โดยเฉพาะอย่างยิ่ง มันคือวงจรพอร์ตอนุกรม RS485 ที่ง่ายมาก วงจรเฉพาะแสดงดังรูปด้านล่าง หลังจากใช้วงจรนี้แล้ว ไม่จำเป็นต้องใช้สัญญาณแยกต่างหากเพื่อจัดการการแบ่งเวลาในการส่งและรับของชิป 485 อีกต่อไป (สะดวกมากเลยใช่ไหม ผมก็คิดอย่างนั้น)

ปัญหาคือวงจรนี้ปรากฏขึ้นมา ตอนที่เราทำการทดลองในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิ 55 องศาเซลเซียส ไม่มีปัญหาอะไรเลย เราควรจะส่งและรับข้อมูลได้ แต่พอไปถึงที่ผู้ใช้งานจริง มันกลับค้างหลังจากทำงานไปได้สักพัก แล้วก็ไม่มีอะไรเกิดขึ้นเลย หลังจากที่ผมไปตรวจสอบที่หน้างาน (stepping) คุณรู้ไหมว่าผู้ใช้งานอยู่ที่ไหน? มันถูกวางไว้ข้างๆ เครื่องยนต์ที่สร้างความร้อนสูงมาก (ให้ตายเถอะ ช่างมันเถอะ ลูกค้าคือพระเจ้า) ผมวัดอุณหภูมิแวดล้อมด้วยตัวเองแล้วได้สูงกว่า 48 องศาเซลเซียส เพื่อป้องกันฝุ่น บอร์ดของผมและตัวควบคุมหลักที่สร้างความร้อนสูงมากถูกวางไว้ในกล่อง และไม่มีพัดลม ทำให้ความร้อนภายในกล่องสูงเกิน 70 องศาเซลเซียส (คุณกำลังจะปิ้งบาร์บีคิวหรือไง?) ไม่มีทางบอกได้เลยว่าสภาพแวดล้อมการติดตั้งแบบไหนที่ไม่สะดวกต่อการวัด ผมเองก็หมดหวังแล้ว แล้วก็เกิดความคิดขึ้นมา ผมเลยบอกกับคนที่เขียนซอฟต์แวร์ฝังตัวอยู่ข้างหลังผมว่า การตั้งค่าซอฟต์แวร์ของคุณมีอะไรผิดพลาดหรือเปล่า? ARM จะลดความถี่ลงเมื่อมันร้อนเกินไป คุณตั้งค่าไม่ถูกต้องหรือเปล่า ทำให้เกิดปัญหาในการส่งและรับข้อมูล (เพราะตอนนี้ผมไม่ทราบปัญหา) จากนั้นชายคนนั้นก็พูดอย่างหัวเสียว่า "มันไม่มีอะไรพิเศษเลย ผมอ่านคู่มือแทบทุกหน้าแล้วแต่ก็ไม่เจอ" ผมจึงแสดงความเห็นใจเขาอย่างสุดซึ้งก่อน แล้วจึงพูดว่า "พี่ครับ ผมจะกลับไปช่วยคุณคิดดูว่าอะไรผิดพลาด"

หลังจากกลับไปที่บริษัท ผมใช้ปืนลมร้อนเป่า ARM อย่างแรง แต่ก็ไม่มีอะไรเกิดขึ้น โชคดีจัง ตัวต้านทานไม่หลุดออกมา ผมลองเป่าส่วนที่เหลือของวงจรทีละส่วน จนกระทั่งเป่าไปที่ไตรโอด (Q4 ในรูป) ก็ไม่มีข้อมูลอะไรเลย ดูเหมือนจะเป็นปัญหาที่ไตรโอด แต่โชคร้ายก็ไม่ได้มาแค่ตัวเดียว หลังจากที่ผมไม่เป่ามันแล้ว ก็ไม่มีข้อมูลอะไรเลยเมื่ออุณหภูมิลดลง เป็นไปได้ไหมว่ามันพัง? ถ้าดูดีๆ จะเห็นว่าตัวต้านทานพังไปแล้ว (โธ่เอ๊ย ไม่มีอะไรราบรื่นในวงการฮาร์ดแวร์หรอก) หลังจากบัดกรีตัวต้านทานแล้ว ให้ลดปริมาณลม เพิ่มความร้อน แล้วเป่าต่อไป ถ้ามีอะไรผิดปกติ ก็ล็อคเป้าหมายแล้ววัดรูปคลื่น

วัดจุดที่ 1, 2 และ 3 ที่ทำเครื่องหมายไว้ในรูปด้านบนตามลำดับ ตัวต้านทานจำกัดกระแสที่ใช้ในการออกแบบวงจรคือ 1K และหลอดไตรโอดคือ 9013 ขั้นแรก ให้วัดรูปคลื่นของจุดทดสอบทั้งสามจุดที่อุณหภูมิห้อง รูปคลื่นแรกคือขาเอาต์พุตของชิปแยก ADuM1201 รูปคลื่นแสดงดังรูปด้านล่าง แอมพลิจูดแรงดันเอาต์พุตคือ 5V (ไม่ต้องสนใจรูปภาพด้านหลัง)

