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前段時(shí)間一直在調(diào)試紅外測(cè)溫儀的硬件，有一些心得，歸納之，分享之： 一、出現(xiàn)的問(wèn)題： 1、校準(zhǔn)不方便、下載難;內(nèi)部元件間干擾大。 2、溫度顯示數(shù)值不穩(wěn)定，上下跳動(dòng)。 3、溫度到達(dá)900℃后有個(gè)15℃的跳動(dòng)。 二、分析問(wèn)題： 1、下載端口設(shè)計(jì)不正確，只引出在線(xiàn)調(diào)試等端口，沒(méi)有把RXD、TXD引出來(lái);PCB設(shè)計(jì)不合理，布線(xiàn)布局亂。 2、內(nèi)部供電問(wèn)題，測(cè)試得電源紋波很大，特別是MCU基準(zhǔn)電壓那的紋波影響很重要，越小就越好。 3、溫度上升時(shí)用示波器測(cè)得ADC輸入波形在溫度數(shù)值跳動(dòng)前為正弦波，跳動(dòng)后波形平滑，下降時(shí)波形在激光打開(kāi)前都很平滑，激光打開(kāi)又變成正弦波，分析得放大電路有自激振蕩，900度后跳動(dòng)是振蕩到停振導(dǎo)致，到了一定溫度時(shí)振蕩無(wú)法維持就會(huì)停振，就會(huì)是平均值，這時(shí)也會(huì)出現(xiàn)突變值，所以有個(gè)15度的跳動(dòng);由于起振條件比振蕩條件要求要高，所以溫度下降直到激光開(kāi)才開(kāi)始振蕩。從后向前用示波器測(cè)得結(jié)果振蕩來(lái)源于一級(jí)放大電路。實(shí)現(xiàn)正弦波自激振蕩，在低頻或高頻段存在頻率f0，使電路產(chǎn)生的附加相移為±∏，而且當(dāng)f=f0時(shí)|AF|>1，就會(huì)產(chǎn)生自激振蕩。振蕩頻率除了決定于電路中的電阻和電容外，還決定于晶體管的極間電容、電路的分布電容等不能確定的因素。(正弦波振蕩電路必須滿(mǎn)足0度或360度整數(shù)倍翻轉(zhuǎn)，即∮=2n∏，且|AF|=1，但起振條件為|AF|>1)。 三、解決問(wèn)題： 1、重新設(shè)計(jì)電路，把別的端口都引出來(lái)，實(shí)現(xiàn)串口下載和校準(zhǔn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)燒錄功能，使得操作簡(jiǎn)單、校準(zhǔn)容易、數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確;重新布局布線(xiàn)，使底層大面積鋪銅(連地)，減小器件間的干擾。 2、選擇精度高的穩(wěn)壓芯片，減小輸入電源的紋波，在輸入前加RC濾波電路或直接加濾波電容。這樣MCU、運(yùn)放、電壓轉(zhuǎn)電流等芯片的工作就會(huì)比較穩(wěn)定，基準(zhǔn)電壓穩(wěn)定使MCU內(nèi)部數(shù)據(jù)穩(wěn)定，輸出數(shù)據(jù)也相應(yīng)穩(wěn)定、準(zhǔn)確。 3、這個(gè)問(wèn)題調(diào)試得比較久，根據(jù)理論知識(shí)也用了很多種方法，但有的效果不明顯。①、改變放大倍數(shù)(改變反饋電阻值)，放大倍數(shù)太大會(huì)產(chǎn)生振蕩。但對(duì)于這個(gè)電路改變幾十K的電阻值一點(diǎn)反應(yīng)都沒(méi)有，還是和原來(lái)一樣，可能原因是探測(cè)器的內(nèi)阻太大，所以改變電阻影響不大;②、在反饋電阻處并聯(lián)個(gè)電容，結(jié)果與原來(lái)的波形相比較，振蕩頻率變快，而且使振蕩范圍變寬，溫度上升到有效值范圍外還沒(méi)有停止振蕩;③、在②的基礎(chǔ)上，一級(jí)放大輸出點(diǎn)也就是二級(jí)放大輸入點(diǎn)處加RC濾波電路，效果相當(dāng)明顯，給個(gè)合適的值后，ADC處也就是二級(jí)放大輸出點(diǎn)的波形變平滑了，也沒(méi)有跳動(dòng)。這是很不錯(cuò)的方法，但是前級(jí)放大還是有振蕩，會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)有一定的影響，所以還是考慮別的方法，使電路不會(huì)產(chǎn)生振蕩;④、由于探測(cè)器是一個(gè)PIN二極管所做，而PIN二極管又具有一定的容性，所以會(huì)和反饋電阻組合成RC振蕩電路，假如把PIN二極管那一段的容性變?nèi)�，變�(yōu)樽栊�，就不�?huì)產(chǎn)生自激振蕩，所以在那里串聯(lián)個(gè)合適的電阻波形也變得很漂亮，但是在900℃時(shí)還是有個(gè)跳動(dòng)，所以得延長(zhǎng)振蕩范圍，②那一步還得要。 四、調(diào)試心得： 1、數(shù)字示波器的使用，如數(shù)據(jù)的讀取、調(diào)節(jié)等，在硬件調(diào)試中，沒(méi)有達(dá)到一定的水平，沒(méi)有足夠能力分析推理問(wèn)題來(lái)源，示波器是個(gè)關(guān)鍵的工具。在示波器的使用中，①、使用合適的檔位，如：測(cè)電源的紋波要用交流檔，用直流擋的話(huà)，不大的交流信號(hào)疊加到直流上是沒(méi)什么反應(yīng)的;②、測(cè)試時(shí)接地一定要靠近測(cè)試點(diǎn)。 2、真真的了解RC濾波電路的一些工作原理，RC電路用在不同的地方，就有不同的用途，就這電路而言，探測(cè)頭那的RC是產(chǎn)生振蕩，而后面我們不想要這些振蕩波，我們又可以用RC電路濾除這些波，它的頻率f=1/2∏RC，這個(gè)在選頻電路里就是通頻帶，在濾波電路里，也就是濾除這個(gè)頻段的雜波。 3、二極管的容性問(wèn)題，大部分人在用到二極管的時(shí)候都會(huì)忽略二極管具有容性，特別是PIN二極管由于PN結(jié)中間夾了部分本征半導(dǎo)體，所以容性更強(qiáng)，可以等效為并聯(lián)了個(gè)不小的電容，而這個(gè)電容和反饋電阻組成RC振蕩電路，就出現(xiàn)了問(wèn)題三——到900℃左右有個(gè)15℃的跳動(dòng)，而且溫度顯示也沒(méi)有跳動(dòng)后的穩(wěn)定。 有些東西理解還不到位，請(qǐng)高手多多指教。 |
