Статьи

22.01.2013

SAU510-USB Iso Plus - один из самых надежных эмуляторов класса XDS510

В течение 5 лет (2005-2008 г.) нами выпускался эмулятор SAU510-USB (включая версию “Plus”) без гальванической развязки. Многолетний опыт эксплуатации этого эмулятора в самых разных условиях показал достаточно высокую его надежность, однако и выявил некоторые недостатки этой, старой, версии эмулятора. К ним относится, в первую очередь, достаточно слабая устойчивость к «горячему» включению JTAG-разъема, которое, несмотря на прямой запрет в документации, практикуется среди инженеров, а также недостаточная устойчивость к включению разъема JTAG обратной стороной, что, несмотря на наличие ключа в разъеме, тоже к сожалению не редкость. Учитывая данные недостатки, в 2008 году была разработана версия эмулятора SAU510-USB Iso Plus, в которой приняты беспрецедентные меры по защите электроники эмулятора от внешних воздействий.

       Анализ неисправностей, обнаруженных в процессе ремонтов предыдущей версии эмулятора (не имеющей гальваноразвязки, SAU510 Usb Plus) показал следующую статистику:

 

Причина

Вышедший из строя узел

% от всех неисправностей

Воздействие на цепи JTAG высоким напряжением

Буферные схемы JTAG

47%

Воздействие на цепи JTAG напряжением обратной полярности

Буферные схемы JTAG

39%

Воздействие током, возникающим от разности потенциалов между землями отлаживаемого устройства и компьютера

Пробой насквозь всей схемы

8%

Воздействие напряжением, превышающим допустимый предел по питанию от порта USB

Стабилизаторы напряжения, в худшем случае и другие компоненты

5%

Прочие причины (механическое воздействие, выход из строя деталей без видимых причин, прочее)

 

1%

 С учетом данной статистики в эмуляторах  SAU510-USB Iso Plus нами были доработаны и/или введены следующие блоки:

     Узел гальванической развязки.

    Существует множество разных проектов, в которых невозможно соблюсти качественное соединение «земли» отлаживаемого устройства с общим проводом компьютера, с которого производится отладка. Это приводит к появлению больших разностей потенциалов между ними – каждому инженеру знакомо, какая проскакивает искра при соединении «земель» двух разных включенных устройств, оборудованных импульсными блоками питания, и не заземленных на общую шину заземления. Разность потенциалов в таком случае составляет несколько сотен вольт, а в части случаев и больше, причем это не постоянное напряжение, а импульсное, создающее серьезные помехи распространению сигналов между  компьютером и отлаживаемым устройством. В лучшем случае эмулятор, не имеющий гальванической развязки, будет в таких условиях нестабильно работать, а в худшем, особенно при случайном включении «на горячую», может случиться полный выход из строя всего эмулятора (те самые 8% из статистики).

     Чтобы комфортно и безопасно работать в таких условиях, мы реализовали в эмуляторе SAU510-USB Iso Plus узел гальванической развязки, обеспечивающий развязку высокоскоростных сигналов JTAG и питания буферных каскадов JTAG:

гальваноразвязка.JPG

            Этот узел обеспечивает работу с разностью потенциалов между компьютером и отлаживаемым устройством до 2500V , и при этом имеет низкую проходную емкость, менее 70 pF, из которых 60pF приходится на развязку питания буферных каскадов.

            Защита интерфейса JTAG.

     Статистика неисправностей показала, насколько частыми являются выходы из строя эмуляторов (как и SAU510 старого образца, так и других фирм-производителей) так по причине обратной полярности сигналов, подаваемых на JTAG разъем, так и по причине подачи на него напряжений, превышающих допустимые пределы. В результате проведенных исследований причин выхода из строя и самого процесса воздействия вышеуказанных сигналов, приводящих к выходу из строя, была разработана и применена особо надежная двухуровневая схема защиты буферных каскадов JTAG-интерфейса:

гальваноразвязка 1.JPG

      Благодаря такой структуре защиты сигналов JTAG-цепей обеспечивается надежная защита цепей эмулятора от выхода из строя, как от кратковременных разрядов статического электричества или воздействий импульсных помех, так и от долговременной подачи сигналов, превышающих допустимые пределы. Кратковременные воздействия поглощаются первым уровнем защиты - интегральным элементом и резисторами R. А от долговременных воздействий схема защищается уже значительно более мощным, нежели интегральный элемент защиты, вторым уровнем - стабилитроном VD (и теми же резисторами R).

Защита интерфейса USB

       Стандартная защита сигнальных цепей USB, как показала практика, оказалась вполне достаточной, случаев выхода из строя эмуляторов по сигнальным цепям USB за все время их эксплуатации выявлено не было.

      Однако оказалось, что существует некоторое количество неисправностей, вызванных подачей питания на эмулятор от USB шины, превышающего допустимые по спецификации USB пределы, причем значительно превышающие. Мы не можем догадываться о истинных причинах таких событий, выглядящих довольно странными и неожиданными, однако они есть, и их не очень мало – 5% от всех неисправностей эмуляторов старого образца. На основании этого было решено усилить и защиту по питанию, поступающего с USB. В эмуляторах SAU510 Iso Plus установлен более мощный защитный элемент по питанию, а в готовящихся им на смену SAU510 Iso Dot.7 добавлен еще и термистор (самовосстанавливающийся предохранитель).

      В результате принятых схемотехнических мер, на сегодняшний день за все время эксплуатации эмуляторов SAU510 Iso Plus, а это пять лет с 2008 года по 2012, не было зафиксировано ни одного случая выхода из строя эмуляторов этой модели по причине воздействий на них какими либо электрическими сигналами. Таким образом, можно признать, что на сегодня JTAG эмулятор SAU510-USB Iso Plus является одной из самых надежных моделей среди всего разнообразия JTAG-эмуляторов, имеющихся на рынке!


← Назад к списку новостей

Яндекс.Метрика