Функциональное диагностирование дискретных систем, страница 4

6.2. Метод дублирования

          Дублирование схем при построении ДУ часто используется на практике. В этом случае в качестве дополнительного блока g(x) в структуре функционального контроля устанавливается блок  (см. рис. 6.9), полностью идентичный основному блоку , при этом  =,  =,...,  =.

Рис.6.9. Схема контроля методом дублирования

 Тогда при нормальной работе на выходах основного и дополнительного блоков формируются векторы кода с повторением. Компаратор состоит из элементов М2, которые сравнивают сигналы на одинаковых выходах  обоих блоков. Если для всех , то на выходах всех элементов М2 формируются сигналы 0, а следовательно, z = 0, что свидетельствует об отсутствии неисправностей. Если хотя бы для одного , то z = 1, и фиксируется ошибка.

          Рассмотрим схему, которая реализует систему функций

,

,

.                               (6.1)

          На рис. 6.10 приведена дублированная структура.

Рис.6.10. Пример схемы с дублированием

Блок f(x) может содержать элементы двух типов. Выход элемента первого типа связан только с одним выходом блока. В схеме на рис. 6.10 к таким элементам относятся элементы 1, 4–9. Отказ элемента вызывает искажение только одного разряда в векторе , формируемом на выходах основного и дополнительного блоков. Выход элемента второго типа связан с двумя или более выходами блока (элементы 2 и 3). Отказ такого элемента  приводит к искажению нескольких разрядов в указанном векторе. Отсюда следует, что одиночная неисправность в структуре блока f(x) может вызывать кратную ошибку в векторе контролируемого кода. Элементы второго типа также подразделяются на два вида. Первые из них, вызывая искажение нескольких выходов, приводят к ошибкам только одного типа (либо 0  1, либо 1  0). Такие кратные ошибки называют монотонными, а элементы, соответственно, монотонными элементами. Отказы элементов второго вида могут приводить  к ошибкам разного типа (немонотонные элементы). На рис. 6.10 отражено поведение схемы при неисправности типа 10 на выходе элемента 2 при поступлении входного набора . В этом случае на выходе  имеет  место  ошибка  типа 1 ® 0, а на выходе  – типа 0 ® 1, и поэтому элемент 2 является немонотонным.

          Достоинство схемы дублирования состоит в том, что обнаруживается 100% одиночных неисправностей как в основном блоке f(x), так и в дополнительном блоке f*(x). Неисправность обнаруживается при первом же проявлении ее хотя бы на одном из выходов блока. Не обнаруживается только такая комбинация неисправностей, при которой одинаковым образом искажаются значения сигналов на выходах блоков f(x) и f*(x). Если, например, в схеме на рис. 6.10 в обоих блоках f(x) и f*(x) возникают одинаковые неисправности типа 1 ® 0 на выходе элементов 2, то одинаковым образом искажаются значения функций f₁(x) и f₁*(x), а также функций f₂(x)  и f₂*(x), и поэтому на выходах всех элементов М2 компаратора сохраняются сигналы 0 и неисправности не фиксируются. Вероятность возникновения таких неисправностей очень мала, она не менее чем на 5–6 порядков меньше вероятности возникновения одиночной неисправности. Такой вероятностью можно пренебречь.

          Схема дублирования имеет существенный недостаток, который состоит в том, что сложность дополнительной контрольной аппаратуры всегда больше сложности исходной схемы. Сложность компаратора определяется числом выходов основного блока. Сложность компаратора, входящего в структуру на рис. 6.9

L(К) = n[L(M2) + 1],                             (6.2)

где L(M2) – сложность элемента М2.

          На рис. 6.11 приведена логическая схема элемента М2 со сложностью L(M2) = 6.

Рис.6.11. Схема элемента М2

 Тогда L(К) = 7n . Из (6.2) следует, что дублирование наиболее эффективно для сложных схем с небольшим числом выходов.