了解并延续Σ-Δ ADC的安全运行.pdf-综合文档

本文重点介绍了工业领域中，如何确保Σ-Δ模数转换器（ADC）在设计和运行过程中的功能安全，以满足新国际标准和法规对工业设备安全系统的需求。以下是详细的知识点： 1. 功能安全的定义与目标：功能安全是指通过一系列的安全功能来保护人员和财产免受损害。这些安全功能需要系统层面和集成电路层面的专业技能支持，以提供恰当的功能组合。 2. 系统设计的关键步骤：在设计系统时，首先需要进行危害分析，识别可能造成伤害的方式，并确保设计能够避免这些危险情况的发生。如果无法完全避免，则需添加安全系统以检测不安全状态，并将系统置于安全状态。 3. 功能安全系统的设计方法：功能安全系统的设计应遵循特定的设计方法，这通常涉及细致的分析，确定所有潜在的危险情况，并运用最佳实践将故障风险降至最低。功能安全系统的关键在于能够检测到所有错误，并以足够快的速度作出反应，以最小化危险情况的发生概率。 4. IEC-61508标准及其相关标准：IEC-61508是工业设备功能安全设计的标准，它定义了四个安全完整性等级（SIL），以及两个目标概率：需要时失效和每小时失效。此外，还有针对特定行业（如汽车行业ISO-26262和可编程控制器的IEC-61131-6）的标准。 5. 风险评估方法：系统设计人员需要使用风险评估公式（Risk=probability of occurrence of harm × severity of the harm）来确定各种危害的风险，并设计出能够将风险降至容许水平的功能安全系统。 6. SIL等级与故障检测：SIL等级基于对未检出故障的降低和最小化程度。未检出故障指的是那些可能导致系统功能失常并触发不利状况的故障。诊断覆盖率与未检出故障的概率成反比。 7.Σ-Δ ADC在功能安全系统中的应用：文章以AD7770Σ-Δ ADC为例，说明了如何设计高性能IC，以提供模拟域和数字域的先进特性组合，简化安全系统的设计。这涉及到对Σ-Δ ADC特性的深入理解，以及如何在IC设计中整合这些特性，以支持安全系统的关键要求。 8. 开环系统的应用实例：文档中提到了一个具体的开环阀门控制系统作为危害分析的示例，展示了温度传感器、DAC、电机、阀门和燃料箱接口的信号链，说明了在系统设计时如何考虑风险分析和安全功能的集成。 9. 风险水平概算表：表1总结了IEC61508、ISO26262（ASIL）和航空电子关于期望需要时失效和每小时失效的标准的风险水平概算，为设计者提供了不同安全完整性等级之间的大致等效性。 通过这些知识点，设计人员可以更好地理解和实施功能安全系统的设计，确保Σ-Δ ADC及其它关键组件的安全运行，满足工业设备在安全性能方面的严格要求。