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电路板工作不正常,老板催我找问题……别慌,老工程师的这几招儿让你事半功倍!

  • 来源:互联网
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  • 2020-09-16
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关键词:调试, 电路板, 检查

你是否有过这样的经历:电路板工作不正常,被老板催着做调试找问题,但是毫无头绪,不知从何处入手,只能在实验室中盯着电路板发呆……别着急,找对方法才能事半功倍。本文将以视频应用电路板的调试为例,介绍电路板调试的一般程序,以及在这个过程中的一些小技巧,希望能够给大家一些启示。

以下就是电路板检查一般所需的主要步骤,下文中我们会做详细的说明。

软件检查

软件通常是开始进行调试的最佳切入点。硬件的变动往往需要比较长的时间准备,比如物料的采购。软件可以快速地更改、测试、迭代。

软件检查的具体步骤如下:

  • 优先检查应用系统的配置设置

优先检查应用系统的配置设置

如果芯片配置与芯片供应商数据手册所建议的不符,那么第一步应当根据数据手册的建议复原这些设置,然后才重新测试。

以ADI视频处理芯片举例,不正确设置的影响可能很小(比如禁用视频播放滤波器导致视频模糊),也可能很严重(比如完全没有视频或不兼容)。

  • 检查程序任务之间的交互动作

检查程序任务之间的交互动作

如果芯片静态配置一切正常,那么问题可能是由于软件引入了太多程序任务之间的交互动作所引起的。随着任务越来越多,程序任务之间的交互动作也越来越复杂。稍有不慎,可能导致系统崩溃。将复杂的软件驱动程序与系统组件所需的基本I2C配置相隔离,可能会有所帮助。如果问题依然存在,那么下一步就是硬件调试。

硬件检查

硬件检查可以从以下几个方面入手:

  • 确认PCB上的器件确实正确。(尤其是芯片型号)

芯片供应商针对每一款产品一般都会开发出几种型号,每一种型号都在某种程度上与其它型号有所不同。采购上的一个小错误,可能导致所选地型号无法达到所要求的规格。

比如,视频解码器ADV7802BSTZ-150与ADV7802BSTZ-80

- ADV7802BSTZ-150对应最高工作频率为150MHz

- ADV7802BSTZ-80对应最高工作频率为80MHz

同一款产品不同型号的引脚排列也有可能有所差异。

比如,视频解码器ADV7281WBCPZ与ADV7281WBCPZ-M:

同一款产品的两个型号具有不同的输出接口,它们的I2C接口也可能略有不同,如上图所示。下单时候小小的粗心就可能导致器件不正确,进而硬件设计不工作。

  • 原理图检查

原理图检查

大部分芯片供应商提供参考原理图/参考设计,帮助设计人员在一开始就完成正确的硬件设计。如果系统的表现与预期不符,应根据数据手册上的参考资料进行检查,除了有特殊应用要求的,确保其它设计与数据手册推荐的设计无重大差异。

未使用的引脚必须仔细处理,确保元器件不会遭受损害,或者干扰不会耦合至系统中。

  • 布局布线检查

布局布线检查

如果原理图没有问题,那么下一步就是分析布局布线本身了。布局布线可能导致复杂的耦合问题。

比如:晶体振荡器的建议。如果未仔细进行外部电路组件的布局布线,或者未按照建议做,则可能导致电路出现无法预料的表现。比如NDK NZ2520SB- 32.768KHZ-NSA3534C。

还有差分电路(比如HDMI、MHL、MIPI和APIX),如果设计与走线不正确,就非常容易受到布局布线问题的影响。不按照芯片数据手册上推荐的建议去做,就会影响性能,导致功能性或兼容性问题。

电源和接地检查:尽可能使用低电感电源层。在引脚处仔细放置去耦电容,实现去耦。如果所有的基本因素都没问题,那么就可能需要检查更深层次的因素,比如是否使用了旁路电容来减少长回路带来的电流波动。

寻求帮助,查阅一切潜在知识库

如果排除软件和硬件方面的原因,还是没有找到答案。那么就需要进一步寻求帮助。比如在一些技术论坛上找类似问题地答案或者在上面询问。虽然某些半导体产品的问题很新颖,但这些问题还是有可能会被技术人员或有经验的工程师观察到,并为你解答。你可以去以下这些在线技术论坛

  • Digi-Key 技术论坛

Digi-Key 技术论坛

Digi-Key技术论坛致力于服务那些因工程问题以及元器件问题寻找解决方案的人。该论坛旨在成为一个汇集技术资源并促进大家进一步交流讨论的平台,内容涵盖从简单的电子原理到应用操作,范围非常广泛。

  • 原厂技术论坛

原厂技术论坛

比如:ADI 公司的中文技术论坛。

检查器件周边环境

  • 检查PCB板物理连接:

检查PCB板物理连接:

使用目视、X光等方法,检查所有焊点是否牢固。

  • 检查平台各部分实际工作情况是否符合每一个器件的数据手册要求:

检查平台各部分实际工作情况是否符合每一个器件的数据手册要求:

比如检查实际供电电源的电压是否在芯片数据手册电源供电电压的指标范围内。检查电源电压时,重要的是应当尽可能靠近器件引脚探测,以便排除电路板上发生电压下降的可能性。

  • 检查芯片与芯片之间信号传递的时序:

检查芯片与芯片之间信号传递的时序:

保证每一个芯片间连接的建立时间与保持时间的有合适的余量。留意PCB走线长度或串联电阻等信息,不合理的PCB走线可能会导致信号延迟,打乱时序。时序对于一个稳定系统而言至关重要。

报告问题

探索完所有可能的途径后,如果还是有问题,可能就需要把问题反馈给芯片生产厂家,以获得相应的支持。半导体器件的物理条件本身可能存在问题。

这里需要特别提醒的是,元器件采购是通过正规渠道很重要!因为通过正规渠道采购是获得售后服务的重要保证。比如通过Digi-Key渠道采购,因为Digi-Key是原厂的授权代理商,产品出了问题,有相应的售后保障。

本文小结

最后,我们将本文主要的经验总结归纳如下,按照这五个步骤行事,一定可以让你的电路板调试工作的效率大大提升!

1.软件检查

  • 软件通常是最佳切入点

  • 优先检查应用系统的配置设置

  • 检查程序任务之间的交互动作

软件通常是最佳切入点

优先检查应用系统的配置设置

检查程序任务之间的交互动作

2.硬件检查

  • 确认PCB上的器件确实正确。(尤其是芯片型号)

  • 原理图检查

  • 布局布线检查

  • 电源和接地检查

确认PCB上的器件确实正确。(尤其是芯片型号)

原理图检查

布局布线检查

电源和接地检查

3.寻求帮助,查阅一切潜在知识库

  • Digi-Key TechForum

  • 原厂技术论坛

Digi-Key TechForum

原厂技术论坛

4.检查元器件周边的环境

  • 检查PCB板物理连接。

  • 检查平台各部分实际工作情况是否符合每一个器件的数据手册要求。

  • 检查芯片与芯片之间信号传递的时序。

检查PCB板物理连接。

检查平台各部分实际工作情况是否符合每一个器件的数据手册要求。

检查芯片与芯片之间信号传递的时序。

5.报告问题

  • 走正规渠道很重要

走正规渠道很重要

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