Hallo, Ich möchte ein entwickelte Schaltung auf möglicherweise auftretende Fehler analysieren. Dazu muss ich mir immer die Frage stellen: Was passiert wenn Bauteil X ausfällt? - Wie äussert sich der Ausfall? (z.B. Widerstand -- hochohmig oder niederohmig? In diesem Zusammenhang habe ich mich gefragt, was denn mögliche Ausfallerscheinungen eines OP sind. (Sei die Wahrscheinlichkeit auch sehr gering!). Z.B. Ausgang ist immer High/Low!?..... Gibt es dazu Dokumente mit Erläuterungen?
Oliver R. schrieb: > was denn mögliche Ausfallerscheinungen eines OP sind. Das kommt sehr darauf an, was die Fehlerursache war. Beobachtet habe ich schon: - Ausgang immer -Ub - Ausgang liegt an +Ub - Ausgang hochohmig (unterbrochen) - überhöhte Stromaufnahme (bis die Bonddrähte glühen) - keine Stromaufnahme (anschliessend) - beliebige Pins sind leitend mit beliebigen anderen Pins verbunden (z.B. auch die Eingänge mit den Versorgungspins)
Lothar Miller schrieb: > - Ausgang immer -Ub > - Ausgang liegt an +Ub OK an diese Fälle habe ich schon gedacht! > - Ausgang hochohmig (unterbrochen) Soll heißen: 0V am Ausgang? > - überhöhte Stromaufnahme (bis die Bonddrähte glühen) Die überhöhte Stromaufnahme ist doch nur die Wirkung eines anderen Fehlers? > - keine Stromaufnahme (anschliessend) Wie äussert sich das am Ausgang des Komparators? 0V, -Ub oder +Ub? > - beliebige Pins sind leitend mit beliebigen anderen Pins verbunden > (z.B. auch die Eingänge mit den Versorgungspins) Ok muss ich nochmal drüber nachdenken.
Oliver R. schrieb: > Soll heißen: 0V am Ausgang? Nicht zwangsläufig, könnte auch ausschaun wie ein floatendes Potential, als sei der Ausgang des OPs halt nicht angeschlossen. Oliver R. schrieb: > Wie äussert sich das am Ausgang des Komparators? 0V, -Ub oder +Ub? Auch hier könnte es wieder so aussehen, als sei der OP nicht da oder die Potentiale floaten einfach wild in der Gegend rum.
>> - Ausgang hochohmig (unterbrochen) > Soll heißen: 0V am Ausgang? Ein Fallbeispiel: ein mit 5V versorgter und als Komparator ohne Hysterese beschalteter OP treibt direkt den Eingang eines CMOS-Gatters. Jetzt wird aufgrund eines Defekts der OP-Ausgang hochohmig und der CMOS-Eingang ist damit unbeschaltet. Offene CMOS-Eingänge pendeln sich dann gern so ein, dass beide Eingangstransistoren leiten (2,5V) und das CMOS-IC dann vermehrt Strom aufnimmt...
