FR2784193A1 - Mecanisme integre permettant une detection de defaillances par test automatique en temps reel pour un convertisseur analogique/numerique - Google Patents

Abstract

Un circuit de détection de défaillances par test automatique en temps réel comprend un convertisseur analogique / numérique (206), au moins une broche d'entrée analogique (ADINx) connectée de façon opérationnelle par un multiplexeur (204) à une entrée du convertisseur, une installation de test de défaillances (102), des interrupteurs recevant des première et seconde tensions de référence et des sorties reliées au convertisseur, un contrôleur de test automatique (202) commandant les premier et second interrupteurs et un séquenceur de commande et d'état (210) utilisant le signal de sortie du convertisseur.Application notamment à la commande de moteurs de véhicules automobiles.

Description

La présente invention a trait à des convertis-

seurs analogique / numérique et notamment à des systèmes de détection de défaillances en temps réel pour de tels convertisseurs. La conversion analogique / numérique est le pro- cessus de conversion d'un signal de donnée analogique, qui

est très fréquemment représenté sous la forme d'une ten-

sion, en un format numérique. La détermination d'une valeur

numérique qui représente un signal d'entrée analogique par-

ticulier est connue sous le terme de "quantification". Une conversion par approximations successives, une conversion série, une conversion delta-sigma ou un suréchantillonnage, une conversion parallèle et une conversion en mode pipeline

sont quelques-uns des nombreux types différents de conver-

sion analogique / numérique, qui existent actuellement.

On utilise de plus en plus des convertisseurs analogique / numérique (ADC) dans une gamme étendue d'applications. Les convertisseurs analogique / numérique permettent, dans de nombreux systèmes, de mettre en oeuvre un traitement en temps réel de données analogiques. De tels systèmes de captage et de traitement de données incluent

habituellement des capteurs servant à collecter les infor-

mations analogiques et des processeurs numériques (DSP) ou microprocesseurs pour traiter les données. Etant donné que les capteurs délivrent des tensions analogiques alors que les processeurs calculent les valeurs numériques, un convertisseur analogique / numérique, soit en tant que

fonction intégrée, soit sous la forme d'une plaquette auto-

nome, est nécessaire pour la conversion des données.

On s'attend à ce que les convertisseurs analo-

gique / numérique présents dans de tels systèmes de traite-

ment en temps réel fournissent des données fiables au pro-

cesseur, qui agit sur l'information. Des données fiables

sont nécessaires pour garantir une réponse fiable du sys-

tème. Cette dépendance est particulièrement vraie pour des systèmes qui sont conçus pour exécuter des tâches associées de sécurité. On peut trouver plusieurs exemples de ces tâches dans l'industrie automobile. Par exemple, des tâches de commande du moteur et de la transmission, comme par exemple une détection de cognement du moteur, ainsi que des

systèmes de freinage à antiblocage (ABS) sont liées direc-

tement à la sécurité du véhicule. Dans de tels systèmes, la

fiabilité est indispensable. Par conséquent, un convertis-

seur analogique / numérique doit délivrer des données fiables au processeur pour faciliter l'obtention d'une

réponse fiable du système.

D'une manière générale, les convertisseurs analo-

gique / numérique modernes ont des connexions multiples, à la fois internes et externes. Un convertisseur analogique /

numérique peut être utilisé pour délivrer un signal de sor-

tie numérique pour de nombreuses (16, 32 ou plus) connexions analogiques (ou broches). Des défaillances dans

de tels convertisseurs analogique / numérique peuvent appa-

raître partout. Par exemple, une contrainte de tension éle-

vée appliquée à une broche alors qu'une application est en cours, peut créer une condition de circuit ouvert ou de court-circuit. En calculant une valeur incorrecte et par conséquent des données erronées, le processeur numérique

peut faire apparaître une situation critique et dangereuse.

Ce risque est vrai en particulier pour des applications critiques du point de vue sécurité, comme celles présentes

dans l'industrie automobile.

De nombreux fabricants d'automobiles ont adopté le système d'analyse du mode et des effets de défaillances (FMEA). Le but de ce système FMEA est d'identifier et de

réduire les effets de problèmes potentiels dans des concep-

tions de produits ou de processus. Les questions fondamen-

tales qui se posent dans cette discipline sont les sui-

vantes: 1) Comment peut se produire une défaillance du produit ? 2) Quels peuvent être la cause et l'effet d'une telle défaillance ? et 3) Quelles commandes sont prévues pour détecter une telle défaillance ? Par conséquent le système FMEA vise à éliminer des défail- lances coûteuses lors de la fabrication d'un produit en s'assurant que des éléments critiques sont traités avant

que des engagements financiers soient pris.

Plusieurs procédés existent actuellement pour tester automatiquement et détecter la défaillance de convertisseurs analogique / numérique. La communication numérique, d'un convertisseur analogique / numérique à un processeur, est contrôlée par l'intermédiaire de protocoles de bus et/ou d'algorithmes logiciels. Cependant, le signal

analogique lui-même peut être altéré. Par exemple la ten-

sion analogique devant être convertie peut être délivrée à partir d'une "mauvaise source". Des défaillances dues à des mauvaises sources incluent des situations telles que des circuits ouverts ou des circuits court-circuités à la masse ou à une source d'alimentation. De telles défaillances dues à de mauvaises sources peuvent placer la ou les broches d'entrée du convertisseur analogique / numérique à un potentiel flottant. Ces défaillances ne sont pas détectées

par le test du module du convertisseur analogique / numé-

rique (le circuit du convertisseur lui-même) ou par le test

de communications numériques entre le module du convertis-

seur analogique / numérique et un processeur. Pour être

efficace, le système de détection de défaillances doit com-

porter un contrôle à partir de la connexion de la broche

sur les communications numériques (du convertisseur analo-

gique / numérique au processeur). En outre, les connexions des broches doivent être testées tout au long de l'application. Une majorité des détections de défaillances en temps réel dans des convertisseurs analogique / numérique est exécutée moyennant l'utilisation d'un petit nombre de

solutions. La solution la plus usuelle utilise un conver-

tisseur analogique / numérique redondant. Les deux conver-

tisseurs analogique / numérique sont utilisés pour effec-

tuer des conversions parallèles d'une tension analogique unique connectée à une entrée particulière de chaque convertisseur analogique / numérique. Les résultats des conversions parallèles sont comparés par le processeur. Si les résultats concordent, dans des limites, alors aucune défaillance n'est détectée. Cependant, une absence de concordance des résultats, à l'intérieur des limites, indique qu'une défaillance est apparue. Une solution à

redondance fonctionnelle permet la détection d'une défail-

lance sur l'une des deux connexions. Cependant, cela néces-

site de doubler le matériel du module formant convertisseur analogique / numérique, ce qui augmente le coût. Un autre problème lié à cette solution à redondance est qu'elle ne fournit aucune indication du type de défaillance qui est apparu, par exemple une broche ouverte, un courtcircuit de broches, etc. Une autre solution fréquemment mise en oeuvre est la connexion d'une seule tension d'entrée à deux canaux différents d'un seul module de convertisseur analogique /

numérique. L'utilisation de cette solution permet de détec-

ter une défaillance dans le convertisseur analogique / numérique en raison d'un problème de broches. Une telle défaillance peut être due à un circuit ouvert ou à une broche court-circuitée. Cependant cette solution empêche en soi l'identification d'autres défaillances. Ces autres défaillances peuvent inclure des problèmes de connexion

interne dans le module du convertisseur analogique / numé-

rique. De tels problèmes peuvent apparaître au niveau de

l'interface numérique avec le module du convertisseur ana-

logique / numérique. Un autre inconvénient de cette solu-

tion est une dépense de fabrication accrue. L'exigence de redondance du canal additionnel affecte la rentabilité de cette solution. La redondance conduit également à un temps de conversion accru. Le temps de conversion pour cette solution est doublé étant donné que des conversions sont exécutées séquentiellement. Les deux solutions actuelles basées sur une

redondance requièrent une commande matérielle ou une com-

mande logicielle (par l'intermédiaire d'un microproces-

seur). Des exigences de commande, qui s'ajoutent, condui-

sent à un temps système de logique matérielle ou de codes (requérant une taille accrue de mémoire). L'un ou l'autre

des procédés d'exécution d'une commande requiert des dimen-

sions accrues du système et par conséquent implique un coût accru. Une autre solution de test automatique utilisé dans les convertisseurs analogique / numérique, telle que TLC2543 de Texas Instruments, est l'utilisation de trois tensions de référence. Dans de telles solutions, une source

de tension additionnelle connue est prévue pour le conver-

tisseur analogique / numérique. Cette source de tension additionnelle est raccordée à une entrée dédiée. Un tel

test peut être utilisé pour contrôler le module du conver-

tisseur analogique / numérique et est fréquemment utilisé

en tant que test de fabrication pour valider la fonctionna-

lité du convertisseur analogique / numérique.

