Снова про инженерные ошибки, и немного про линейные коды AMI, HDB3, затухание и измерительные приборы.

Готовлюсь к техническому совещанию на тему "как отловить косяки в новом изделии как можно раньше". Тем более и повод появился - в цепи с максимальным длительным током 2 А в соответствии с комплектом КД был установлен диод с номиналом 1 А. Ошибку нашли благодаря хорошому обонянию сборщика (спасибо, Виталий) - почувствовал запах от сильно нагретого лакового покрытия при установке в корпус прогнанной в предельном рабочем режиме платы. При запуске в серию такое случается иногда. Тема инженерных ошибок - для блога подходящая, но примеры должны быть поинтереснее. Например
Замечательный пример инженерной ошибки. О пользе знания физики и применения измерительных приборов.

Вы хочете (еще) песен ? - их есть у меня. Был недавно забавный случай, разобраться в котором мне доставило удовольствие. Начну с описания средств измерений, упомяну действующие лица, а затем перейду к сути дела.

Тестовая линия ТЛ Е1-120

Тестовая линия ТЛ Е1-120  и маска её АЧХ
Тестовая линия ТЛ Е1-120 и маска её АЧХ

Предназначены для настройки, проверки и испытаний оборудования c портами Е1, которые используют для передачи данных симметричный кабель с волновым сопротивлением 120 Ом в соответствии с рекомендацией ITU-T G.703. Затухание ТЛ Е1-120 на полутактовой частоте 1024 кГц составляет 6 дБ и далее увеличивается в диапазоне частот до 4096 кГц пропорционально росту f.

По простому говоря, если соединить два порта Е1 через ТЛ (нужно две штуки,- на прием и передачу) и передача данных будет без снижения скорости, ошибок и потерь пакетов, значит оба порта рабочие.

ОПИСАНИЯ ТЛ Е1-120 ТЛ Е1-75 Разработала ТЛ-Е1 - Валентина

Измерительные приборы: анализатор систем передачи и кабелей связи AnCom A-7; анализатор каналов и стыков MAKC-E1.

Слева - AnCom-A7, справа  Макс-Е1
Слева - AnCom-A7, справа Макс-Е1

Кабельный xDSL анализатор AnCom А-7 мы купили после того, как мы вместе с тогдашним главным метрологом "Аналитик ТС" Андреем до 4 утра измеряли затухание всех устройств защиты, которые у меня были с собой. Дело было в Пушкинских горах, в 2004 году, на конференции "Кабели связи" после докладов, мастер-классов -днём, и застолья, песен и плясок - вечером. Надо же так любить измерения ! Андрей - все-таки метролог, ему по должности измерениями заниматься, несмотря на время суток, положено, а я-то просто герой труда, науки и техники.

Прибор у нас ни разу не ломался (постучу по дереву), и хотя использовался не очень интенсивно, но все-же 18 лет - это срок. Мы его используем в т.ч. для снятия АЧХ ТЛ Е-1 от 0 до 4080 КГц с шагом 20 кГц

Анализатор каналов и стыков MAKC-E1 рождался, можно сказать, на моих глазах - с разработчиками я знаком лет сто - с Николаем - больше 25, с Дмитрием - скоро уже 20. Этого прибора у нас этого нет, так что если нужда есть, обращаемся к коллегам в КОМЕТЕХ

Измерения, проведенные заказчиком

Один из наших заказчиков, купивших тестовую линию, решил ее проверить доступными средствами, т.е. имеющимся у него анализатором Макс-Е1, в котором есть функция измерения уровня сигнала.

Фотографии дисплея при измерениях соединённых  портов А (приём) и В (передача: напрямую -слева; через ТЛ - справа.
Фотографии дисплея при измерениях соединённых портов А (приём) и В (передача: напрямую -слева; через ТЛ - справа.

Сигнал с порта В частотой 2048 дБ и уровнем 0 дБ подавался через тестовую линию на порт А , измеренное значение - 4 дБ. Отсюда совершенно естественный вывод, что затухание на этой частоте составляет 4 дБ, при этом номинальное затухание составляет на 2,048 МГц 8,5 дБ ± 10%.

Инженер, который эти измерения сделал нам позвонил и написал, без претензий, но вопрос задал - разберитесь, мол, коллеги: "у вас неправильные пчёлы и они делают неправильный мёд", за что ему большое спасибо - результаты измерений нам нечасто присылают.

