硬件工程师成长之路(5)——板子调试

系列文章目录

1.元件基础
2.电路设计
3.PCB设计
4.元件焊接
5.板子调试
6.程序设计
7.算法学习
8.编写exe
9.检测标准
10.项目举例
11.职业规划


文章目录

  • 前言
  • EasyEDA实战教程-设计思路
  • 本文主要讲解电路/程序分析,培养个人遇到问题的处理能力
  • 电路调试的三个信条:
  • 一、工具
    • 1、数字万用表
    • 2、指针式万用表
    • 3、台式万用表
    • 4、数字钳形表
    • 4、红外线测温仪
    • 5、台式热像仪
    • 6、绝缘电阻测试仪
    • 7、接地电阻测试仪
    • 8、LCR数字电桥
    • 9、直流低电阻测试仪
    • 10、防雷元件测试仪
    • 11、台式数字存储示波器
    • 12、函数信号发生器
    • 13、直流稳压电源
    • 14、QC/PD协议诱骗器
    • 15、数字频谱分析仪
    • 16、可编程直流电子负载
    • 17、电解电容漏电流测试仪
    • 18、直流耐压测试仪
    • 19、四端线材测试仪
    • 20、脉冲式线圈测试仪
    • 21、音频扫频信号发生器
    • 22、多路温度测试仪
    • 23、线性可编程交流电源
    • 24、元器件综合分析系统
    • 25、阻抗分析仪
  • 二、调试技能
    • 1、调试技能
    • 2、人体对电流的体现
  • 三、调试案例
    • 1、TVS管
    • 2、电容
    • 3、缓启动电路
    • 4、双向可控硅调压电路
    • 5、USB2514集线器调试总结
    • 6、一个虚焊问题的分析过程
    • 7、调试电路还得看天气
    • 8、一个只发(送)不(接)收的电路调试
    • 9、开关电源滋滋响,居然是这个因为?!
    • 10、芯片上电复位问题
    • 11、电路板会“滋滋”的响
    • 12、电机一启动,电源就重启
    • 13、单相电容启动异步电动机常见故障及原因
    • 14、继电器/电机尖峰脉冲/续流二极管
  • 四、整机原理分析
    • 1、典型的电吹风电路图
  • 五、程序调试案例
    • 1、stm32F4单片机计算浮点数的时候偶发性出错的解决方法
    • 2、【STM32F042】ADC卡死,ADC一直为0,ADC配置的坑

前言


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EasyEDA实战教程-设计思路

这个课程,是从需求、外壳选型、芯片选型、原理图设计、PCB设计、制板、焊接、程序设计、调试、优化,一直到最终的产品,一条龙都会讲到。

本文主要讲解电路/程序分析,培养个人遇到问题的处理能力

电路调试的三个信条:

1、 凡是“实验室”问题,如果不解决的话,一定会在日后出现。

2、 凡是出现过的问题,一定可以被复现。

3、 凡是不能复现的问题,一定是没有找到复现的规律。

一、工具

1、数字万用表

硬件工程师成长之路(5)——板子调试_第1张图片
硬件工程师成长之路(5)——板子调试_第2张图片

2、指针式万用表

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3、台式万用表

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硬件工程师成长之路(5)——板子调试_第5张图片

4、数字钳形表

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硬件工程师成长之路(5)——板子调试_第7张图片

4、红外线测温仪

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5、台式热像仪

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6、绝缘电阻测试仪

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缘电阻表(兆欧表)使用方法

现代生活日新月异,人们一刻也离不开电。在用电过程中就存在着用电安全问题,在电器设备中,例如电机、电缆、家用电器等。它们的正常运行之一就是其绝缘材料的绝缘程度即绝缘电阻的数值。当受热和受潮时,绝缘材料便老化。其绝缘电阻便降低。从而造成电器设备漏电?蚨搪肥鹿实姆⑸N吮苊馐鹿史⑸?,就要求经常测量各种电器设备的绝缘电阻。判断其绝缘程度是否满足设备需要。普通电阻的测量通常有低电压下测量和高电压下测量两种方式。而绝缘电阻由于一般数值较高(一般为兆欧级)。在低电压下的测量值不能反映在高电压条件下工作的真正绝缘电阻值。兆欧表也叫绝缘电阻表。它是测量绝缘电阻常用的仪表。它在测量绝缘电阻时本身就有高电压电??,这就是它与测电阻仪表的不同之处。兆欧表用于测量绝缘电阻即方便又可靠。但是如果使用不当,它将给测量带来不必要的误差,我们必须正确使用兆欧表绝缘电阻进行测量。