La présente demande décrit un mécanisme de détec-

tion automatique de défaillances en temps réel pour des convertisseurs analogique / numérique. La ligne de sortie

d'un signal analogique devant être échantillonné est appli-

quée à l'entrée d'un convertisseur analogique / numérique,

ainsi qu'une tension de test de référence qui est soit éle-

vée, soit faible. Dans la forme de réalisation actuellement préférée, des capteurs analogiques par exemple, du type produisant des données de commande d'un moteur, délivrent

des signaux dans différentes gammes de fonctionnement. Pen-

dant la phase d'échantillonnage d'une conversion analogique / numérique, une tension élevée de test tend à amener la

valeur échantillonnée au-dessus de la gamme de fonctionne-

ment du signal analogique. Une faible tension de test amène la valeur échantillonnée au-dessous de la gamme de fonc-

tionnement du signal analogique.

Lorsqu'une durée d'échantillonnage programmable s'est écoulée, la tension de test est supprimée de la ligne

d'entrée, ce qui laisse seulement la ligne de sortie analo-

gique connectée à l'entrée du convertisseur analogique /

numérique. Après une seconde durée d'échantillonnage pro-

grammable, le signal présent à l'entrée du convertisseur analogique / numérique est converti en une valeur numérique par le module du convertisseur analogique / numérique. Le

résultat, valeur numérique, est analysé pour la détermina-

tion du fait qu'une défaillance est éventuellement apparue.

Si le résultat se situe à l'extérieur de la gamme de fonc-

tionnement du capteur particulier, une défaillance est indiquée. Dans une classe de formes de réalisation, le type

de défaillances qui est apparu peut être déterminé par com-

mutation de la tension de test. C'est-à-dire que si la ten-

sion d'un test précédent était à un niveau élevé, le test est exécuté à nouveau avec une faible tension de test ou vice versa. Les seconds résultats restent relativement inchangés par rapport aux premiers, la défaillance indiquée est un court-circuit de la broche à la masse ou à la source d'alimentation, indépendamment de la tension de test. Si le

résultat avoisine la tension de test après chaque interrup-

teur, c'est-à-dire lorsque la tension de test est élevée, le résultat est supérieur à la gamme de fonctionnement du signal analogique ou vice versa, la défaillance indiquée est une broche en circuit ouvert. Une défaillance de broche en circuit ouvert indique qu'aucun signal analogique n'est

reçu dans le module du convertisseur analogique / numé-

rique.

Un avantage du présent système est qu'il est pos-

sible de mettre en oeuvre et compatible avec n'importe quel

processus standard CMOS. Le procédé décrit est basé unique-

ment sur l'utilisation d'interrupteurs analogiques et de

résistances, qui ne requièrent pas un degré élevé de préci-

sion. Selon un premier aspect de l'invention, il est prévu un procédé de détection d'une défaillance par test automatique en temps réel, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: recevoir un signal à une entrée; appliquer un signal de référence à ladite entrée; échantillonner le signal produit à partir de ladite étape de connexion pour obtenir un résultat; analyser ledit résultat; indiquer l'un des types suivants de défaillances

si ledit résultat se situe en dehors de la gamme de ten-

sions attendues au niveau de ladite entrée: connexion ouverte; connexion court-circuitée à la masse;

connexion court-circuitée à la source d'alimenta-

tion. Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite gamme de fonctionnement dudit signal d'entrée est programmable. Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite gamme de fonctionnement dudit signal d'entrée est

supérieure ou égale à un faible niveau de tension.

Selon une autre caractéristique de l'invention,

ladite gamme de fonctionnement de ladite entrée est infé-

rieure ou égale à un niveau élevé de tension.

Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite entrée peut être sélectionnée parmi une pluralité

d'entrées.

Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite étape d'analyse est exécutée pour déterminer si une

défaillance est apparue.

Selon un autre aspect de l'invention, il est prévu un procédé de détection de défaillances par test automatique en temps réel d'un convertisseur analogique / numérique, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: convertir un signal analogique en une valeur numérique; analyser ladite valeur numérique; indiquer l'un des types de défaillances suivants si ladite valeur numérique se situe en dehors de la gamme de tensions attendues au niveau de ladite entrée: connexion ouverte; connexion court-circuitée à la masse;

connexion court-circuitée à la source d'alimenta-

tion. Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite gamme de fonctionnement dudit signal analogique est programmable. Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite gamme de fonctionnement dudit signal analogique est

supérieure ou égale à un faible niveau de tension.

Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite gamme de fonctionnement dudit signal analogique est

inférieure ou égale à un niveau de tension élevé.

Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit signal analogique peut être sélectionné parmi une

pluralité de signaux analogiques.

Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite étape d'analyse est exécutée pour déterminer si une

défaillance est apparue.

Selon un autre aspect de l'invention, il est prévu un procédé de détection de défaillances par test automatique en temps réel d'un convertisseur analogique / numérique comprenant les étapes consistant à: appliquer un signal analogique hors limites et un signal de sortie d'un capteur analogique à l'entrée d'un convertisseur analogique / numérique; échantillonner ledit signal d'entrée; supprimer ledit signal hors limites; convertir ledit signal d'entrée en un résultat numérique; et

indiquer une défaillance si ledit résultat numé-

rique se situe en dehors des limites par rapport audit

signal de sortie du capteur analogique.

Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit signal analogique hors limites est un niveau élevé de

tension.

Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit signal analogique hors limites est un niveau faible

de tension.

Selon une autre caractéristique de l'invention,

ledit signal analogique hors limites est programmable.

Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit signal de sortie du capteur analogique peut être

sélectionné parmi une pluralité de signaux de sortie analo-

giques. Selon un autre aspect de l'invention il est prévu un procédé de détection de défaillances en temps réel pour des convertisseurs analogique / numérique, caractérisé en ce qu'il consiste à: appliquer une tension de test et une tension de sortie analogique à l'entrée d'un convertisseur analogique / numérique; après une première durée programmable, supprimer ladite tension de test; échantillonner ledit signal d'entrée; après une seconde durée programmable, convertir ledit signal d'entrée en une valeur numérique; et

analyser ladite valeur numérique.

Selon une autre caractéristique de l'invention, la longueur de ladite première durée programmable est égale à la longueur de ladite seconde durée programmable. Selon une autre caractéristique de l'invention,

la longueur de ladite première durée programmable est supé-

rieure à la longueur de ladite seconde durée programmable.

Selon une autre caractéristique de l'invention,

la longueur de ladite première durée programmable est infé-

rieure à la longueur de ladite seconde durée programmable.

Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite étape d'analyse est exécutée pour déterminer si une

défaillance est apparue.

Selon une autre caractéristique de l'invention,

ladite tension de test est un niveau élevé de tension.

Selon une autre caractéristique de l'invention,

ladite tension de test est un faible niveau de tension.

Selon une autre caractéristique de l'invention,

ladite tension de test est programmable.

Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit signal de sortie analogique peut être sélectionné

parmi une pluralité de signaux de sortie analogique.

Selon un autre aspect de l'invention, il est prévu un procédé de détection de défaillances en temps réel pour des convertisseurs analogique / numérique, caractérisé en ce qu'il consiste à: recevoir une tension de test programmable; recevoir un signal de sortie analogique; déclencher une séquence de test, consistant à: connecter ladite tension de test et appliquer

ledit signal de sortie analogique à l'entrée d'un conver-

tisseur analogique / numérique; échantillonner ledit signal d'entrée; et

après une première durée programmable, suppri-

mer ladite tension de test; échantillonner ledit signal d'entrée; et

après une seconde durée programmable, conver-

tir ledit signal d'entrée en une valeur numérique; analyser ladite valeur numérique; et

indiquer une défaillance si ladite valeur numé-

rique se situe dans une gamme de détection de défaillances.

Selon une autre caractéristique de l'invention, la longueur de ladite première durée programmable est égale

à la longueur de ladite seconde durée programmable.

Selon une autre caractéristique de l'invention,

la longueur de ladite première durée programmable est supé-

rieure à la longueur de ladite seconde durée programmable.

