Wie scheitern ADCs?

Ich bin für die Wartung eines Satelliten verantwortlich, dessen ADC auf ungewöhnliche Weise ausfällt. Im Wesentlichen passiert, dass zwischen zwei Werten hin- und hergeschaltet wird, wenn die Rohspannung in einem bestimmten Bereich liegt. Ich arbeite daran, die Rohdaten zu ermitteln, aber die verarbeiteten Daten sehen ungefähr so ​​aus:

Beachten Sie, dass die blaue Linie etwas anderes bedeutet (im Wesentlichen versucht die Software, die rote Linie mit der blauen Linie abzugleichen).

Normalerweise sind die Stufen sehr klein, wie die wenigen kleinen Unebenheiten auf der größeren Rechteckwelle auf der linken Seite zeigen. Sobald Sie den Wert unterschreiten, sind die Schritte jedoch recht groß. Ich habe zwar keine Rohdaten, weiß aber, dass sie sich in den Zählungen widerspiegeln.

Ich versuche zu verstehen, wie dieser ADC ausfällt.

Ich vermute folgendes, aber ich würde gerne eine Analyse dieser Idee bekommen:

1. In dem linearen Bereich gibt es für jede Änderung der Analogspannung in Delta v eine Änderung der Zählwerte von eins.
2. Im nichtlinearen Bereich ist für eine Änderung der Analogspannung in Delta v der Zählersprung viel größer.
3. Es ist möglich, dass das Delta v in 2 größer als 1 ist, aber es ist viel kleiner als normalerweise vorhergesagt.

Denken Sie daran, dies ist ein Satellit, daher kann ich ihn nicht zum Testen zurück ins Labor bringen. Irgendwelche Gedanken?

EDIT: Hier sind die Rohwerte für eine solche Episode (gesampelt mit einer niedrigeren Frequenz). Außerdem hat der ADC eine Altersfreigabe von 15 bis 20 Jahren. Ich habe keine Teilenummer zur Hand, aber ich werde sehen, ob ich sie bekommen kann. Es war wahrscheinlich im Jahr 1993 und könnte FPGA-basiert sein. Die Zählungen sind soweit ich das beurteilen kann 374-421 als Lücke (Könnte um ein paar Zählungen abweichen). Binär ist wie folgt

374 101110110
421 110100101

Ein Grund, den ich für den ADC halte, besteht darin, dass es mehrere Sensoren mit ähnlichen Lücken gibt. Ich arbeite gerade daran, es besser zu quantifizieren, aber hier ist ein Beispielplot. Beachten Sie, dass die Punkte die tatsächlichen Messwerte sind und die Linien einfach zwei gleiche Datenpunkte miteinander verbinden. Alle diese Werte werden vom selben ADC gelesen.

Darüber hinaus finden Sie hier eine Liste aller vom ADC über einen Zeitraum von etwa 24 Stunden gelesenen Werte. Es gibt eine Vielzahl von Zeilen (insgesamt ca. 20). Ich glaube, die Lücken repräsentieren eine tote Zone im ADC oder verwandten Schaltkreisen. Die y-Achse in diesem Diagramm ist der ADC-Leseausgangswert. Immer wenn Sie eine weitgehend vertikale Linie sehen, scheint diese einen Bereich darzustellen, in dem der ADC keinen Wert aufzeichnen kann.

Der ADC ist Teil ADC0808, der analoge Multiplexer ist Teilnummer ist HCF4051BM1, zumindest aus den Schaltplänen, die ich finden kann ... Möglicherweise wurde zu einem bestimmten Zeitpunkt eine Änderung vorgenommen.

EDIT- Eher ein Update: Es gibt 3 analoge Multiplexer, die in den ADC eingespeist werden. Ich wollte sehen, ob vielleicht einer von ihnen dieses Problem hatte, während die anderen es nicht hatten. Es gibt jedoch nicht viele Beweise dafür, siehe unten. Es gibt viele Lücken wie diese, ich wollte nur eine zeigen.

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

Gibt es einen Grund, den ADC über alles andere im System zu vermuten? Alles, was sich zwischen der Batterie und der Bodenstation befindet, kann zu dem führen, was Sie sehen. Ein guter Fehlerbaum berücksichtigt neben dem ADC auch andere Ursachen.

• Das analoge Frontend
  • Strahlungseffekte auf Operationsverstärker und Analogschalter
  • Operationsverstärker bleiben bei falschen Werten hängen
  • Getriebetore öffnen / schließen nicht oder nur die N- oder P-Seite funktioniert
  • Temperaturwechsel verursachen intermittierende Öffnungen
  • Metallwhisker, die intermittierende Kurzschlüsse verursachen
• Der ADC selbst
  • Einzelbitfehler
  • Daten, die nicht mehr mit der Uhr synchron sind (übersprungene / verzerrte Bits)
  • Ein anderer Fehlermodus, der für den ADC-Typ spezifisch ist
• Die digitale Logik / Mikroprozessor
  • Fehler beim Konfigurieren der Lasten wie erwartet
  • ADC nicht richtig konfigurieren oder lesen
  • Falsches Packen der Daten für die Übertragung
• Andere Lasten im System
  • Subsysteme werden eingeschaltet, wenn sie nicht dazu aufgefordert werden
  • unerwartet hohe Leistungsaufnahme durch beschädigte Lasten

Anhand der von mir gesammelten Detailinformationen bemerke ich folgende Trends:

1. Es scheint keine vollständigen Lücken im ADC-Bereich zu geben, außer in Bereichen, in denen scheinbar kein Eingangssignal vorhanden ist.
2. Es gibt eine Reihe von Regionen, die wie die folgenden Daten aussehen, in denen Werte in einem kleinen Fenster anscheinend fast nie gelesen werden, mit großen Zahlen davor und danach. Die erste Spalte ist die Ausgabe des ADC, die zweite die Anzahl der Vorkommen über mehrere Objekttypen hinweg.

Die Daten sind:

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. Diese Messungen messen eine Vielzahl von Eingaben, aber es gibt einige sehr kleine Sprünge, einschließlich Dinge, die nicht schnell springen sollten, wie Temperatur, Batteriedruck, Batteriespannung usw.

In Anbetracht all dessen muss ich sagen, dass ADC oder unterstützende Schaltungen so ausfallen können, dass sie nur eine begrenzte Kapazität zur Messung von Phänomenen im kleinen Maßstab bieten. Außerdem scheinen dies nur Schrittfunktionen zu sein.

Ich versuche immer noch herauszufinden, wie diese Sprünge zusammenhängen, bekomme aber nicht das vollständige Bild ...