兆欧表在工作时,自身产生高电压,而测量对象又是电气设备,所以必须正确使用,否则就会造成人身或设备事故。使用前,首先要做好以下各种准备:

(1)测量前必须将被测设备电源切断,并对地短路放电,决不允许设备带电进行测量,以保证人身和设备的安全。
(2)对可能感应出高压电的设备,必须消除这种可能性后,才能进行测量。
(3)被测物表面要清洁,减少接触电阻,确保测量结果的正确性。
(4)测量前要检查兆欧表是否处于正常工作状态,主要检查其“0”和“∞”两点。即摇动手柄,使电机达到额定转速,兆欧表在短路时应指在“0”位置,开路时应指在“∞”位置。
(5)兆欧表使用时应放在平稳、牢固的地方,且远离大的外电流导体和外磁场。

做好上述准备工作后就可以进行测量了,在测量时,还要注意兆欧表的正确接线,否则将引起不必要的误差甚至错误。

兆欧表的接线柱共有三个:一个为“L”即线端,一个“E”即为地端,再一个“G”即屏蔽端(也叫保护环),一般被测绝缘电阻都接在“L”“E”端之间,但当被测绝缘体表面漏电严重时,必须将被测物的屏蔽环或不须测量的部分与“G”端相连接。这样漏电流就经由屏蔽端“G”直接流回发电机的负端形成回路,而不在流过兆欧表的测量机构(动圈)。这样就从根本上消除了表面漏电流的影响,特别应该注意的是测量电缆线芯和外表之间的绝缘电阻时,一定要接好屏蔽端钮“G”,因为当空气湿度大或电缆绝缘表面又不干净时,其表面的漏电流将很大,为防止被测物因漏电而对其内部绝缘测量所造成的影响,一般在电缆外表加一个金属屏蔽环,与兆欧表的“G”端相连。

当用兆欧表摇测电器设备的绝缘电阻时,一定要注意“L”和“E”端不能接反,正确的接法是:“L”线端钮接被测设备导体,“E”地端钮接地的设备外壳,“G”屏蔽端接被测设备的绝缘部分。如果将“L”和“E”接反了,流过绝缘体内及表面的漏电流经外壳汇集到地,由地经“L”流进测量线圈,使“G”失去屏蔽作用而给测量带来很大误差。另外,因为“E”端内部引线同外壳的绝缘程度比“L”端与外壳的绝缘程度要低,当兆欧表放在地上使用时,采用正确接线方式时,“E”端对仪表外壳和外壳对地的绝缘电阻,相当于短路,不会造成误差,而当“L”与“E”接反时,“E”对地的绝缘电阻同被测绝缘电阻并联,而使测量结果偏小,给测量带来较大误差。

由此可见,要想准确地测量出电气设备等的绝缘电阻,必须对兆欧表进行正确的使用,否则,将失去了测量的准确性和可靠性.

注意事项:

1、绝缘电阻表在不使用时应放于固定的橱内,环境气温不宜太冷或太热,切忌放于污秽,潮湿的地面上,并避免置于含腐蚀作用的空气(如酸、碱等蒸汽)之中。
2、应尽量避免剧烈、长期的震动,使表头轴尖和宝石受损而影响刻度指示。
3、接线柱与被测物间连接之导线不能用绞线,应分开单独连接,不致因绞线绝缘不良而影响读数。
4、在进行测量前后对被测物一定要进行充分放电,以保障设备及人身安全。
5、在雷电或邻近带高压导体的设备时,禁止用绝缘电阻表进行测量,只有在设备不带电又不可能受其他电源感应而带电时才能进行。
6、转动摇手柄时由慢渐快,如发现指针指零时不许继续用力摇动,以防线圈损坏。