Selon une autre caractéristique de l'invention,

la longueur de ladite première durée programmable est infé-

rieure à la longueur de ladite seconde durée programmable.

Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite étape d'analyse est exécutée pour déterminer si une

défaillance est apparue.

Selon une autre caractéristique de l'invention,

ladite tension de test est un niveau élevé de tension.

Selon une autre caractéristique de l'invention,

ladite tension de test est un faible niveau de tension.

Selon une autre caractéristique de l'invention,

ladite tension de test est programmable.

Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit signal de sortie analogique peut être sélectionné à

partir d'une pluralité de signaux de sortie analogiques.

Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite étape d'analyse est exécutée pour déterminer s'il

existe une connexion ouverte à partir de ladite sortie ana-

logique. Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite étape d'analyse est exécutée pour déterminer s'il existe une connexion courtcircuitée à partir dudit signal

de sortie analogique.

Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite gamme de détection de défaillances comprend des valeurs situées à l'extérieur de la gamme de fonctionnement de ladite sortie analogique. Selon une autre caractéristique de l'invention,

la gamme de fonctionnement dudit signal de sortie analo-

gique dépend de l'application.

Selon un autre aspect de l'invention il est prévu

un procédé pour la détection de défaillances par test auto-

matique en temps réel d'un circuit de traitement analo-

gique, caractérisé en ce qu'il comprend les actions consis-

tant à: appliquer une première tension de référence à une entrée analogique du circuit de traitement analogique, puis appliquer le signal de sortie du capteur à ladite entrée et effectuer une première mesure sur une sortie correspondante du circuit de traitement analogique; appliquer à ladite entrée analogique une seconde tension de référence qui n'est pas égale à ladite première tension, puis appliquer ledit signal de sortie du capteur à ladite entrée et effectuer une seconde mesure dudit signal de sortie correspondant; puis

indiquer une défaillance d'une broche court-

circuitée si lesdites première et seconde mesures sont égales et correspondent toutes deux à une valeur qui serait obtenue par application d'une énergie ou d'une tension de masse à ladite entrée, et indiquer une défaillance de broche dans l'état ouvert dans au moins certaines conditions, si: ladite première mesure est égale à une valeur qui serait obtenue immédiatement après l'application de ladite première tension, et ladite seconde mesure est égale à une valeur qui serait obtenue juste après l'application de ladite seconde tension;

lesdites première et seconde tensions de réfé-

rence étant situées en dehors de la gamme de tensions aux-

quelles on s'attend au niveau de ladite entrée analogique.

Selon une autre caractéristique de l'invention, l'une desdites tensions de référence est une tension à

niveau élevé.

Selon une autre caractéristique de l'invention, l'une desdites tensions de référence est une tension de

faible niveau.

Selon une autre caractéristique de l'invention,

lesdites tensions de référence sont programmables.

Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit signal de sortie du capteur peut être sélectionné

parmi une pluralité de signaux de sortie du capteur.

Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite gamme de détection de défaillances comprend des valeurs situées à l'extérieur de la gamme de fonctionnement

de ladite sortie analogique.

Selon une autre caractéristique de l'invention, une défaillance est indiquée par le fait que l'une desdites mesures ou ces deux mesures ensemble possèdent une valeur située à l'extérieur de la gamme de fonctionnement dudit

signal de sortie du capteur.

Selon une autre caractéristique de l'invention,

la gamme de fonctionnement dudit signal de sortie du cap-

teur dépend de l'application.

Selon un autre aspect de l'invention, il est prévu un circuit de détection de défaillances par test

automatique en temps réel, caractérisé en ce qu'il com-

porte:

un module de convertisseur analogique qui conver-

tit un signal d'entrée analogique en un signal de sortie numérique; au moins une broche d'entrée analogique connectée de façon opérationnelle à une entrée dudit module du convertisseur analogique;

une installation de test de défaillance compre-

nant: un premier interrupteur connecté de manière à recevoir une première tension de référence; un second interrupteur connecté de manière à recevoir une seconde tension de référence; et

une sortie connectée pour recevoir ladite pre-

mière ou seconde tension et délivrer ladite tension à ladite entrée dudit module de convertisseur analogique; un contrôleur de test automatique qui commande lesdits premier et second interrupteurs; et un séquenceur de commande et d'état qui analyse

ledit signal de sortie numérique dudit module de convertis-

seur analogique.

Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit séquenceur de commande et d'état analyse ledit signal de sortie numérique pour déterminer si une défaillance est

apparue.

Selon une autre caractéristique de l'invention, l'une desdites première et seconde tensions de référence

est une tension à niveau élevé.

Selon une autre caractéristique de l'invention, l'une desdites première et seconde tensions de référence

est une tension à faible niveau.

Selon une autre caractéristique de l'invention, lesdites première et seconde tensions de référence sont programmables. Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit signal de sortie analogique peut être sélectionné

parmi une pluralité de signaux de sortie analogiques.

Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit séquenceur de commande et d'état analyse ledit signal de sortie numérique pour déterminer s'il existe une

connexion ouverte à partir de ladite sortie analogique.

Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit séquenceur de commande et d'état analyse ledit signal de sortie numérique pour déterminer s'il existe une connexion court-circuitée à partir de ladite sortie analo- gique. Selon un autre aspect de l'invention il est prévu

un système de conversion analogique / numérique, caracté-

risé en ce qu'il comporte: un contrôleur de test automatique; une installation de détection de défaillances en

temps réel commandée par ledit contrôleur de test automa-

* tique; un convertisseur analogique / numérique pour échantillonner un signal analogique et n'importe quel signal de référence provenant de ladite installation de détection de défaillance en temps réel et convertir ledit échantillon à une valeur numérique; une unité de mémoire pour mémoriser ladite valeur numérique; et un séquenceur de commande et d'état pour analyser ladite valeur numérique et indiquer une défaillance de ladite conversion analogique / numérique si ladite valeur numérique représente la valeur à l'extérieur de la gamme de

tensions attendues dudit signal analogique.

Selon une autre caractéristique de l'invention,

ledit signal de différence est une tension à niveau élevé.

Selon une autre caractéristique de l'invention,

ledit signal de différence est une tension à faible niveau.

Selon une autre caractéristique de l'invention,

ledit signal de référence est programmable.

Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit signal analogique peut être sélectionné parmi une

pluralité de signaux de sortie analogiques.

Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit séquenceur decommande et d'état analyse ladite valeur numérique pour déterminer s'il existe une connexion

ouverte à partir dudit signal analogique.

Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit séquenceur de commande et d'état analyse ladite valeur numérique pour déterminer s'il existe une connexion

court-circuitée à partir dudit signal analogique.

Selon un autre aspect de l'invention il est prévu une unité de commande de moteur, caractérisée en ce qu'elle comporte: une mémoire pour mémoriser des données; des ports d'entrée / sortie à grande vitesse pour collecter et transmettre des données; et

un convertisseur analogique / numérique compre-

nant: un contrôleur de test automatique; une installation de détection de défaillances

en temps réel commandée par ledit contrôleur de test auto-

matique; un convertisseur analogique / numérique pour échantillonner un signal analogique possédant une gamme de fonctionnement connue et un signal de référence délivré par ladite installation de détection de défaillance en temps

réel et convertir ledit échantillon en une valeur numé-

rique; une unité de mémoire pour mémoriser ladite valeur numérique; et un séquenceur de commande et d'état pour analyser ladite valeur numérique et indiquer une défaillance de ladite conversion analogique / numérique si ladite valeur numérique représente une valeur se situant à l'extérieur de

la gamme de tensions attendues dudit signal analogique.

Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit système fonctionne dans un mode normal, un mode de

détection de défaillances ou un mode de diagnostic.

Selon une autre caractéristique de l'invention,

le signal de référence est une tension à niveau élevé.

Selon une autre caractéristique de l'invention,

le signal de référence est une tension de faible niveau.

Selon une autre caractéristique de l'invention,

ledit signal de référence est programmable.

Selon une autre caractéristique de l'invention,

ledit signal analogique peut être sélectionné par une plu-

ralité de signaux de sortie analogiques.

Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit séquenceur de commande et d'état analyse ladite valeur numérique pour déterminer si une connexion ouverte

existe à partir dudit signal analogique.

Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit séquenceur de commande et d'état analyse ladite

valeur numérique pour déterminer si une connexion court-

circuitée existe à partir dudit signal analogique.

