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前段時間一直在調試紅外測溫儀的硬件，有一些心得，歸納之，分享之： 一、出現的問題： 1、校準不方便、下載難;內部元件間干擾大。 2、溫度顯示數值不穩定，上下跳動。 3、溫度到達900℃后有個15℃的跳動。 二、分析問題： 1、下載端口設計不正確，只引出在線調試等端口，沒有把RXD、TXD引出來;PCB設計不合理，布線布局亂。 2、內部供電問題，測試得電源紋波很大，特別是MCU基準電壓那的紋波影響很重要，越小就越好。 3、溫度上升時用示波器測得ADC輸入波形在溫度數值跳動前為正弦波，跳動后波形平滑，下降時波形在激光打開前都很平滑，激光打開又變成正弦波，分析得放大電路有自激振蕩，900度后跳動是振蕩到停振導致，到了一定溫度時振蕩無法維持就會停振，就會是平均值，這時也會出現突變值，所以有個15度的跳動;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才開始振蕩。從后向前用示波器測得結果振蕩來源于一級放大電路。實現正弦波自激振蕩，在低頻或高頻段存在頻率f0，使電路產生的附加相移為±∏，而且當f=f0時|AF|>1，就會產生自激振蕩。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足0度或360度整數倍翻轉，即∮=2n∏，且|AF|=1，但起振條件為|AF|>1)。 三、解決問題： 1、重新設計電路，把別的端口都引出來，實現串口下載和校準數據實時燒錄功能，使得操作簡單、校準容易、數據更準確;重新布局布線，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、運放、電壓轉電流等芯片的工作就會比較穩定，基準電壓穩定使MCU內部數據穩定，輸出數據也相應穩定、準確。 3、這個問題調試得比較久，根據理論知識也用了很多種方法，但有的效果不明顯。①、改變放大倍數(改變反饋電阻值)，放大倍數太大會產生振蕩。但對于這個電路改變幾十K的電阻值一點反應都沒有，還是和原來一樣，可能原因是探測器的內阻太大，所以改變電阻影響不大;②、在反饋電阻處并聯個電容，結果與原來的波形相比較，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有停止振蕩;③、在②的基礎上，一級放大輸出點也就是二級放大輸入點處加RC濾波電路，效果相當明顯，給個合適的值后，ADC處也就是二級放大輸出點的波形變平滑了，也沒有跳動。這是很不錯的方法，但是前級放大還是有振蕩，會對數據有一定的影響，所以還是考慮別的方法，使電路不會產生振蕩;④、由于探測器是一個PIN二極管所做，而PIN二極管又具有一定的容性，所以會和反饋電阻組合成RC振蕩電路，假如把PIN二極管那一段的容性變弱，變為阻性，就不會產生自激振蕩，所以在那里串聯個合適的電阻波形也變得很漂亮，但是在900℃時還是有個跳動，所以得延長振蕩范圍，②那一步還得要。 四、調試心得： 1、數字示波器的使用，如數據的讀取、調節等，在硬件調試中，沒有達到一定的水平，沒有足夠能力分析推理問題來源，示波器是個關鍵的工具。在示波器的使用中，①、使用合適的檔位，如：測電源的紋波要用交流檔，用直流擋的話，不大的交流信號疊加到直流上是沒什么反應的;②、測試時接地一定要靠近測試點。 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，探測頭那的RC是產生振蕩，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，這個在選頻電路里就是通頻帶，在濾波電路里，也就是濾除這個頻段的雜波。 3、二極管的容性問題，大部分人在用到二極管的時候都會忽略二極管具有容性，特別是PIN二極管由于PN結中間夾了部分本征半導體，所以容性更強，可以等效為并聯了個不小的電容，而這個電容和反饋電阻組成RC振蕩電路，就出現了問題三——到900℃左右有個15℃的跳動，而且溫度顯示也沒有跳動后的穩定。 有些東西理解還不到位，請高手多多指教。 |