注意事项

1、绝缘电阻表在不使用时应放于固定的橱内,环境气温不宜太冷或太热,切忌放于污秽,潮湿的地面上,并避免置于含腐蚀作用的空气(如酸、碱等蒸汽)之中。
2、应尽量避免剧烈、长期的震动,使表头轴尖和宝石受损而影响刻度指示。
3、接线柱与被测物间连接之导线不能用绞线,应分开单独连接,不致因绞线绝缘不良而影响读数。
4、在进行测量前后对被测物一定要进行充分放电,以保障设备及人身安全。
5、在雷电或邻近带高压导体的设备时,禁止用绝缘电阻表进行测量,只有在设备不带电又不可能受其他电源感应而带电时才能进行。
6、转动摇手柄时由慢渐快,如发现指针指零时不许继续用力摇动,以防线圈损坏。

7、接地电阻测试仪

硬件工程师成长之路(5)——板子调试_第12张图片
硬件工程师成长之路(5)——板子调试_第13张图片

8、LCR数字电桥

硬件工程师成长之路(5)——板子调试_第14张图片

9、直流低电阻测试仪

硬件工程师成长之路(5)——板子调试_第15张图片

10、防雷元件测试仪

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11、台式数字存储示波器

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硬件工程师成长之路(5)——板子调试_第18张图片

12、函数信号发生器

硬件工程师成长之路(5)——板子调试_第19张图片

13、直流稳压电源

硬件工程师成长之路(5)——板子调试_第20张图片

14、QC/PD协议诱骗器

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硬件工程师成长之路(5)——板子调试_第22张图片

15、数字频谱分析仪

硬件工程师成长之路(5)——板子调试_第23张图片

16、可编程直流电子负载

硬件工程师成长之路(5)——板子调试_第24张图片

17、电解电容漏电流测试仪

硬件工程师成长之路(5)——板子调试_第25张图片

18、直流耐压测试仪

硬件工程师成长之路(5)——板子调试_第26张图片

19、四端线材测试仪

硬件工程师成长之路(5)——板子调试_第27张图片

20、脉冲式线圈测试仪

硬件工程师成长之路(5)——板子调试_第28张图片

21、音频扫频信号发生器

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22、多路温度测试仪

23、线性可编程交流电源

24、元器件综合分析系统

25、阻抗分析仪

硬件工程师成长之路(5)——板子调试_第30张图片

二、调试技能

1、调试技能

常见的PCB电路板调试技能

2、人体对电流的体现

先声明一下:调归调,测归测,别拿生命开玩笑。
硬件工程师成长之路(5)——板子调试_第31张图片

电流对人论的伤害程度,完全取决于根据人体电流大小和通电时间长度。电流抗压强度越多,致命风险越多;不断时间越久,身亡的概率越多。能够引起人感受到的最少电流值称之为认知电流,沟通交流为1mA,直流电为5mA;人触电后可以自己解决的主要电流称之为解决电流,沟通交流为10mA,直流电为50mA;在较短时间内危机生命的电流称之为致命电流,如100mA的电流根据人体1s,可足够让人致命,因而致命电流为50mA。在防触电保护设备的情形下,人体容许申请的电流一般可按照30mA考虑到。

8~10mA 手解决电级已觉得艰难,有剧烈疼痛感(指关节).

20~25mA 手快速麻木,不可以全自动解决电级,呼吸不畅.

50~80mA 呼吸不畅,心室逐渐震颠.

90~100mA 呼吸麻痹,三秒钟后心血管逐渐麻木,停跳。

硬件工程师成长之路(5)——板子调试_第32张图片

三、调试案例

1、TVS管

原文出处
1.TVS管的优缺点
优点:

①击穿(导通)前相当于开路,电阻很大,没有漏电流或漏电流很小;

②击穿(导通)后相当于短路,可通过很大的电流,压降很小;

③具有双向对称特性。

④响应速度都很快,ns级。

⑤击穿电压一致性好。

缺点:

①通流量较小,只有几百A。

②击穿电压只有若干特定值。

③电容较大,有几十至几百pF
2.TVS管有单向与双向之分

TVS管有单向与双向之分(单向的型号后面的字母为“A”,双向的为“CA”),单向TVS管的特性与稳压二极管类似,使用时,一般并联在被保护电路上。为了限制流过TVS管的电流不超过管子允许通过的峰值电流IPP,应在线路上串联限流元件,如电阻、自恢复保险丝、电感等。相似,双向TVS管的特性相当于两个稳压二极管反向串联。
3.TVS管工作原理
器件并联于电路中,当电路正常工作时,它处于截止状态(高阻态),不影响线路正常工作,当电路出现异常过压并达到其击穿电压时,它迅速由高阻态变为低阻态,给瞬间电流提供低阻抗导通路径,同时把异常高压箝制在一个安全水平之内,从而保护被保护IC或线路;当异常过压消失,其恢复至高阻态,电路正常工作。

TVS允许的正向浪涌电流在TA=250C,T=10ms条件下,可达50~200A。双向TVS可在正反两个方向吸收瞬时大脉冲功率,并把电压钳制到预定水平, 双向TVS适用于交流电路,单向TVS一般用于直流电路。可用于防雷击、防过电压、抗干扰、吸收浪涌功率等,是一种理想的保护器件。耐受能力用瓦特(W)表示。

TVS二极管可以很方便地与其它器件集成在一个芯片上,现有很多将EMI过滤和RFI防护等功能与TVS管集成在一起的器件,不但减少设计所采用的器件数目降低成本,而且也避免PCB板上布线时易诱发的伴生自感。

从而确保后面的电路元件免受瞬态高能量的冲击而损坏。 TVS的反应速度绝对比RC回路快的多,抑制反向的用单向TVS, 有交流的用双向TVS。

4.正文开始
硬件工程师成长之路(5)——板子调试_第33张图片
上图是常见的汽车电源部分的原理图,分别是防反接模块和LDO模块,我们的客户要求ISO7637-2脉冲5为40V/400ms,内阻2欧姆,我开始时用的SMBJ20CA,结果TVS管被烧毁,后改成SMBJ36CA,现在可以过ISO7637-2脉冲5。

问题:

1)TLE42644G的输入电压最大40V,SMBJ36CA的Vbrmin=40V, Vrsm=58.1V,在上述模块中我认为SMBJ36CA没有起到任何作用,按TVS管的选型标准,此刻我应选择符合Vrsm<40V和Vbrmin>18V(电源电压)的TVS管,但不知要承受客户要求的400ms的TVS管功率该如何计算?

2)若客户无特殊要求,按ISO7637-2脉冲5的标准我是否需要选取能承受输入电压高的LDO?这样可以选择高电压的TVS管,减小TVS管上的功耗?

回答:
  硬件工程师成长之路(5)——板子调试_第34张图片
TVS选型
这个脉冲的能量是最大的,TVS起到的作用,是将电压稳定在一定的范围之内。

硬件工程师成长之路(5)——板子调试_第35张图片

我在书里面的计算方法,是将TVS等效成一个可变电阻,在整个过程中,将加在上面的最大的功率给核算出来。

实质上,我在书里面可能肤浅了些,这里针对us级别的脉冲,核算静态功率,因为这个的失效机理属于瞬间的热失效;而针对这种40ms~400ms的,可以首先计算两个最终的阻抗:

对于SMBJ20CA而言:

第一阶段,此时TVS的电阻无穷大,电压很快上升至22.2~24.5V,TVS管开始击穿

第二阶段,TVS的电压上升,其阻抗开始下降,整个过程中,电压上升至32.4V,此时等效电阻为1.74Ohm,电流为10.7A,这是最高的电流

第三阶段,TVS管的电压开始下降,阻抗变大,电压在一个稳定的范围内,这个稳态值可以用迭代的方法进行计算,在书中的线性的方法其实是一种假设。为了计算方便,我们假定这里稳定的电压就是24.5V+2V,此时的电阻为4Ohm,功率为175W.毫无悬念,这是肯定要被烧掉的。(随着时间的推移,TVS管功率要下降的)

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仿真的方法确认,如下图所示:

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  综上所述,改为SMBJ36CA只是间接的解决了TVS会烧毁的问题(其实TVS在这只是摆设),但是整个后级系统就承受了很大的电压。所以大多数的车子,都在努力在发电机那块加入中央抑制器,将脉冲能量直接直接吸收,而且上方的大多数元件,需要能够承受40V的耐压值。
5.个人看法:
  ①、在把TVS换为两个并联的稳压管,但是前100ms可能不起作用;
②、还是去掉TVS(不起作用嘛),再串联一个三端稳压器,第一个三端稳压器可输入11至45V固定输出9V,第二个三端稳压器输入9V输出给后级电路用;
③、换个输入范围大的三端稳压器。

2、电容

1、这是一个超级电容均压电路的一部分,在超级电容串联的时候起均压的作用,下面进行电路分析:
原文出处

硬件工程师成长之路(5)——板子调试_第38张图片

电路分析:

当4、5间电压低于2.65V时,放电电路关闭。IC8截止,则Q8无偏置截止,Q10无偏置截止。D2无电不亮

当4、5间电压达到2.65V时,IC8开始导通,Q8有偏置导通,Q10有偏置导通则R52、R54得电开始消耗电流(放电),同时D2亮。

2、这是超级电容均压电路的一部分,在超级电容串联中期均压的作用,下面进行电路分析:
原文出处

硬件工程师成长之路(5)——板子调试_第39张图片

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3、缓启动电路

一文读懂电源缓启动原理

下面重点介绍电压型缓启动电路。
设计中通常使用MOS管来设计缓启动电路的。MOS管有导通阻抗Rds低和驱动简单的特点,在周围加上少量元器件就可以构成缓慢启动电路。通常情况下,在正电源中用PMOS,在负电源中使用NMOS。
下图是用NMOS搭建的一个-48V电源缓启动电路,我们来分析下缓启动电路的工作原理。
硬件工程师成长之路(5)——板子调试_第41张图片

1).D1是嵌位二极管,防止输入电压过大损坏后级电路;
2).R2和C1的作用是实现防抖动延时功能,实际应用中R2一般选20K欧姆,C1选4.7uF左右;
3).R1的作用是给C1提供一个快速放电通道,要求R1的分压值大于D3的稳压值,实际应用中,R1一般选10K左右;
4).R3和C2用来控制上电电流的上升斜率,实际应用中,R3一般选200K欧姆左右,C2取值为10 nF~100nF;
5).R4和R5的作用是防止MOS管自激振荡,要求R4、R5lt; 6).嵌位二极管D3的作用是保护MOS管Q1的栅-源极不被高压击穿;D2的作用是在MOS管导通后对R2、C1构成的防抖动延时电路和R3、C2构成的上电斜率控制电路进行隔离,防止MOS栅极充电过程受C1的影响。

下面来分析下该电路的缓启动原理:
假设MOS管Q1的栅-源极间的寄生电容为Cgs,栅-漏极间的寄生电容为Cgd,漏-源极间的寄生电容为Cds,栅-漏极外部并联了电容C2 (C2gt;>Cgd),所以栅-漏极的总电容C’gd=C2+ Cgd,由于相对于C2 来说,Cgd的容值几乎可忽略不计,所以C’gd≈C2,MOS管栅极的开启电压为Vth,正常工作时,MOS管栅源电压为Vw(此电压等于稳压管D3的嵌位电压),电容C1充电的时间常数t=(R1//R2//R3)C1,由于R3通常比R1、R2大很多,所以t≈(R1//R2)C1。