D'autres caractéristiques et avantages de la pré-

sente invention ressortiront de la description donnée ci-

après prise en référence aux dessins annexés, sur les-

quels: - la figure 1 représente un schéma détaillé de l'installation de test de défaillances 102; - la figure 2 représente un schéma-bloc d'un convertisseur analogique / numérique;

- la figure 3 représente la séquence de cadence-

ment d'une conversion analogique / numérique dans un mode normal de conversion;

- la figure 4 représente la séquence de cadence-

ment d'une conversion analogique / numérique dans le mode de test automatique; - la figure 5 représente un schéma-bloc d'une unité de commande électronique; et - les figures 6A, 6B et 6C représentent le signal de capteur et la séquence de cadencement de conversion d'un

signal de cognement d'un moteur.

On va décrire les nombreux enseignements nova-

teurs de la présente invention en se référant notamment à la forme de réalisation actuellement préférée. Cependant on comprendra que cette classe de formes de réalisation

indique uniquement quelques exemples des nombreuses utili-

sations avantageuses des enseignements novateurs ici pré-

sentés. D'un manière générale, les indications données dans

la présente description n'ont pas nécessairement un carac-

tère limitatif pour les différentes modalités de l'invention. En outre certaines indications peuvent s'appliquer à certaines caractéristiques de l'invention,

mais pas à d'autres.

Détection de défaillances par test automatique La forme de réalisation actuellement préférée

fournit une solution efficace et bon marché pour la produc-

tion de systèmes de convertisseurs analogique / numérique fiables moyennant l'utilisation de la détection en temps

réel de défauts de broches du convertisseur. Les indica-

tions en temps réel de défaillance sont obtenues par le

fait que les résultats de la conversion analogique / numé-

rique sont obtenus et analysés alors que le convertisseur

analogique / numérique fonctionne dans une application par-

ticulière. La figure 1 représente un schéma détaillé de

l'installation de test de défaillances 102. Cette installa-

tion de test de défaillances 102 délivre une tension de test programmable (Vref-Hi ou Vref-Lo) sur la base de signaux reçus au niveau d'interrupteurs de commande Swctll et Swctl2. L'interrupteur analogique S1 est connecté à une tension à niveau élevé (ou Vref Hi). Les sorties des deux interrupteurs sont connectées au niveau du noeud 104. Les interrupteurs Swctll et Swctl2 sont connectés de manière à agir en tant que multiplexeurs, qui ouvrent ou ferment les interrupteurs S1 et S2 conformément à des signaux reçus de

la part d'un contrôleur de test automatique 202.

Le tableau donné ci-dessous indique le comporte-

ment des interrupteurs et la tension reçue au niveau du noeud 104 pour chaque combinaison possible d'interrupteurs: Swctll Swctl2 Tension du noeud 104 0 0 état ouvert 0 1 Vref-Hi 1 0 Vref-Lo 1 1 en réserve Lorsque les deux interrupteurs Si et S2 sont ouverts, le mode de test automatique est invalidé, ce qui

permet au convertisseur analogique / numérique de fonction-

ner sous la forme d'un convertisseur analogique / numérique normal. Le signal présent sur le noeud 104 est appliqué à une résistance 106. La sortie de la résistance 106 délivre un signal tension de test, qui est soit VrefHi, soit

VrefLo, au nouveau du convertisseur analogique / numéri-

que. La figure 2 représente le schéma-bloc d'un convertisseur analogique / numérique tel que le module

TMS470 fabriqué par Texas Instruments. Le bloc de contrô-

leur de test automatique 202 commande le bloc 102 de l'installation de test de défaillances et la période d'échantillonnage du convertisseur analogique / numérique

conformément à une séquence de test automatique.

Le multiplexeur d'entrée (ou "MUX") 204 applique un canal d'entrée sélectionné (ou "broche") à l'entrée Ventrée du module du convertisseur analogique / numérique 206. Dans la forme de réalisation actuellement préférée, la broche sélectionnée ADINx peut être l'une de 7 broches aboutissant à l'entrée du multiplexeur MUX 204. La broche

sélectionnée est déterminée par trois ensembles de conver-

sion 208. Dans le convertisseur analogique / numérique représenté, un nombre aussi élevé que 16 canaux différents peuvent être convertis séquentiellement. Le bus Chsel qui part du séquenceur de commande et d'état 210 commande le

multiplexeur MUX 204 conformément aux ensembles de conver-

sion et à un registre de commande. En outre le multiplexeur MUX 204 peut être placé dans un état ouvert (ou invalidé).

Dans un tel état ouvert, aucune broche n'est sélectionnée.

Le seul signal d'entrée appliqué à Ventrée provient soit de Vref-Hi soit de VrefLo. Cet état permet de tester le module du convertisseur analogique / numérique avec des

valeurs connues.

Dans la forme de réalisation actuellement préfé-

rée, le module du convertisseur analogique / numérique 206

est une architecture basée sur un registre avec approxima-

tions successives et échantillonnage sur 10 bits. La gamme de conversion analogique est déterminée par les tensions de référence: Vref- Hi et Vref-Lo. Les tensions de référence sont considérées comme étant "hors limites" étant donné

qu'elles sont situées à l'extérieur de la gamme de fonc-

tionnement de capteurs, qui délivrent des données analo-

giques devant être converties. Ces tensions dépendent de l'application et représentent respectivement les tensions maximale et minimale, qui seraient converties dans une application donnée. Les valeurs de référence sélectionnées pour Vref-Hi et Vref-Lo s'appliquent à chacun des canaux

d'entrée ADINx du convertisseur analogique / numérique.

Pour chaque application, la tension de référence VrefHi se situe dans la gamme VrefLo < Vref-Hi < VCCA, VCCA étant la tension d'alimentation d'entrée. Dans la forme de réalisation actuellement préférée, VCCA a une valeur comprise entre 2,7 et 2,6 V en courant continu. La tension de référence VrefLo est située dans la gamme VCCA < Vref-Lo < Vref-Hi, VSSA étant une tension de masse

d'entrée. Dans la forme de réalisation actuellement préfé-

rée, VSSA est égale à 0,0 V en courant continu + 0,1 V en

courant continu. De façon idéale, dans la forme de réalisa-

tion actuellement préférée, les tensions analogiques supé-

rieures à Vref-Hi sont converties en une valeur numérique de OxFFF, et des tensions d'entrée analogiques inférieures

à VrefLo sont converties en une valeur numérique OxO00.

Les tensions comprises entre Vref-Hi et Vref-Lo sont converties en une valeur numérique qui est rapportée (mise à l'échelle proportionnellement) à la différence entre Vref-Hi et Vref-Lo. Le résultat numérique est approximé par: 1023*(tension d'entrée-VrefLo)/ (VrefHi-Vref-Lo)

Le séquenceur de commande et d'état 210 déclenche le pro-

cessus de conversion.

Le convertisseur analogique / numérique contient également 16 registres de résultat 212, un pour chaque canal d'entrée du multiplexeur MUX 204. A la fin d'une conversion, le résultat numérique est chargé dans le registre correspondant au numéro de canal du signal converti. L'unité 214 de détection du flanc d'un événement est utilisée pour détecter un événement attendu ADEV, puis

commencer une conversion analogique / numérique.

Sécuence de mesure du convertisseur analogique / numérique La figure 3 représente la séquence de cadencement en une conversion du convertisseur analogique / numérique

dans un mode normal de conversion. La durée totale néces-

saire pour l'échantillonnage et la conversion est d'une fonction d'une période d'horloge d'interface (TICLK), une valeur (Ps) d'une unité de mise préalable à l'échelle, et une sélection de période d'échantillonnage (AcQ). La valeur

de mise préalable à l'échelle (PS) est utilisée pour obte-

nir une période d'horloge du convertisseur analogique /

numérique (ADCLK) à partir de l'horloge d'interface (ICLK).

Dans la forme de réalisation actuellement préférée, pour garantir l'obtention d'une conversion précise, il faut que

la valeur de mise à l'échelle préalable (Ps) soit sélec-

tionnée pour avoir 40 ns < TICLK*PS < 10 ps. De même dans la forme de réalisation actuellement préférée, PS et ACQ sont tous deux programmables. La durée Téchantillon pour une

broche donnée, ADINx, est représentée sur la figure 3.

