ADC如何失败?


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我负责维护具有ADC异常故障的卫星。本质上说,如果原始电压在一定范围内,它将在两个值之间来回切换。我正在获取原始计数,但是处理后的数据看起来像这样:

样本图片

请注意,蓝线表示其他含义(本质上,软件正在尝试使红线与蓝线匹配)。

通常,步幅很小,从较大的方波上剩下的几个小凸起可以看出。但是,一旦跌落到该值以下,步幅将非常大。虽然我没有原始计数数据,但我确实知道它会反映在计数中。

我要了解的是此ADC如何发生故障。

我正在猜测以下内容,但我想对此想法进行一些分析:

  1. 在线性区域中,模拟电压的每变化量(增量v)都有一个计数值的变化。
  2. 在非线性区域中,模拟电压变化量为delta v时,计数跃变要大得多。
  3. delta in in 2可能大于1,但比正常预测的小得多。

请记住,这是一颗卫星,因此我无法将其带回实验室进行测试。有什么想法吗?

编辑:这是此类情节的原始计数(以较低的频率采样)。另外,ADC的额定空间约为15-20年,我手头上没有零件号,但是我看看是否可以得到。它可能在1993年左右,并且可能基于FPGA。据我所知,这个数字是374-421之间的差距(可能会减少一些数字)。二进制如下

374 101110110
421 110100101

在此处输入图片说明

我认为可能是ADC的部分原因是,存在多个具有相似间隙的传感器。我正在努力更好地对其进行量化,但这是一个示例图。注意,这些点是实际的测量值,并且这些线只是将相同数据点中的两个连接在一起。所有这些值均由同一ADC读取。

在此处输入图片说明

此外,以下是ADC在大约24小时内读取的每个值的列表。有很多行(总共约20条)。我相信这些差距代表了ADC或相关电路中的死区。此图中的y轴是ADC读取的输出值。每当您看到一条很大的垂直线似乎代表ADC无法记录值的区域。

在此处输入图片说明

ADC是ADC0808的一部分,模拟多路复用器的一部分是HCF4051BM1,至少从我可以找到的原理图中看。。。可能在某个时间点进行了更改。

编辑-更多更新:有3个模拟多路复用器馈入ADC。我想看看其中是否有一个问题,而其他情况则没有。对此没有太多证据,请参阅下文。这样的差距很多,我只是选择展示一个。

Count   #tot    #mux1   #mux2   #mux3
557 3360    1336    68  1956
558 252 128 4   120
577 684 292 4   388
578 964 480 8   476

3
零件编号和零件数据表?
Brian Carlton

1
发布实际值可能会有所帮助。这可能是因为莫名其妙的MSB和LSB不被读取在一起,在这个意义上,如果该值更改,例如0x00FF0x0100(小城市),你可能会得到0x01FF0x0000(大变化)。
apalopohapa 2012年

3
等一下,这是卫星吗?就像现在在太空中吗?希望您购买了防辐射部件。
康纳·沃尔夫

2
它在过去一直有效,在连续使用约10年后开始失效。我从温度和压力传感器中看到了类似的行为,更不用说电池电压了,我刚好发布了电流。
PearsonArtPhoto 2012年

2
你的工作很酷。
Ktc 2012年

Answers:


4

是否有理由怀疑ADC是否会影响系统中的所有其他内容?电池和地面站之间的任何东西都可能导致您看到的东西。好的故障树将考虑ADC之外的其他原因。

  • 模拟前端
    • 辐射对运算放大器和模拟开关的影响
    • 运算放大器卡在错误的值上
    • 传输门未打开/关闭,或仅N侧或P侧工作
    • 热循环导致间歇性打开
    • 金属晶须导致间歇性短路
  • ADC本身
    • 单位错误
    • 数据与时钟不同步(跳过/偏斜的位)
    • 一些特定于ADC类型的其他故障模式
  • 数字逻辑/微处理器
    • 无法按预期配置负载
    • 无法正确配置或读取ADC
    • 错误地打包数据进行传输
  • 系统中的其他负载
    • 子系统在未命令时打开
    • 损坏的负载会意外地产生高功率

添加了有关为什么我认为它是ADC的更多信息。本质上,同一ADC读取的所有值似乎都具有相似的缺失计数区域。
PearsonArtPhoto 2012年

紫色通道是否在粉红色通道之后立即读取?它看起来有点像样本,并且保留紫色通道有时仅以一种方式进行。
Theran 2012年

老实说,我不知道,我什至不知道是否有办法解决这个问题。但是我会尽力解决这个问题。有趣的是它们的信号电平相同,但是请注意,当紫色处于较高电平时,它不会显示。
PearsonArtPhoto 2012年

我猜想我们看到的是一个半死的CMOS传输门,其中两个晶体管中只有一个处于导通状态。它会为样品充电并保持电容器,但在紫色通道处于活动状态时不会对其放电。
Theran 2012年

2

使用所收集的详细信息,我注意到以下趋势:

  1. ADC范围内似乎没有任何完整的间隙,除了看起来没有任何输入信号的区域。
  2. 有很多区域看起来像下面的数据,似乎一个小窗口中的值几乎从不读取,前后都有大量的值。第一列是ADC的输出,第二列是跨越多个对象类型的出现次数。

数据为:

350 253
351 106
354 1
357 1
359 2
360 183
361 270


375 288
376 188
392 1
409 1
424 762
425 1058
  1. 这些测量可以测量各种各样的输入,但是存在一些非常小的标度跳变,包括温度,电池压力,电池电压等不应该快速跳变的东西。

考虑到所有这些,我不得不说ADC或支持电路可能会失败,以致于它们只能提供有限的能力来测量小规模现象。此外,似乎这些只是步骤功能。

我仍在尝试弄清楚这些跳跃之间是如何联系的,但无法获得完整的图片...

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