จุดที่สองคือรูปคลื่นแรงดันควบคุมฐานของหลอดไตรโอด 9013 รูปคลื่นแสดงดังรูปด้านล่าง ค่าสูงสุดของแรงดันเอาต์พุตอยู่ที่ประมาณ 700 มิลลิโวลต์ และช่วงการผันผวนอยู่ที่ประมาณ 200 มิลลิโวลต์ นั่นคือ เมื่อระดับแรงดันอยู่ที่ 0.7 โวลต์ หลอดไตรโอดจะเปิด และเมื่อระดับแรงดันอยู่ที่ 0.5 โวลต์ หลอดไตรโอดจะปิด

จุดที่สามคือรูปคลื่นแรงดันขั้วคอลเลคเตอร์ของหลอดไตรโอด 9013 รูปคลื่นแสดงดังรูปด้านล่าง และแอมพลิจูดแรงดันเอาต์พุตอยู่ที่ประมาณ 5 โวลต์

จากนั้นฉันก็ใช้มือข้างที่เชี่ยวชาญเรื่องการเป่าผมไปเป่าลงบนชิป ฉันเป่าลมใส่ชิปอยู่พักหนึ่ง แล้วก็ใช้มืออีกข้างวัดรูปคลื่น โชคดีที่ไม่มีแผลพุพองเกิดขึ้นจากเตารีด (มิเช่นนั้นคงถือเป็นอุบัติเหตุจากการทำงาน) ฉันวัดค่าทั้งสามจุดข้างต้นอีกครั้ง รูปคลื่นของจุดแรกแสดงอยู่ในรูปด้านล่าง รูปคลื่นโดยพื้นฐานแล้วเหมือนกับรูปคลื่นก่อนการให้ความร้อน ดังนั้นการให้ความร้อนจะไม่เปลี่ยนแปลงลักษณะแรงดันเอาต์พุตของชิปแยก ADuM1201

จากนั้นให้ทำการวัดจุดที่สองต่อไป เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นจนถึงประมาณ 55 องศา รูปคลื่นของจุดที่สองจะเป็นดังแสดงในรูปด้านล่าง ช่วงความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าจะน้อยลงกว่าประมาณ 100mV นั่นคือ ระดับสูงลดลงเหลือ 0.6V แต่ระดับต่ำยังคงอยู่ที่ประมาณ 0.5V เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นเรื่อยๆ จนถึง 65 องศา แรงดันไฟฟ้าของจุดที่สองโดยพื้นฐานแล้วจะคงอยู่ที่ 0.5V และทรานซิสเตอร์ยังคงทำงานอยู่ ดังนั้น RS485 จึงไม่สามารถส่งข้อมูลได้

โอเค จุดที่สามคือจุดออนไลน์ เมื่ออุณหภูมิสูงถึงประมาณ 55 องศา รูปคลื่นของจุดที่สามจะเป็นดังที่แสดงในรูปด้านล่าง เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น แรงดันเอาต์พุตของจุดที่สามจะยังคงต่ำ และวงจร RS485 จะอยู่ในสถานะรับสัญญาณ

ไอเค นี่มันหลอกฉันหรือเปล่าเนี่ย? ขอฉันดูคุณสมบัติของไตรโอดตัวนี้หน่อย (ใครกันนะที่บอกฉันว่าอย่าตั้งใจเรียนตอนสมัยเรียน) โครงสร้างทางกายภาพของไตรโอดคือจุดเชื่อมต่อ PN สองจุด ลักษณะแรงดัน Ube ของมันเป็นดังแสดงในรูปด้านล่าง แรงดันเปิดของมันอยู่ที่ประมาณ 0.7V และลักษณะแรงดันฐานและแรงดันปล่อยประจุเหมือนกับลักษณะของไดโอด ดังที่เห็นได้จากรูปด้านล่างขวา เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น เส้นโค้งลักษณะ Ube จะเลื่อนไปทางขวาโดยรวม ดังนั้นแรงดันตกคร่อมการนำไฟฟ้าของไตรโอดจึงลดลง ทำให้ขา RE ที่ควบคุมชิป MAX485 อยู่ในระดับต่ำตลอดเวลา ส่งผลให้ไม่สามารถส่งข้อมูลได้