Téchantillon est égal à TICLK*Ps*AcQ. Par exemple, dans la forme de réalisation actuellement préférée, un module de convertisseur analogique / numérique ayant une horloge ICLK à 20 MHz, PS égal à 2 et ACQ égal à 8, possède une valeur

Téchantillon égale à 50 ns*2*8, soit 0,8 microseconde. Pen-

dant Téchantillon, la broche ADINx d'application de la ten-

sion d'entrée est échantillonnée. A la fin de la durée Téchantillon, la tension échantillonnée est conservée et l'intervalle de temps de conversion TCONV commence. TCONV

est égale à TICLK*Ps*10. Dans le cas de l'exemple ci-

dessus, TCONV serait égale à 50 ns*2*10, soit 1,0 microse-

conde. Pendant TCONV, la tension maintenue est convertie par le module du convertisseur analogique / numérique en

une période numérique. A la fin de TCONV, la valeur numé-

rique est disponible pour son utilisation. Le temps de conversion total TTOT est égal à TICLK*Ps*(AcQ + 10). Dans

cet exemple, TTOT est égal à 1,8 microseconde.

Mode de test automatique La figure 4 représente la séquence de cadencement faite par conversion analogique / numérique dans le mode de test automatique. Le mode de test automatique est un mode actif qui introduit une étape de détection de défaillances en temps réel dans le processus de conversion normal. Le but du mode de test automatique est de garantir que la valeur numérique est délivrée à partir d'un captage fiable de donnée / tension et n'est pas située dans les limites de détection de défaillances du capteur analogique. Le mode de test automatique permet l'application d'un programme pour l'application d'une tension de référence VrefHi ou VrefLo par l'intermédiaire d'une résistance 106 au module du convertisseur analogique / numérique 206 de manière à -35 détecter une défaillance de broche en circuit ouvert ou de

broche court-circuitée. Lors de l'opération de test automa-

tique, le rôle principal de la résistance série 106 est de limiter le courant circulant depuis la tension de référence jusqu'à une impédance externe (capteur) ou jusqu'à une broche, qui est devenue défaillante par court-circuitage sur l'alimentation en énergie ou la masse. Dans la forme de

réalisation actuellement préférée, la sélection de la ten-

sion de référence devant être appliquée VrefHi ou VrefLo, est définie par des bits de registres et dépend de

l'application.

Dans le mode de test automatique, le temps d'échantillonnage est accru d'un facteur deux en raison de l'insertion d'une étape supplémentaire. La séquence de test automatique commence avec une étape additionnelle TTEST

D'ECHANTILLON, par rapport à la séquence de mode de conver-

sion normale. Dans la forme de réalisation actuellement

préférée, TTEST D'ECHANTILLON est égal à Téchantillon.

Pendant ce temps TTEST D'ECHANTILLON, à la fois la broche de tension d'entrée sélectionnée (ADINx) et une tension de test sont connectées à l'entrée Ventrée du module du convertisseur analogique / numérique. L'exemple de la figure 4 représente la tension de référence Vref-Hi qui est appliquée conjointement avec la broche ADINx. Par conséquent, pendant le temps de TTEST D'ECHANTILLON'

Ventrée tend à être réglée au-dessus de la gamme de fonc-

tionnement du capteur fournissant ADINx. Une tension de référence VrefLo possède l'effet opposé, en réglant Ventrée au-dessous de la gamme de fonctionnement du capteur

fournissant ADINx.

Lorsque le temps TTEST D'ECHANTILLON s'est écoulé, la tension de référence Vref-Hi ou Vref-Lo est interrompue. La broche ADINx reste en tant que seule connexion à Ventrée. Le signal analogique présent sur Ventrée est alors échantillonné et converti est ensuite échantillonné et converti comme dans le mode de conversion normal. Par conséquent la durée du processus de conversion pendant le mode de test automatique est TTEST D'ECHANTILLON

+ Téchantillon + TCONV-

La valeur numérique obtenue est envoyée au registre 212 associé au canal sélectionné (x). Le séquen- ceur de commande et d'état 210 peut alors lire et analyser

le résultat. Si la broche ADINx est en circuit ouvert pen-

dant le temps TTEST D'ECHANTILLON, la valeur numérique est égale à la tension de test programmée. Si la broche ADINx est court-circuitée pendant le temps TTEST D'ECHANTILLON, la nature du court-circuit, à savoir à la masse ou à la source d'alimentation, peut être déterminée avec un second résultat de conversion dans la gamme de détection de défaillance. La tension de référence est préchargée pendant le temps TTEST D'ECHANTILLONSi une défaillance de broche court- circuitée apparaît, la valeur numérique peut être

égale à Vref-Hi, ce qui indique que la broche est court-

circuitée sur la tension d'alimentation, ou VrefLo, qui

indique que la broche est court-circuitée à la masse. Lors-

qu'une broche est court-circuitée, la résistance série 106

limite le courant envoyé à Ventrée.

S'il apparaît une défaillance de broche en cir-

cuit ouvert, la tension de référence n'est pas modifiée pendant le temps Téchantillon. La tension de référence est alors convertie. La valeur numérique obtenue est égale à la tension de référence programmée. Ce résultat est dû à l'absence d'une tension de capteur pour l'échantillonnage

de la broche.

Le type de défaillance n'est jamais directement évident. Par exemple, si la tension de référence est Vref-Hi et si le résultat numérique est également Vref-Hi, une défaillance est indiquée. Cependant, la défaillance pourrait résulter d'une broche en circuit ouvert ou d'une broche court-circuitée sur la source d'alimentation. Il en va de même pour une tension de référence et une valeur numérique VrefLo, bien que dans ce cas la broche pourrait être court-circuitée à la masse. Le type de défaillance, qui est apparu, peut être déterminé par commutation de la source de tension de référence de Vref-Hi à Vref-Lo dans le premier exemple et de VrefLO à VrefHi dans le second exemple. Une modification de la valeur numérique indique

qu'une défaillance de broche en circuit ouvert est apparue.

Si aucun changement de valeur numérique n'apparaît, une broche courtcircuitée, soit à la masse, soit sur la source

d'alimentation, est indiquée par une valeur numérique res-

pectivement Vref -Lo OU Vref-Hi Si la broche ADINx est correctement connectée pendant le temps TTEST D'ECHANTILLON, à la fois la tension de référence et la tension d'entrée sont connectées conjointement au module 206 du convertisseur analogique / numérique pour Ventrée. Pendant Téchantillon, la source de référence est retirée. Seule la broche d'entrée ADINx est connectée à Ventrée. C'est pourquoi, la tension préchargée est modifiée pour atteindre la tension de la broche d'entrée ADINx. A son tour, c'est cette tension de broche d'entrée ADINx, qui est finalement convertie. La valeur numérique est dans la gamme de conversion correcte pour le capteur donné qui a délivré le signal analogique. Dans la

forme de réalisation actuellement préférée, la limite supé-

rieure et la limite inférieure de la détection de défail-

lances dépend de l'application. En fonction du rapport

d'impédance capteur / résistance 106, une valeur échantil-

lonnée Vref-Hi (ou Vref-Lo) peut ne pas être obtenue, mais peut être décalée vers VrefHi (ou VrefLo). Cette tendance au décalage permet d'utiliser une gamme étendue de l'entrée

du capteur avec la détection de défaillances par test auto-

matique en temps réel.

Autre forme de réalisation: Résistance variable

Dans une autre forme de réalisation, la résis-

tance 106 peut être agencée de manière à être programmable pour la formation de différentes valeurs de résistance. La

résistance connectée est définie par un registre de sélec-

tion. La valeur de la résistance est réglée en fonction de l'impédance du capteur particulier qui est échantillonné. Une telle forme de réalisation fournit une solution de test

souple pour différents types de capteurs.

Autre forme de réalisation: Mode de diagnostic

Dans une autre forme de réalisation, la résis-

tance programmable décrite précédemment peut être utilisée pour la mise en oeuvre du mode de diagnostic dans le

séquenceur. Le mode de diagnostic agit d'une manière simi-

laire au mode normal de fonctionnement du convertisseur analogique / numérique. Cependant, l'échantillon est constitué par l'échantillon qui est obtenu pendant le temps

TTEST D'ECHANTILLON du mode de détection de défaillance.

C'est-à-dire que l'échantillon devant être converti est une

tension de référence plus la tension ADINx. Après conver-

sion en mode normal, qui fournit une valeur numérique x, le

mode de diagnostic permet de tester la capacité du conver-

tisseur analogique / numérique à décaler la valeur vers x y. Le + dépend de la tension de référence sélectionnée, Vref-Hi ou Vref-Lo. Le y dépend du rapport d'impédances du capteur et de la résistance 106. Si la valeur numérique

peut être décalée, alors aucun court-circuit n'est détecté.

Si, pour la valeur donnée de la résistance, la valeur numé-

rique ne peut pas être décalée, une tension d'entrée est

fixée et par conséquent est court-circuitée sur le poten-

tiel mesuré.

