Анализ функциональных блоков
Функциональный блок — это часть какой-либо системы, в которой содержатся механические и/или электрические элементы, обеспечивающие выполнение одной функции.
Существует несколько методов анализа функциональных блоков, которые распространены в электротехнике. Один из таких методов подразумевает разбиение функционального блока на более маленькие блоки. Такой метод доказал свою эффективность в предварительной локализации неисправности. Кроме того, этот метод позволяет быстро определить место неисправности, оптимизировать использование других методов, а также работать с сложными неисправностями. К преимуществам можно отнести ускорение поиска неисправности, а к недостаткам необходимость хорошего знания схемотехники. Такой метод применяется в том случае, когда изделие состоит из отдельных модулей и возможна их быстрая замена.
Еще один способ подразумевает временную модификацию функционального блока, которая может осуществляться в виде подключения дополнительных связей, обрыва связи, выпаивания или впаивания составляющих блока. Все это делается с целью устранения взаимного влияния, а также неоднозначности при измерениях. Данный способ позволяет исключить взаимное влияние элементов функционального блока и установить точную локализацию неисправности. Основным его преимуществом является то, что появляется возможность уточнения местонахождения неисправности. А к недостаткам относятся необходимость знания тонкостей функционирования объекта и необходимость его модификации. Этот метод применяется, если элементы блока оказывают взаимное влияние и непонятно, какая из них причина неисправности; имеется предположение, что неисправный элемент блокирует работу всего функционального блока; когда неисправный блок может стать причиной блокировки работы всей системы.
Третий способ предполагает включение функционального блока вне системы, в таких условиях, которые ее моделируют. По сути данный метод представляет собой комбинацию двух предыдущих и позволяет проверить имеющиеся гипотезы о работе той или иной части системы. Основное достоинство заключается в том, что появляется возможность ремонта и испытания функционального блока вне системы, а недостаток — необходимость сборки схемы проверки.
Четвертый способ анализа функционального блока заключается в его предварительной проверки. Блок подвергается проверке вне системы на специальном рабочем месте. В случае проведения ремонтных работ такой способ имеет смысл, если для нормального функционирования блока не нужно большое количество входных сигналов, то есть имитировать работу системы относительно легко. Данный способ позволяет проверить все имеющиеся гипотезы о работоспособности функционального блока, а также предупредить возникновение неисправностей в процессе сборки всей системы. К основным достоинствам метода относятся возможности предварительной проверки блоков и проверки основных параметров и характеристик без посторонних воздействий.
Синтез функционального блока (электрической цепи)
Синтез — это процесс создания исходного работоспособного объекта.
Главная задача синтеза функционального блока заключается в нахождении его электрической схемы, а также параметров элементов, которые входят в его состав по заданным характеристикам. Таким заданными характеристиками могут быть:
- Передаточные функции (операторные входные).
- Амплитудно-частотная и/или фазо-частотная характеристика
- Импульсная характеристика.
- Переходная характеристика.
Операторные входные или передаточные функции могут быть заданы их аналитическими значениями, а другие характеристики задаются в виде графиков или аналитически
Весь процесс синтеза функционального блока может быть разделен на два этапа:
- Аппроксимация заданных характеристик посредством функций, которые удовлетворяют соответствующим условиям физической реализации.
- Реализация функций, удовлетворяющих физическим условиям реализации при помощи функционального блока (электрической цепи), состоящего только из пассивных элементов (индуктивные катушки, резисторы, трансформаторов или конденсаторов) или активных и пассивных элементов (транзисторы, радиолампы и т.п.).
Под условиями физической реализации функций функционального блока или цепи подразумеваются достаточные и необходимые условия, удовлетворяющие функции, а также выражающие характеристики электрической цепи (функционального блока). Достаточность условий представляет собой существование возможности построения минимум одной цепи с установленными характеристиками (в виде функции).
Анализ и синтез функциональных блоков являются важнейшими составляющими процесса проектирования.