下面分三个阶段来分析上述电压缓启动电路的工作原理:
第一阶段:-48V电源对C1充电,充电公式如下。
Uc=48R1/(R1+R2)[1-exp(-T/t)],其中T是电容C1电压上升到Uc的时间,时间常数t=(R1//R2)C1。所以,从上电到MOS管开启所需要的时间为:Tth=-tln[1-(Uc*(R1+R2)/(48R1))]
第二阶段:MOS管开启后,漏极电流开始增大,其变化速度跟MOS管的跨导和栅源电压变化率成正比,具体关系为:dIdrain/dt = gfm dVgs/dt,其中gfm为MOS管的跨导,是一个固定值,Idrain为漏极电流,Vgs为MOS管的栅源电压,此期间体现为栅源电压对漏源电流的恒定控制,MOS管被归纳为压控型器件也是由此而来的。
第三阶段:当漏源电流Idrain达到最大负载电流时,漏源电压也达到饱和,同时,栅源电压进入平台期,设电压幅度为Vplt。由于这段时间内漏源电流Ids保持恒定,栅源电压Vplt=Vth+(Ids/gfm),同时,由于固定的栅源电压使栅极电流全部通过反馈电容C’gd,则栅极电流为Ig=(Vw-Vplt)/(R3+R5),由于R5相对于R3可以忽略不计,所以Ig≈(Vw-Vplt)/R3。因为栅极电流Ig≈Icgd,所以,Icgd=CgddVgd/dt。由于栅源电压在这段时间内保持恒定,所以栅源电压和漏源电压的变化率相等。故有:dVds/dt=dVgd/dt=(Vw-Vplt)/(R3C2)。
由此公式可以得知,漏源电压变化斜率与R3C2的值有关,对于负载恒定的系统,只要控制住R3C2的值,就能控制住热插拔冲击电流的上升斜率。
缓启动阶段,栅源电压Vgs,漏源电压Vds和漏源电流Ids的变化示意图如下所示。
硬件工程师成长之路(5)——板子调试_第42张图片

在0~t1阶段,肖特基二极管D2尚未开启,所以Vgs等于0,在这段时间内,-48V电源通过R3、R5对C2充电,等C2的电压升高到D2的开启电压,MOS管的栅极电压开始升高,等栅源电压升高到MOS管的开启电压Vth时,MOS管导通,漏源电流Ids开始增大,等MOS管的栅源电压升高到平台电压Vplt时,漏源电流Ids也达到最大,此时,漏源电压Vds进入饱和,开始下降,平台电压Vplt结束时,MOS管完全导通,漏源电压降到最低,MOS管的导通电阻Rds最小。

4、双向可控硅调压电路

电路实战-双向可控硅调压电路,结合示波器、实物、电路图讲解!

5、USB2514集线器调试总结

USB2514集线器调试总结
说说USB连接线
USB数据线上的“疙瘩”:原来有这么大用处!
RVVSP电线有哪些作用和特点?RVVSP与RVSP有什么区别?
硬件工程师成长之路(5)——板子调试_第43张图片
说起USB设备,可以说非常普及,相信许多人对USB设备与电脑之间的连线并不是很熟悉,但就是这根连线对USB设备的稳定运行是很重要的。按照协议USB连接线一共有四条传输线,其中两条用来传输5v电源,另外两条为一对,用来传输差分串行信号。如果下游USB设备采用bus供电(上游USB ROOT HUB或HUB通过USB线缆供电),则四条线都能派上用场;如果采用的是自供电方案,那么就只有信号线的两条线有作用,电源线对下游设备来说是不用的。平日市场上见到的连接线大约有以下三种:
一、非屏蔽线 这种线缆仅含四条传输线,这种线缆在电子市场最常见,从外观上看该线缆做工粗糙、线缆细无屏蔽层。
二、屏蔽线 这种线缆有一个屏蔽层,并且屏蔽层与USB线缆的两头金属壳连接,从外观上看该线缆做工讲究、线缆粗、有屏蔽层。
三带“疙瘩”屏蔽线 这种线缆除了有屏蔽功能外,往往在线缆的一头有一个“疙瘩”(据说是用来消除干扰的),许多打印机随机附带就是这种线缆。
许多设备对连接线是很挑剔的,在我日常维护过程中遇到过因为使用劣质线缆导致设备故障的例子。
一、有次安装HP打印机时使用了非原厂的连接线,开机后计算机根本发现不了打印设备,更换一根原厂线立刻解决问题;有一台打印机搬移位置后打印不稳定,原来能打印整个文章,现在只能打印首页,经逐一排除原因后更换一根带屏蔽的线缆排除问题。
二、有次使用了一根非屏蔽的USB连接线用来延长USB摄像头,结果不能正常显示,也是更换一根带屏蔽的线缆排除故障。
所以,为了确保USB设备稳定运行,从选择USB连线开始

6、一个虚焊问题的分析过程

一个虚焊问题的分析过程
硬件工程师成长之路(5)——板子调试_第44张图片

7、调试电路还得看天气

案例1、当时有一款NetLogic的处理器(NetLogic的网络处理器来自RMI。RMI收购了处理器创业公司Sandcraft,它本身又被NetLogic购买。后来NetLogic被博通收购),出现了器件失效的情况,但是网上还没有出现类似的情况。