Autre form d réalisati n Test automatique limité Dans une autre forme de réalisation, seule la tension de test Vref-Hi ou VrefLo est appliquée à l'entrée du convertisseur analogique / numérique pendant le temps TTEST D'ECHANTILLON' L'application de la tension de test seule permet d'effectuer un test de certaines défaillances, mais pas de toutes les défaillances qui peuvent apparaître

entre le capteur et le convertisseur analogique / numé-

rique. Autre form de réalisation Autres types d'entrées

Dans une autre forme de réalisation, l'instal-

lation de test de défaillances décrite en référence à la

figure 1 peut être avantageusement appliquée à des situa-

tions autres que des convertisseurs analogique / numérique.

Par exemple, avec des broches du type entrée ou entrée / sortie telle que l'entrée / sortie I/O numérique, l'entrée

de filtre analogique ou l'entrée d'amplificateur, les ins-

tallations de test de défaillances peuvent être utilisées pour indiquer des broches en circuit ouvert ou des broches court-circuitées. Ceci est valable pour la plupart des

entrées tant que la broche possède une impédance élevée.

Par conséquent, la tension de test ainsi que l'analyse des broches en court-circuit ou en circuit ouvert dépendent

uniquement du type de circuit et de l'application.

Unité de commande de moteur La figure 5 représente un schéma-bloc d'une unité

de commande électronique (ECU) pour un moteur d'automobile.

L'unité ECU est un micro-ordinateur connecté à une mémoire et comportant des ports d'entrée et de sortie (ou "I/O") à

grande vitesse et un convertisseur analogique / numérique.

Les ports I/O à grande vitesse permettent à l'unité ECU de contrôler une information de capteur numérique telle que la vitesse de l'automobile et la vitesse et la position de l'arbre à cames. En outre, l'unité ECU peut contrôler et

commander des fonctionnements du moteur tels que la puis-

sance d'allumage, la puissance d'injection et la vitesse au

ralenti et la puissance au ralenti. Le convertisseur analo-

gique / numérique 502 de l'unité ECU permet le contrôle

d'une information de capteur qui arrive sous forme analo-

gique. Une telle information inclut la position du papillon des gaz, des températures telles que la température du fluide de refroidissement du moteur et de l'air

d'admission, et des fonctions du moteur telles qu'un cap-

teur de cognement 504. A son tour, l'unité ECU peut comman- der des fonctions du moteur telles que la vitesse et la

puissance au ralenti, la puissance d'allumage et la puis-

sance d'injection. L'unité ECU peut également commander l'exécution de fonctions qui établissent une interface avec le moteur, comme par exemple des relais de chauffage de la pompe à carburant et du silencieux à catalyseur, et des systèmes de retour des gaz d'échappement (EGR). Dans la

forme de réalisation actuellement préférée, le convertis-

seur analogique / numérique 502 peut être utilisé avanta-

geusement avec le procédé de détection de défaillances par

test automatique et en temps réel.

Coqnement du moteur Le cognement d'un moteur se produit lorsqu'à la

fois la température et la pression dans un cylindre parti-

culier du moteur dépassent certaines limites. La combinai-

son de la température élevée et de la haute pression conduit au fait que tout mélange combustible non brûlé brûle à une cadence fortement accélérée. Cette combustion flash crée un pic de pression à l'intérieur du cylindre. Le pic de pression peut entraîner un endommagement grave du

piston si le cognement continu. Le cognement du moteur pos-

sède certaines caractéristiques qui font qu'il peut être détecté par l'unité ECU. Le cognement apparaît pendant une fenêtre étroitement définie de la phase de combustion du

cylindre. De même le cognement présente une fréquence spé-

cifique. La fréquence dépend du moteur et est habituelle-

ment comprise entre 8 et 15 kHz.

Les figures 6A, 6B et 6C représentent le signal du capteur et la séquence de cadencement de conversion du

signal reçus depuis le capteur 504 de cognement du moteur.

Sur la figure 6A, la sortie analogique de détection du cognement et le signal de sortie du capteur de cognement est normalement reçue par la broche ADINx lorsque cette broche est connectée à un capteur de cognement. Le signal d'entrée envoyé par l'entrée Ventrée du convertisseur analogique / numérique 502 est représenté sous la forme d'un signal d'entrée ADC. Le signal d'entrée suit étroitement le signal de sortie analogique de détection de cognement par

l'intermédiaire de la broche ADINx. Les pointes 602 repré-

sentent un accroissement du signal d'entrée analogique envoyé au convertisseur analogique / numérique 502, ce qui est provoqué par l'application de Vref-Hi à Ventrée, alors qu'est exécuté l'échantillonnage du signal du capteur de cognement. Au niveau de points 604, on a représenté une défaillance de broches en circuit ouvert. Le signal d'entrée du convertisseur analogique / numérique ne suit

plus le signal de sortie analogique de détection du cogne-

ment. La figure 6B représente une vue isolée de l'une des périodes d'échantillonnage et de conversion contenant la pointe 602. Pendant le temps TTEST D'ECHANTILLON, le signal de sortie analogique de détection du cognement, qui est délivré par ADINx, est entraîné vers une limite hors de gamme par Vref-Hi. Il en résulte l'apparition de la pointe 602. Pendant le temps Téchantillon, la connexion pour VrefHi est libérée et le signal envoyé à Ventrée revient à

la sortie de détection du cognement. Une valeur de conver-

sion numérique, qui se situe dans la gamme du capteur de cognement, est produite par le convertisseur analogique /

numérique 502.

La figure 6C représente une vue isolée de l'une des périodes d'échantillonnage et de conversion pendant une défaillance de broches en circuit ouvert, représentée par la pointe 604. Le signal de sortie analogique de détection de cognement est représenté sous la forme de lignes formées de tirets. Cependant, son envoi au convertisseur analogique / numérique 502 n'a aucun rapport avec le signal de sortie analogique de détection de cognement dû à une défaillance de broches. Pendant le temps TTEST D'ECHANTILLON' le signal d'entrée du convertisseur analogique / numérique ADC 502 est décalé vers une limite hors gamme par VrefHi. De ce

fait on obtient la pointe 604. Le signal de sortie analo- gique de détection de cognement est représenté par des lignes formées de

tirets. Cependant, le signal d'entrée envoyé au convertisseur analogique / numérique 502 n'a

aucun rapport avec le signal de sortie analogique de détec-

tion de cognement dû à une défaillance d'une broche. Pen-

dant le temps TTEST D'ECHANTILLON, le signal d'entrée du convertisseur analogique / numérique 502 est entraîné vers une limite hors gamme, par VrefHi. Il en résulte la pointe 604. Pendant le temps TECHANTILLON, l'application de Vref-Hi est supprimée, et le signal d'entrée envoyé au convertisseur analogique / numérique 502 reste au-dessus de la limite hors gamme étant donné qu'il n'existe aucun

signal de sortie analogique de détection de cognement ren-

voyé. Le procédé de détection de défaillances par test automatique en temps réel décrit identifie une telle

défaillance sur la base d'une valeur de conversion numé-

rique qui se situe hors gamme pour le capteur de cognement.

* Modifications et variantes Comme le constateront les spécialistes de la technique, les concepts novateurs décrits dans la présente demande peuvent être modifiés et changés dans une gamme étendue d'applications, et par conséquent la portée de la présente invention n'est limitée en aucune manière par les

enseignements spécifiques donnés ici.

Dans la forme de réalisation actuellement préfé-

rée, la détection de défaillances par test automatique en temps réel est exécutée en liaison avec un module de convertisseur analogique / numérique utilisant un registre avec des approximations successives. Cependant, le procédé de détection de défaillance par test automatique en temps réel décrit peut être utilisé avec n'importe quel type de

module de convertisseur analogique / numérique.

La détection d'une défaillance par test automa- tique en temps réel est extrêmement importante pour des applications liées à la sécurité. Cependant, le procédé de détection de défaillances par test automatique en temps réel décrit peut être utilisé avantageusement dans n'importe quelle application qui requiert des données

extrêmement fiables.

Dans la forme de réalisation actuellement préfé-

rée, la détection de défaillances par test automatique en

temps réel est mise en oeuvre sur une seule plaquette com-

portant un module de convertisseur analogique / numérique.