Der Clou ist es gerade, mit Schutzschaltungen zu verhindern, daß das jemals eintritt, weil Bauteile oft durch Überspannungen (Surge, Burts, ESD) an den Ein- oder Ausgängen zerstört werden. Auch Zerstörung durch thermische Überlastung, beispielsweise durch Kurzschluß bei zu hohen Umgebungstemperaturen ist eine Ausfallursache. Gegen ESD helfen nur wirklich schnelle ESD-Absorber, wie Ceradiodes von Epcos oder SMD-Varistoren von AVX (nicht die alten dicken Scheibenvaristoren!). Nur diese können subnanoskundenschnell ableiten. Gegen Überspannungen, Surge und Burst helfen wieder SMD-Varistoren, Transzorbs und Dioden, die aber hier deutlich mehr Energie ableiten müssen als bei ESD. Gegen Überlastung durch Kurzschlüsse helfen Strombegrenzungswiderstände in den Ausgängen. In der Industrie sollte man durchweg geschirmte Kabel verwenden, die man auf beiden Seiten erdet. Nur so können Schaltungen zuverlässig auch gegen stärkere Surges geschützt werden (indirekte Blitzeinschläge). Wenn dagegen die zu verbindenden Orte zu weit entfernt sind (beispielsweise im Freien) oder die Erdung/Potentialausgleich zwischen den beiden Orten unvollkommen ist, sollte man eine "kupferlose" Signalübertragung vorziehen. Dann können die Potentialunterschiede zwischen den Orten einfach zu groß werden. In besonders kritischen Systemen kann man mit Selbstdiagnose-Schaltungen (eventuell mit mehreren) während dem Betrieb laufend Plausibilitätschecks durchführen und Schlimmeres durch rasche Anschalten von was auch immer verhindern. Kai Klaas
Ok zu meiner Analyse: Also Schutzschaltungen sind schon vorhanden (Überspannung etc.)! Es geht lediglich darum, z.B. statistisch wahrscheinliche Ausfälle zu bewerten. Z.B. wie wahrscheinlich ist es das Bauteil A unter "Nennbedingungen" (also Spannungen Ströme alles im zulässigen Bereich) nach X Jahren ausfällt? Wie äussert sich der Fehler? Welche Folgefehler entstehen? Wird meine "Auswerteschaltung" den Fehler erkennen (Soll heißen kann nicht vielleicht doch irrtümlich etwas falsches als "OK" angesehen werden, weil die Schaltung aufgrund des Fehler dies anzeigt?
>wie wahrscheinlich ist es das Bauteil A unter "Nennbedingungen" (also >Spannungen Ströme alles im zulässigen Bereich) nach X Jahren ausfällt? siehe Datenblatt, oder sonstige app/technotes des Herstellers >Wie äussert sich der Fehler? je komplexer das Teil, um so mannigfaltiger sind die möglichen Symptome >Welche Folgefehler entstehen? da wirste die Schaltung drumherum, und die Umgebung um de Schaltung herum analysieren müssen, um aus den Symptomen die Auwirkungen auf das Drumherum zu ermitteln. >Wird meine "Auswerteschaltung" den Fehler erkennen (Soll heißen kann >nicht vielleicht doch irrtümlich etwas falsches als "OK" angesehen >werden, weil die Schaltung aufgrund des Fehler dies anzeigt? Alles wirste sowieso nicht abfangen können, selbst wenn die Auswerteschaltung sehr komplex wird (womit sie selbst ausfall-anfälliger wird)
Ausfallraten von Geräten kann man abschätzen: http://de.wikipedia.org/wiki/Failure_In_Time Damit kannst du aber nur vorhersagen, wie sich eine sehr große Anzahl von Geräten im Mittel verhalten wird. Gibt es beispielsweise einen Produktionsfehler bei einem Elko-Hersteller und die ganze Charge die du in einer Kleinserie eingebaut hast ist Ausschuß, dann hast du natürlich eine erheblich größere und untypische Ausfallrate. Über unzählige solcher Kleinserien mittelt sich dieser einmalige Produktionsfehler aber heraus. Also, Statistik sagt dir in keinster Weise, wie sich ein einzelnes Gerät verhalten wird, auch nicht eine Kleinserie, ja nicht einmal eine Serienproduktion, wenn die Anzahl der betrachteten Geräte gering ist im statistischen Sinne. Es macht auch keinen Sinn eine Schaltung gegen alle Eventualitäten absichern zu wollen, indem man alle möglichen Ausfallszenarios durchzuspielt. Wenn du die Zeit hast, ok. Dann kannst du dein Produkt noch zuverlässiger herstellen. Aber letztlich geht es in erster Linie darum, Menschen zu schützen. Und da gibt es Gesetze, wie die Niederspannungsrichtlinie, VDE-Regeln, etc., die du einhalten mußt. Das mit dem CE-Test hat auch seine Vorteile: Wenn das Gerät nach den unendlich vielen Tests endlich abgesegnet ist, bist du im Schadensfall abgesichert. Kai Klaas
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