原创 从调试电路中体会到的东西

2013-7-8 16:03 2265 0 9 分类: 消费电子

前段时间一直在调试红外测温仪的硬件。

一、出现的问题:

1、校准不方便、下载难;内部元件间干扰大。

2、温度显示数值不稳定,上下跳动。

3、温度到达900℃后有个15℃的跳动。

二、分析问题:

1、下载端口设计不正确,只引出在线调试等端口,没有把RXD、TXD引出来;PCB设计不合理,布线布局乱。

2、内部供电问题,测试得电源纹波很大,特别是MCU基准电压那的纹波影响很重要,越小就越好。

3、温度上升时用示波器测得ADC输入波形在温度数值跳动前为正弦波,跳动后波形平滑,下降时波形在激光打开前都很平滑,激光打开又变成正弦波,分析得放大电路有自激振荡,900度后跳动是振荡到停振导致,到了一定温度时振荡无法维持就会停振,就会是平均值,这时也会出现突变值,所以有个15度的跳动;由于起振条件比振荡条件要求要高,所以温度下降直到激光开才开始振荡。从后向前用示波器测得结果振荡来源于一级放大电路。实现正弦波自激振荡,在低频或高频段存在频率f0,使电路产生的附加相移为±∏,而且当f=f0时|AF|>1,就会产生自激振荡。振荡频率除了决定于电路中的电阻和电容外,还决定于晶体管的极间电容、电路的分布电容等不能确定的因素。(正弦波振荡电路必须满足0度或360度整数倍翻转,即∮=2n∏,且|AF|=1,但起振条件为|AF|>1)。

三、解决问题:

1、重新设计电路,把别的端口都引出来,实现串口下载和校准数据实时烧录功能,使得操作简单、校准容易、数据更准确;重新布局布线,使底层大面积铺铜(连地),减小器件间的干扰。

2、选择精度高的稳压芯片,减小输入电源的纹波,在输入前加RC滤波电路或直接加滤波电容。这样MCU、运放、电压转电流等芯片的工作就会比较稳定,基准电压稳定使MCU内部数据稳定,输出数据也相应稳定、准确。

3、这个问题调试得比较久,根据理论知识也用了很多种方法,但有的效果不明显。①、改变放大倍数(改变反馈电阻值),放大倍数太大会产生振荡。但对于这个电路改变几十K的电阻值一点反应都没有,还是和原来一样,可能原因是探测器的内阻太大,所以改变电阻影响不大;②、在反馈电阻处并联个电容,结果与原来的波形相比较,振荡频率变快,而且使振荡范围变宽,温度上升到有效值范围外还没有停止振荡;③、在②的基础上,一级放大输出点也就是二级放大输入点处加RC滤波电路,效果相当明显,给个合适的值后,ADC处也就是二级放大输出点的波形变平滑了,也没有跳动。这是很不错的方法,但是前级放大还是有振荡,会对数据有一定的影响,所以还是考虑别的方法,使电路不会产生振荡;④、由于探测器是一个PIN二极管所做,而PIN二极管又具有一定的容性,所以会和反馈电阻组合成RC振荡电路,假如把PIN二极管那一段的容性变弱,变为阻性,就不会产生自激振荡,所以在那里串联个合适的电阻波形也变得很漂亮,但是在900℃时还是有个跳动,所以得延长振荡范围,②那一步还得要。

四、调试心得:

1、数字示波器的使用,如数据的读取、调节等,在硬件调试中,没有达到一定的水平,没有足够能力分析推理问题来源,示波器是个关键的工具。在示波器的使用中,①、使用合适的档位,如:测电源的纹波要用交流档,用直流挡的话,不大的交流信号叠加到直流上是没什么反应的;②、测试时接地一定要靠近测试点。

2、真真的了解RC滤波电路的一些工作原理,RC电路用在不同的地方,就有不同的用途,就这电路而言,探测头那的RC是产生振荡,而后面我们不想要这些振荡波,我们又可以用RC电路滤除这些波,它的频率f=1/2∏RC,这个在选频电路里就是通频带,在滤波电路里,也就是滤除这个频段的杂波。

3、二极管的容性问题,大部分人在用到二极管的时候都会忽略二极管具有容性,特别是PIN二极管由于PN结中间夹了部分本征半导体,所以容性更强,可以等效为并联了个不小的电容,而这个电容和反馈电阻组成RC振荡电路,就出现了问题三——到900℃左右有个15℃的跳动,而且温度显示也没有跳动后的稳定。

有些东西理解还不到位,请高手多多指教

文章评论9条评论)

登录后参与讨论

tansuozhe1hao_280241258 2013-7-28 09:23

不可多得实践经验

1178466360_809064668 2013-7-23 10:15

二极管结电容的问题我也碰到过。1N4148的4pF电容和后面的电阻(7K左右)构成了一个低通RC滤波…

fannifu_167533660 2013-7-20 08:55

提出问题--分析问题--解决问题--总结心得,结构严谨,逻辑清晰,好文章,值得学习.

394517286_299911201 2013-7-12 17:54

谢谢各位的支持与鼓励!!!

dianzimi_982489058 2013-7-11 18:25

实用

john761130_346794714 2013-7-11 11:10

工作有總結,才能提高,祝福樓主

wpcsq_236452534 2013-7-9 20:19

感谢分享~~

871303400_955977289 2013-7-9 12:07

好东西,值得分享!

anahu_719040978 2013-7-8 16:05

学有所思才能成长!感谢分享~~
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