Cependant, on peut incorporer un nombre plus important ou plus réduit de fonctions sur une plaquette avec détection de défaillances. Par exemple une détection de défaillances peut être incorporée dans un microprocesseur, un processeur de signaux numériques ou un circuit intégré à application

spécifique. La détection de défaillances par test automa-

tique en temps réel peut être également mise en oeuvre sur

une plaquette de convertisseur analogique / numérique auto-

nome. On notera également qu'il existe dans le temps une tendance à combiner un nombre croissant de fonctions sur une seule plaquette. Les inventions décrites peuvent être encore avantageuses même avec différentes affectations de fonctions entre des plaquettes, tant que les principes

de fonctionnement décrits précédemment sont encore obser-

vés. Par exemple, la production suivante d'une application dans l'automobile vise à réduire le nombre de composants sur une carte, tout en visant des objectifs d'une fiabilité plus grande. Le mécanisme intégré de test automatique en temps réel fournit un avantage net pour les composants qui

intègrent cette fonction.

Claims (65)

REVENDICATIONS

1. Procédé de détection de défaillances par test automatique en temps réel, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: recevoir un signal à une entrée; appliquer un signal de référence à ladite entrée; échantillonner le signal produit à partir de ladite étape de connexion pour obtenir un résultat; analyser ledit résultat; indiquer l'un des types suivants de défaillances

si ledit résultat se situe en dehors de la gamme de ten-

sions attendues au niveau de ladite entrée: connexion ouverte; connexion court-circuitée à la masse;

connexion court-circuitée à la source d'alimenta-

tion. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite gamme de fonctionnement dudit signal

d'entrée est programmable.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite gamme de fonctionnement dudit signal

d'entrée est supérieure ou égale à un faible niveau de ten-

sion. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite gamme de fonctionnement de ladite entrée

est inférieure ou égale à un niveau élevé de tension.

5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite entrée peut être sélectionnée parmi une

pluralité d'entrées.

6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé

en ce que ladite étape d'analyse est exécutée pour détermi-

ner si une défaillance est apparue.

7. Procédé de détection de défaillances par test automatique en temps réel d'un convertisseur analogique / numérique, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: convertir un signal analogique en une valeur numérique; analyser ladite valeur numérique; indiquer l'un des types de défaillances suivants si ladite valeur numérique se situe en dehors de la gamme de tensions attendues au niveau de ladite entrée: connexion ouverte; connexion court-circuitée à la masse;

connexion court-circuitée à la source d'alimenta-

tion. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé

en ce que ladite gamme de fonctionnement dudit signal ana-

logique est programmable.

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé

en ce que ladite gamme de fonctionnement dudit signal ana-

logique est supérieure ou égale à un faible niveau de ten-

sion. 10. Procédé selon la revendication 7, caractérisé

en ce que ladite gamme de fonctionnement dudit signal ana-

logique est inférieure ou égale à un niveau de tension élevé. 11. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit signal analogique peut être sélectionné

parmi une pluralité de signaux analogiques.

12. Procédé selon la revendication 7, caractérisé

en ce que ladite étape d'analyse est exécutée pour détermi-

ner si une défaillance est apparue.

13. Procédé de détection de défaillances par test automatique en temps réel d'un convertisseur analogique / numérique comprenant les étapes consistant à: appliquer un signal analogique hors limites et un signal de sortie d'un capteur analogique à l'entrée d'un convertisseur analogique / numérique; échantillonner ledit signal d'entrée; supprimer ledit signal hors limites; convertir ledit signal d'entrée en un résultat numérique; et

indiquer une défaillance si ledit résultat numé-

rique se situe en dehors des limites par rapport audit

signal de sortie du capteur analogique.

14. Procédé selon la revendication 13, caracté-

risé en ce que ledit signal analogique hors limites est un

niveau élevé de tension.

15. Procédé selon la revendication 13, caracté-

risé en ce que ledit signal analogique hors limites est un

niveau faible de tension.

16. Procédé selon la revendication 13, caracté-

risé en ce que ledit signal analogique hors limites est

programmable.

17. Procédé selon la revendication 13, caracté-

risé en ce que ledit signal de sortie du capteur analogique peut être sélectionné parmi une pluralité de signaux de

sortie analogiques.

18. Procédé de détection de défaillances en temps

réel pour des convertisseurs analogique / numérique, carac-

térisé en ce qu'il consiste à: appliquer une tension de test et une tension de sortie analogique à l'entrée d'un convertisseur analogique / numérique; après une première durée programmable, supprimer ladite tension de test; échantillonner ledit signal d'entrée; après une seconde durée programmable, convertir ledit signal d'entrée en une valeur numérique; et

analyser ladite valeur numérique.

19. Procédé selon la revendication 18, selon lequel la longueur de ladite première durée programmable

est égale à la longueur de ladite seconde durée program-

mable.

20. Procédé selon la revendication 18, caracté-

risé en ce que la longueur de ladite première durée pro-

grammable est supérieure à la longueur de ladite seconde

durée programmable.

21. Procédé selon la revendication 18, caracté-

risé en ce que la longueur de ladite première durée pro-

grammable est inférieure à la longueur de ladite seconde

durée programmable.

22. Procédé selon la revendication 18, caracté-

risé en ce que ladite étape d'analyse est exécutée pour

déterminer si une défaillance est apparue.

23. Procédé selon la revendication 18, caracté-

risé en ce que ladite tension de test est un niveau élevé

de tension.

24. Procédé selon la revendication 18, caracté-

risé en ce que ladite tension de test est un faible niveau

de tension.

25. Procédé selon la revendication 18, caracté-

risé en ce que ladite tension de test est programmable.

26. Procédé selon la revendication 18, caracté-

risé en ce que ledit signal de sortie analogique peut être

sélectionné parmi une pluralité de signaux de sortie analo-

gique. 27. Procédé de détection de défaillances en temps

réel pour des convertisseurs analogique / numérique, carac-

térisé en ce qu'il consiste à: recevoir une tension de test programmable; recevoir un signal de sortie analogique; déclencher une séquence de test, consistant à: connecter ladite tension de test et appliquer

ledit signal de sortie analogique à l'entrée d'un conver-

tisseur analogique / numérique; échantillonner ledit signal d'entrée; et

après une première durée programmable, suppri-

mer ladite tension de test; échantillonner ledit signal d'entrée; et

après une seconde durée programmable, conver-

tir ledit signal d'entrée en une valeur numérique; analyser ladite valeur numérique; et indiquer une défaillance si ladite valeur numé-

rique se situe dans une gamme de détection de défaillances.

28. Procédé selon la revendication 27, caracté-

risé en ce que la longueur de ladite première durée pro-

grammable est égale à la longueur de ladite seconde durée

programmable.

29. Procédé selon la revendication 27, caracté-

risé en ce que la longueur de ladite première durée pro-

grammable est supérieure à la longueur de ladite seconde

durée programmable.

30. Procédé selon la revendication 27, caracté-

risé en ce que la longueur de ladite première durée pro-

grammable est inférieure à la longueur de ladite seconde

durée programmable.

31. Procédé selon la revendication 27, caracté-

risé en ce que ladite étape d'analyse est exécutée pour

déterminer si une défaillance est apparue.

32. Procédé selon la revendication 27, caracté-

risé en ce que ladite tension de test est un niveau élevé

de tension.

33. Procédé selon la revendication 27, caracté-

risé en ce que ladite tension de test est un faible niveau

de tension.

34. Procédé selon la revendication 27, caracté-

risé en ce que ladite tension de test est programmable.

35. Procédé selon la revendication 27, caracté-

risé en ce que ledit signal de sortie analogique peut être sélectionné à partir d'une pluralité de signaux de sortie analogiques.

36. Procédé selon la revendication 27, caracté-

risé en ce que ladite étape d'analyse est exécutée pour déterminer s'il existe une connexion ouverte à partir de

ladite sortie analogique.

37. Procédé selon la revendication 27, caracté-

risé en ce que ladite étape d'analyse est exécutée pour déterminer s'il existe une connexion court-circuitée à par-

tir dudit signal de sortie analogique.

38. Procédé selon la revendication 27, caracté-

risé en ce que ladite gamme de détection de défaillances comprend des valeurs situées à l'extérieur de la gamme de

fonctionnement de ladite sortie analogique.

39. Procédé selon la revendication 27, caracté-

risé en ce que ladite gamme de détection de défaillances comprend des valeurs situées à l'extérieur de la gamme de

fonctionnement de ladite sortie analogique.

40. Procédé selon la revendication 27, caracté-

risé en ce que la gamme de fonctionnement dudit signal de

sortie analogique dépend de l'application.

