的概率降到可拒绝接受的范围以内。近年来,人们对系统功能安全性的拒绝明显快速增长。从核电站到医疗设备,无故障系统已沦为部分应用于的理想自由选择,也是其他应用于的必备条件。

例如,在传感领域,提供的数据如果不准确或遭损毁,结果有可能具备破坏性,甚至有可能可怕,明确各不相同系统和所牵涉到的风险级别。传统上,系统开发人员有责任将临床和故障防治机制构建到其产品当中,保证来自传感IC的数据的完整性。

但其代价是不会减少PCB面积、物料成本和处置支出,最后不会造成费用减少。从那时起,通过与系统设计工程师的普遍合作,人们研发出有了一种解决方案来解决问题这个问题。为此,人们早已开始在IC级设计中考虑到功能安全性特性。本文目的从保证数据采集系统整体完整性的角度,探究通过ADC构建功能安全性的潜力。

传统的功能安全性解决方案与较佳的方式在图1中,我们看见的例子是一个多年以前的功能安全性系统,我们将它与更加现代的解决方案展开较为。其核心是数据采集ADC,它负责管理切换仿真输出并将数据传输到微控制器。

然而,要构建这一解决方案,必须使用许多外部元件,反复继续执行SPI事务,甚至必须一个校验ADC,结果很大地减少了物料成本、PCB面积、处置支出和成本。同时还不会给系统设计人员带给额外的开销,比如,减少研发时间,减少可靠性等。有一种单IC解决方案,只需很少的外部元件才可运营功能安全性特性。图1.从多组件功能安全性系统到单芯片ADI解决方案的构建。

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具备功能安全性拒绝的示例系统在包括ADC的数据采集系统中,有可能再次发生多种故障,根据明确的应用于,这些故障可能会减少人或机器的身体健康风险。系统设计师必需区分可拒绝接受的风险和不能拒绝接受的风险。图2.辨识压力传感器系统中的潜在故障源。

例如,在气室压力测量和调节系统中,如果罐内压力无法大幅度背离外部压力,则可将用于容差为5%的传感器的作法视作可拒绝接受的风险。然而,如果微控制器接收到错误的ADC数据,结果有可能造成可怕的事故,腔室中的压力有可能造成内爆或外轰,这两种情况都有可能造成附近的人伤势或丧生。

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这种风险水平是不能拒绝接受的。因此,必需实行一些功能安全措施,保证控制器接收的信息的完整性。有可能造成这类错误的一些故障源为电源:电源电压较低,高压劣(LDO)调节器的输入电压较低。

仿真前端(AFE):传感器损毁,或放大器驱动到ADC的电压不准确。数字逻辑:数字域中再次发生有可能影响切换结果的误码。例如,工厂增益或位移调整系数。

SPI传输:由于传输线环境喧闹,切换数据的传输和命令的接管中不存在误码。环境:远超过IC的额定环境温度。AD7768-1是ADI公司功能安全性产品组合中的Σ-ΔADC之一,具备普遍的临床特性,能彰显用户误码检测和临床以及其他能力。图2引人注目表明了典型压力检测系统中的部分有可能故障源。

用ADC诊断系统错误利用ADI公司的ADC功能安全性产品组合,用户可以用ADC协助临床和/或增加系统错误。这种系统误差测量能力对于维持精确测量极为重要,并且在具备功能安全性拒绝的系统中,这种准确性甚至更为最重要。

从参照输出提供的正负满量程电压用作测量系统的增益误差。通过零电平内部短路测量紊乱误差。然后,用户可以用于ADC的增益和紊乱调整寄存器来调整系统的紊乱和增益误差性能。

温度传感器辨识IC局部温度的变化,还包括超范围温度。在对紊乱和增益误差温度飘移脆弱的系统中,这有可能是一项具备吸引力的功能。如果温度变化较小,用户可能会要求在该新的温度下调整增益和紊乱误差。

图3说明了如何在AD7768-1内部将仿真临床多路复用器相连到ADC。图3.仿真临床多路复用器转换开关。

临床错误标志:寄存器同构临床状态指示器可以使能多个临床特性,并且一般来说可以通过寄存器同构将其状态告诉用户。再次发生故障时,不会在寄存器中设置错误标志。用户可以在接到故障警报后更进一步调查。接下来,我们探究有可能再次发生并且可以通过ADI功能安全性ADC产品组合展开临床的一些现实故障。

我们首先假设,我们的压力传感器系统装有在一个工厂里,其工作温度波动长短,由于基本确保工作而多次电力供应,并且周围工业环境产生的电磁干扰(EMI)有可能被传导至系统PCB上。ADC电源错误我们假设,由于工作环境温度低,并且系统功率循环不会引发电流冲击,所以,负责管理ADC的LDO电源输入的LDO电容早已磨损和损毁。

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使这些输入保持在未知电压,必须使用一个外部电容,这对于整个系统长时间工作至关重要。如果电容器因该故障损毁,用户可能会找到,切换后的ADC数据或其他功能的性能不会出乎意料。通过使能LDO监视器,一旦电压电平降到某个跳变点以下,系统不会设置错误标志以警告用户LDO输入的问题。

仿真前端错亚博yaboapp误我们假设,在该系统中,ADC的输出不得多达ADC的满量程范围。如果用户车祸地将不准确的值编程到增益寄存器,造成ADC看见的电压小于满量程范围,结果就不会很大地影响系统的增益误差性能,我们应当将此视作一种相当严重的风险。

但是,滤波器饱和状态错误检查器监控ADC输入,不会警告用户留意超出范围的仿真输出。数字逻辑随机误码在数字逻辑和存储器模块中有时候不会再次发生随机误码。在我们的示例压力系统中,我们假设,在上电期间读取配置文件出厂紊乱设置时再次发生了一个误码。

这是一种无法忽视的故障,因为它不会妨碍系统的配置文件紊乱误差,影响切换结果。在ADI功能安全性ADC系列产品中,有一些功能可以定期在各种存储器模块上运营循环校验校验(CRC),并在再次发生误码时向用户命令故障。通过重置系统可以解决问题所有这些故障。【亚博yaboapp】。

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