Как мы разобрались, и в чем же фишка ?

По логике, есть три должно быть варианта. 1) Неправильно меряет Макс-Е1. 2) Неправильно сделали измерения. 3) Что-то не так с тестовой линией.

Принял для начала, как рабочую, третью версию - тем более ее проверить легче всего. Да и мало ли что - их уже давно не делали, могли не те номиналы случайно запаять, а ОТК хоть и клянется, что проверка по регламенту прошла, но проверить все равно надо.

Забрали ТЛ курьером. Валентина измеряла затухание - АЧХ идеальнее некуда. Поговорил с Николаем и Дмитрием, а наш сотрудник Виктор взял ТЛ и поехал в гости - проводить измерения. Повторили измерения - результат абсолютно аналогичный. На входе ТЛ 0 дБ, на выход -4 дБ. Посмотрели на осциллографе, записать поленились, но Виктор все-таки зарисовал.

Сигнал на входе и выходе ТЛ.  Видим размывание фронтов импульса, но трехуровневый сигнал читается хорошо даже визуально.
Сигнал на входе и выходе ТЛ. Видим размывание фронтов импульса, но трехуровневый сигнал читается хорошо даже визуально.

И так, если ТЛ и прибор исправны, измерения проводились правильно, то значит всё дело в неправильной интерпретации результатов измерений.

Объяснение результатов измерений

Причиной неправильной интерпрета́ции результатов измерения стала логическая ошибка – а именно то, что тактовая частота сигнала 2048 Гц была приравнена к частоте измерительного синусоидального сигнала, используемого для определения затухания ТЛ.

Если внимательно почитать РЭ на Макс-Е1, то ясно, что имеется в виду именно тактовая частота - а то, что не на каждой странице написано, то ведь так и страниц не напасёшься.

Для измерений уровня сигнала в приборе используется коды AMI и HDB3.

При биполярном кодировании с альтернативной инверсией (Bipolar Alternate Mark Inversion, AMI) используются три уровня потенциала - отрицательный, нулевой и положительный. Для кодирования логического нуля используется нулевой потенциал. Логическая единица кодируется либо положительным потенциалом, либо отрицательным, при этом потенциал каждой новой единицы противоположен потенциалу предыдущей.

Принцип кодирования AMI
Принцип кодирования AMI

HDB3 — High Density Bipolar 3, отличается от АMI-3, что не допускает передачи цепочки более трех нулей, для чего последовательность из четырех нулей преобразуется по определенному правилу, рассматривать которое здесь нет смысла.

В данном случае в качестве тестового сигнала используется последовательная передача нулей и единиц, поэтому вид тестового сигнала одинаков при обеих способах кодирования.(см. рисунок выше, левая сторона).

При передаче такой последовательности основная частота сигнала равна одной четверти тактовой частоты (рис. ниже) f0 = fт/4 = 2048/4 = 512 кГц

Основная частота периодического трехуровнего сигнала
Основная частота периодического трехуровнего сигнала

По результатам сделаны следующие выводы;

1. Измерение проводилось не синусоидальным сигналом с частотой 2048 кГц,, а трехуровневым с тактовой частотой 2048 кГц и основной частотой 512 кГц

2. Нормирование затухания ТЛ производится от полутактовой частоты 1024 кГц, вид сигнала синусоидальный. Тем не менее графике АЧХ, где в полосе о-1024 кГц показаны измеренные при проведении разработки ТЛ значения показывает на частоте 512 кГц величину затухания порядка 4,5 дБ, что примерно соответствует разности уровней поданного на вход ТЛ и измеренного на его выходе сигналов.

3. Переданная заказчикам для проверки тестовая линия полностью соответствует требованиям рекомендации G.703 и параметрам, указанным в техническом описании.

4. Измерение уровня сигнала с помощью анализатора МАКС-Е1 предназначено для оценки параметров тракта передачи и не предназначено для измерения затухания. Однако, как показали проведенные измерения, результаты, полученные с помощью МАКС-Е1 и измерителя затухания друг другу соответствуют.

ТЛ отправили заказчику курьером, заключение по E-mail. Никто из участников в ходе эксперимента не пострадал, в общем, все довольны.

сайт COMMENG

подписывайтесь на наш Yotube COMMENG: как это сделано мы снова начнем выкладывать видео 1-2 раза в месяц