41. Procédé pour la détection de défaillances par test automatique en temps réel d'un circuit de traitement analogique, caractérisé en ce qu'il comprend les actions consistant à: appliquer une première tension de référence à une entrée analogique du circuit de traitement analogique, puis appliquer le signal de sortie du capteur à ladite entrée et effectuer une première mesure sur une sortie correspondante du circuit de traitement analogique; appliquer à ladite entrée analogique une seconde tension de référence qui n'est pas égale à ladite première tension, puis appliquer ledit signal de sortie du capteur à ladite entrée et effectuer une seconde mesure dudit signal de sortie correspondant; puis

indiquer une défaillance d'une broche court-

circuitée si lesdites première et seconde mesures sont égales et correspondent toutes deux à une valeur qui serait obtenue par application d'une énergie ou d'une tension de masse à ladite entrée, et indiquer une défaillance de broche dans l'état ouvert dans au moins certaines conditions, si: ladite première mesure est égale à une valeur qui serait obtenue immédiatement après l'application de ladite première tension, et ladite seconde mesure est égale à une valeur qui serait obtenue juste après l'application de ladite seconde tension;

lesdites première et seconde tensions de réfé-

rence étant situées en dehors de la gamme de tensions aux-

quelles on s'attend au niveau de ladite entrée analogique.

42. Procédé selon la revendication 41, caracté-

risé en ce que l'une desdites tensions de référence est une

tension à niveau élevé.

43. Procédé selon la revendication 41, caracté-

risé en ce que l'une desdites tensions de référence est une

tension de faible niveau.

44. Procédé selon la revendication 41, caracté-

risé en ce que lesdites tensions de référence sont program-

mables.

45. Procédé selon la revendication 41, caracté-

risé en ce que ledit signal de sortie du capteur peut être sélectionné parmi une pluralité de signaux de sortie du

capteur.

46. Procédé selon la revendication 41, caracté-

risé en ce que ladite gamme de détection de défaillances comprend des valeurs situées à l'extérieur de la gamme de

fonctionnement de ladite sortie analogique.

47. Procédé selon la revendication 41, caracté-

risé en ce qu'une défaillance est indiquée par le fait que

l'une desdites mesures ou ces deux mesures ensemble possè-

dent une valeur située à l'extérieur de la gamme de fonc-

tionnement dudit signal de sortie du capteur.

48. Procédé selon la revendication 41, caracté-

risé en ce que la gamme de fonctionnement dudit signal de

sortie du capteur dépend de l'application.

49. Circuit de détection de défaillances par test

automatique en temps réel, caractérisé en ce qu'il com-

porte: un module de convertisseur analogique (206) qui convertit un signal d'entrée analogique en un signal de sortie numérique; au moins une broche d'entrée analogique connectée de façon opérationnelle à une entrée dudit module du convertisseur analogique; une installation de test de défaillances (102) comprenant: un premier interrupteur connecté de manière à recevoir une première tension de référence; un second interrupteur connecté de manière à recevoir une seconde tension de référence; et

une sortie connectée pour recevoir ladite pre-

mière ou seconde tension et délivrer ladite tension à ladite entrée dudit module de convertisseur analogique;

un contrôleur de test automatique (202) qui com-

mande lesdits premier et second interrupteurs; et un séquenceur de commande et d'état (210) qui analyse ledit signal de sortie numérique dudit module de

convertisseur analogique.

50. Circuit selon la revendication 49, caracté-

risé en ce que ledit séquenceur de commande et d'état (210) analyse ledit signal de sortie numérique pour déterminer si

une défaillance est apparue.

51. Circuit selon la revendication 49, caracté-

risé en ce que l'une desdites première et seconde tensions

de référence est une tension à niveau élevé.

52. Circuit selon la revendication 49, caracté-

risé en ce que l'une desdites première et seconde tensions

de référence est une tension à faible niveau.

53. Circuit selon la revendication 49, caracté-

risé en ce que lesdites première et seconde tensions de

référence sont programmables.

54. Circuit selon la revendication 49, caracté-

risé en ce que ledit signal de sortie analogique peut être

sélectionné parmi une pluralité de signaux de sortie analo-

giques.

55. Circuit selon la revendication 49, caracté-

risé en ce que ledit séquenceur de commande et d'état (210) analyse ledit signal de sortie numérique pour déterminer s'il existe une connexion ouverte à partir de ladite sortie analogique.

56. Circuit selon la revendication 49, caracté-

risé en ce que ledit séquenceur de commande et d'état (210) analyse ledit signal de sortie numérique pour déterminer s'il existe une connexion court-circuitée à partir de

ladite sortie analogique.

57. Système de conversion analogique / numérique, caractérisé en ce qu'il comporte: un contrôleur de test automatique (202); une installation de détection de défaillances en temps réel (102) commandée par ledit contrôleur de test automatique; un convertisseur analogique / numérique pour échantillonner un signal analogique et n'importe quel signal de référence provenant de ladite installation de détection de défaillance en temps réel et convertir ledit échantillon en une valeur numérique; une unité de mémoire pour mémoriser ladite valeur numérique; et un séquenceur de commande et d'état (210) pour

analyser ladite valeur numérique et indiquer une défail-

lance de ladite conversion analogique / numérique si ladite valeur numérique représente une valeur à l'extérieur de la

gamme de tensions attendues dudit signal analogique.

58. Système selon la revendication 57, dans lequel ledit système fonctionne dans un mode de détection

de défaillances ou dans un mode de diagnostic.

59. Système selon la revendication 57, caracté-

risé en ce que ledit signal de différence est une tension à

niveau élevé.

60. Système selon la revendication 57, caracté-

risé en ce que ledit signal de différence est une tension à

faible niveau.

61. Système selon la revendication 57, caracté-

risé en ce que ledit signal de référence est programmable.

62. Système selon la revendication 57, caracté-

risé en ce que ledit signal analogique peut être sélec-

tionné parmi une pluralité de signaux de sortie analo-

giques.

63. Système selon la revendication 57, caracté-

risé en ce que ledit séquenceur de commande et d'état (210) analyse ladite valeur numérique pour déterminer s'il existe

une connexion ouverte à partir dudit signal analogique.

64. Système selon la revendication 57, caracté-

risé en ce que ledit séquenceur de commande et d'état (210) analyse ladite valeur numérique pour déterminer s'il existe

une connexion court-circuitée à partir dudit signal analo-

gique. 65. Unité de commande de moteur, caractérisée en ce qu'elle comporte: une mémoire pour mémoriser des données; des ports d'entrée / sortie à grande vitesse pour collecter et transmettre des données; et un convertisseur analogique / numérique (502) comprenant: un contrôleur de test automatique (202); une installation de détection de défaillances en temps réel (102) commandée par ledit contrôleur de test automatique; un convertisseur analogique / numérique (206) pour échantillonner un signal analogique possédant une gamme de fonctionnement connue et un signal de référence délivré par ladite installation de détection de défaillance en temps réel et convertir ledit échantillon en une valeur numérique; une unité de mémoire pour mémoriser ladite valeur numérique; et un séquenceur de commande et d'état (210) pour

analyser ladite valeur numérique et indiquer une défail-

lance de ladite conversion analogique / numérique si ladite valeur numérique représente une valeur se situant à l'extérieur de la gamme de tensions attendues dudit signal analogique.

66. Unité de commande de moteur selon la revendi-

cation 65, caractérisée en ce que ledit système fonctionne dans un mode normal, un mode de détection de défaillances

ou un mode de diagnostic.

67. Unité de commande de moteur selon la revendi-

cation 65, caractérisée en ce que le signal de référence

est une tension à niveau élevé.

68. Unité de commande de moteur selon la revendi-

cation 65, caractérisée en ce que le signal de référence

est une tension de faible niveau.

69. Unité de commande de moteur selon la revendi-

cation 65, caractérisée en ce que ledit signal de référence

est programmable.

70. Unité de commande de moteur selon la revendi-

cation 65, caractérisée en ce que ledit signal analogique

peut être sélectionné par une pluralité de signaux de sor-

tie analogiques.

71. Unité de commande de moteur selon la revendi-

cation 65, caractérisée en ce que ledit séquenceur de com-

mande et d'état (210) analyse ladite valeur numérique pour déterminer si une connexion ouverte existe à partir dudit

signal analogique.

72. Unité de commande de moteur selon la revendi- cation 65, caractérisé en ce que ledit séquenceur de com-

mande et d'état (210) analyse ladite valeur numérique pour5 déterminer si une connexion court-circuitée existe à partir dudit signal analogique.