但是,有没有找到规律,是如何让器件失效的。于是双方进入了扯皮阶段。但是通过X光照射,发现失效的器件是焊盘开裂。但是是什么让焊盘开裂呢?当时怀疑了应力,高低温。试了各种措施,但是始终没有答案。

后来大家讨论和试验的过程中,就有同事发现,单纯的低温和高温,都不足以引起器件失效。但是当高低温经历次数过多之后,器件失效的概率明显提高。后来这个同事通过多次试验,反复地使用热风枪和液氮,加速器件的老化。就非常容易出现焊盘开裂的情况。

当拿着这个结论再去找Netlogic时,对方只能投降,承认问题,同意修改器件的工艺。

非常说明问题的两件事情:

第一, 后来实验室出现故障的单板,基本都是厂家改进工艺前的问题。

第二, 另一个发货量很大的产品,在2年后,网上出现大规模这个问题的单板。

案例二、如果在试验中发现问题,一定会把问题分析清楚,或者把问题解决掉。也许这个问题解决很难,经历时间很长。但是这个问题一定把记录下来,根据优先级把问题最后解决掉。

例如曾经一个同事在做试验的时候,发现三极管有漏电流。

理论分析之后,由于三极管作为开关管使用,所以理论分析不可能产生这么大的电流,导致电压变化;把三极管更换成MOS管,也无济于事。

由于这个漏电流是在低温的时候才会出现的。所以当时就用液氮,让三极管处于极其低温的状态(-10度以下),试验中温度情况也差不多在这个范围(-40度到0度)出现问题。

但是经过两周的试验,都没有找到规律,偶尔会复现一下问题,完全没有规律。

我跟那个同事觉得非常费解,当时就观察天气,觉得这个三极管的漏电流感觉与天气有关。如果阴天,就容易复现,如果晴天就完全不复现。

通过这个规律,我们开始怀疑“湿度”作祟。

后来,我们通过增加器件的湿度,果然非常容易复现问题。

把我们的结论去找厂家,厂家确认SOT封装的器件,在高湿度低温的前提下确实会有漏电流的现象。这个漏电流不是通过PN节流走的,所以跟PN节的漏电流的规律完全不符合。

而是从SOT32的塑料封装上漏走的电流。

后来通过调整电路参数,规避了这个问题。

所以整个分析和试验的过程,哪怕是极端的环境条件下的问题,也绝不放过。

其实产品的问题攻关,就是这样的,扎扎实实的解决每一个问题之后,产品质量才有试制性的提升。

8、一个只发(送)不(接)收的电路调试

这个电路是这样的,首先接收端需要反向的控制信号,我就加了一个非门(反相器),又因为接收端接收到信号后会发个信号告诉发送端,它接收到了。可是这个确认信号我们不想要,就加了个肖特基二极管。下面是电路逻辑图
硬件工程师成长之路(5)——板子调试_第45张图片
可是信号在二极管两端却差了很多
硬件工程师成长之路(5)——板子调试_第46张图片

查找原因,应该是肖特基二极管速度跟不上,导致出现电容充放电现象。
就想到了两个方案:1、换快速恢复二极管(成本上去了);2、二极管去掉串限流电阻。
硬件工程师成长之路(5)——板子调试_第47张图片

可以看到CMOS反相器电路由两个增强型MOS场效应管组成。也就是说,输入端不输入信号时反相器不是直接接电源,就是直接接地。如果反相器与接收端直接相连,接收端发送确认信号时电流可能超过芯片承受范围而损毁。
硬件工程师成长之路(5)——板子调试_第48张图片
所以在反相器和接收端加个限流电阻就能解决。
电阻选太大,电压压降严重,接收端可能不识别;
电阻选太小,电流太大,可能导致反相器烧毁。

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10、芯片上电复位问题

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在这里插入图片描述

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硬件工程师成长之路(5)——板子调试_第49张图片
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硬件工程师成长之路(5)——板子调试_第50张图片
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四、整机原理分析

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硬件工程师成长之路(5)——板子调试_第53张图片

五、程序调试案例

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