Como os ADCs falham?

Sou responsável por manter um satélite com um ADC que está falhando de maneira incomum. Essencialmente, o que está acontecendo é que alterna entre dois valores, se a tensão bruta estiver em um determinado intervalo. Estou trabalhando para obter as contagens brutas, mas os dados processados ​​são mais ou menos assim:

Observe que a linha azul significa outra coisa (essencialmente, o software está tentando fazer a linha vermelha corresponder à linha azul).

Normalmente, os degraus são muito pequenos, como pode ser visto pelas poucas saliências à esquerda na onda quadrada maior. No entanto, as etapas são muito grandes quando você fica abaixo do valor. Embora eu não tenha os dados brutos da contagem, sei que eles se refletem nas contagens.

O que estou tentando entender é como esse ADC está falhando.

Estou supondo o seguinte, mas gostaria de obter uma análise dessa ideia:

1. Na região linear, para cada mudança na tensão analógica no delta v, há uma mudança nas contagens de uma.
2. Na região não linear, para uma mudança na tensão analógica no delta v, o salto nas contagens é muito maior.
3. É possível que o delta v em 2 seja maior que 1, mas é muito menor do que seria normalmente previsto.

Lembre-se, este é um satélite, então não posso trazê-lo de volta ao laboratório para testes. Alguma ideia?

EDIT: Aqui estão as contagens brutas para esse episódio (amostradas em uma frequência mais baixa). Além disso, o ADC tem cerca de 15 a 20 anos de espaço classificado, não tenho um número de peça em mãos, mas vou ver se consigo obtê-lo. Provavelmente foi em 1993 e pode ser baseado em FPGA. As contagens estão tão longe quanto eu posso dizer 374- 421 quanto a diferença (pode ser que algumas contagens estejam erradas). Binário é o seguinte

374 101110110
421 110100101

Parte da razão pela qual acho que pode ser o ADC é que existem vários sensores com lacunas semelhantes. Estou trabalhando agora para melhor quantificá-lo, mas aqui está um exemplo de plotagem. Observe que os pontos são os valores reais medidos e as linhas simplesmente conectam dois pontos de dados iguais. Todos esses valores são lidos pelo mesmo ADC.

Além disso, aqui está uma lista de todos os valores lidos pelo ADC durante o período de aproximadamente 24 horas. Há uma infinidade de linhas (cerca de 20 no total). Acredito que as lacunas representam uma zona morta no ADC ou em circuitos relacionados. O eixo y neste gráfico são os valores de saída de leitura do ADC. Sempre que você vê uma linha amplamente vertical, parece representar uma região onde o ADC não pode registrar um valor.

O ADC é parte ADC0808, o multiplexador analógico é o número da peça é HCF4051BM1, pelo menos a partir dos esquemas que posso encontrar ... É possível que uma alteração tenha sido feita em algum momento.

EDIT - Mais de uma atualização: Existem 3 multiplexadores analógicos que alimentam o ADC. Eu queria ver se talvez um deles estivesse tendo esse problema, onde os outros não estavam. Não há muita evidência para isso, no entanto, veja abaixo. Existem muitas lacunas como essa, apenas escolhi mostrar uma.

Count   #tot    #mux1   #mux2   #mux3
557 3360    1336    68  1956
558 252 128 4   120
577 684 292 4   388
578 964 480 8   476

Existe um motivo para suspeitar do ADC sobre tudo o mais no sistema? Qualquer coisa entre a bateria e a estação terrestre pode estar causando o que você vê. Uma boa árvore de falhas considerará outras causas além do ADC.

• O front-end analógico
  • efeitos de radiação em amplificadores operacionais e interruptores analógicos
  • amplificadores operacionais ficando presos a valores incorretos
  • portões de transmissão que não abrem / fecham, ou apenas o lado N ou P
  • ciclagem térmica causando aberturas intermitentes
  • bigodes de metal causando shorts intermitentes
• O próprio ADC
  • erro de bit único
  • dados fora de sincronia com o relógio (bits ignorados / distorcidos)
  • algum outro modo de falha específico para o tipo de ADC
• A lógica digital / microprocessador
  • falha ao configurar as cargas conforme o esperado
  • não configurando ou lendo o ADC corretamente
  • embalagem incorreta de dados para transmissão
• Outras cargas no sistema
  • subsistemas ligando quando não é solicitado
  • consumo inesperadamente alto de cargas danificadas

Usando as informações detalhadas que estou coletando, percebo as seguintes tendências:

1. Não parece haver lacunas completas na faixa do ADC, exceto nas áreas em que parece que simplesmente não havia sinal de entrada.
2. Existem várias regiões que se parecem com os dados abaixo, onde parece que os valores em uma pequena janela quase nunca são lidos, com grandes números antes e depois. A primeira coluna é a saída do ADC, a segunda é o número de ocorrências, em vários tipos de objetos.

Os dados são:

350 253
351 106
354 1
357 1
359 2
360 183
361 270


375 288
376 188
392 1
409 1
424 762
425 1058

1. Essas medições medem uma grande variedade de entradas, mas existem vários saltos de escala muito pequenos, incluindo coisas que não devem saltar rapidamente, como temperatura, pressão da bateria, tensão da bateria, etc.

Dado tudo isso, eu diria que o ADC ou os circuitos de suporte podem falhar de tal forma que eles fornecem capacidade limitada para medir fenômenos de pequena escala. Além disso, parece que essas são apenas funções de etapa.

Ainda estou tentando descobrir como esses saltos estão conectados, mas não consegui obter a imagem completa ...