ตอนนี้ฉันรู้แล้วว่าอุณหภูมิมีผลต่อไตรโอดอย่างไร ต่อไปฉันจะลองเปลี่ยนดู จากการวิเคราะห์ข้างต้น เราจะรู้ว่าแรงดันที่ฐานของไตรโอดถูกจำกัดไว้ที่ 0.5V ในที่สุด เพราะตัวต้านทานดึงขึ้น 5V ขนาด 10K และตัวต้านทานจำกัดกระแสขนาด 1K แบ่งแรงดันที่ฐานของไตรโอดออกเป็น 0.5V หลังจากเปลี่ยนตัวต้านทานจำกัดกระแส R65 เป็น 0R แล้ว รูปคลื่นจะเป็นดังแสดงในรูปด้านล่าง จะเห็นได้ว่ารูปคลื่นแรงดันผันผวนระหว่าง 0V และ 0.7V

หลังจากเปลี่ยนไปใช้ตัวต้านทานจำกัดกระแส 0R แล้ว ให้ทำการโอเวอร์โหลดวงจร RS485 ต่อไป รูปคลื่นจะเป็นดังแสดงในรูปด้านล่าง จะเห็นได้ว่าไม่มีการเปลี่ยนแปลงที่ชัดเจนในรูปคลื่น และพอร์ตอนุกรมสามารถส่งข้อมูลได้ตามปกติ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากฐานของทรานซิสเตอร์บังคับให้ขาส่งข้อมูลของ ADuM1201 ลดลงเหลือ 0.7V ซึ่งจะเพิ่มกระแสเอาต์พุตของ ADuM1201 จะส่งผลกระทบอย่างร้ายแรงต่ออายุการใช้งานของอุปกรณ์ในระหว่างการใช้งานระยะยาว โดยส่วนตัวแล้วผมจะไม่ละเลยการเปลี่ยนแปลงนี้ (ส่วนใหญ่เป็นเพราะผมกลัวว่ามันจะทำให้ผมเดือดร้อนในอนาคต)

เพื่อแก้ไขปัญหานี้ให้จบสิ้น (อย่างถาวร) ผมจึงคิดหนัก (แบบแกล้งทำ) และพบว่าคุณสมบัติทางอุณหภูมิของไตรโอดทำให้แรงดันเกณฑ์ฐานลดลงเมื่อทำงานที่อุณหภูมิสูง หากการลดความต้านทานจำกัดกระแสเอาต์พุตของ ADuM1201 เพียงอย่างเดียวจะลดอายุการใช้งานของอุปกรณ์และส่งผลต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์ ผมจึงเปลี่ยนไตรโอด 9013 เป็นหลอด MOS GMS2302 เนื่องจากหลอด MOS เป็นอุปกรณ์ควบคุมแรงดันไฟฟ้า จึงไม่กินไฟมากนัก

รูปคลื่นแรงดันเกตของทรานซิสเตอร์ MOS รุ่น GMS2302 ที่อุณหภูมิห้องแสดงอยู่ในรูปด้านล่าง จะเห็นได้ว่าช่วงของรูปคลื่นคือ 0V ถึง 5V

รูปคลื่นแรงดันเกตเมื่ออุณหภูมิของหลอด MOS GMS2302 อยู่ที่ประมาณ 80 องศาเซลเซียส แสดงดังรูปด้านล่าง รูปคลื่นแรงดันไม่เปลี่ยนแปลง และพอร์ตอนุกรมสามารถส่งข้อมูลได้ตามปกติ

ดังนั้น ในการออกแบบ ผมต้องมีจิตวิญญาณแห่งการค้นคว้า (หลบซ่อนอยู่ในหลุมพราง) เพื่อแก้ปัญหาให้สมบูรณ์ กรณีนี้เป็นกรณีที่ผมเคยประสบด้วยตนเอง แม้จะไม่ใช่เรื่องใหญ่ แต่ก็มีความสำคัญอย่างยิ่งในแง่ของการอ้างอิง ข้อสรุปที่ได้คือ สามารถเป็นแนวทางในการออกแบบฮาร์ดแวร์ในอนาคตได้ หากนำไปใช้เป็นสวิตช์ ควรเลือกใช้หลอด MOS และเลือกตัวต้านทานจำกัดกระแสอย่างเหมาะสม

ข้อสงวนสิทธิ์: บทความนี้คัดลอกมาจาก "Hardware Siege Lion" บทความนี้เป็นเพียงความคิดเห็นส่วนตัวของผู้เขียนเท่านั้น และไม่ได้แสดงถึงความคิดเห็นของ Sacco Micro และอุตสาหกรรม การนำไปเผยแพร่ซ้ำและการแบ่งปันมีวัตถุประสงค์เพื่อสนับสนุนการคุ้มครองสิทธิ์ในทรัพย์สินทางปัญญา โปรดระบุแหล่งที่มาและผู้เขียนต้นฉบับเมื่อนำไปเผยแพร่ซ้ำ หากพบการละเมิดลิขสิทธิ์ โปรดติดต่อเราเพื่อลบออก

หมายเลขโทรศัพท์ของบริษัท: +86-0755-83044319
โทรสาร: +86-0755-83975897
อีเมล์: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 ผู้จัดการหลี่

QQ: 332496225 ผู้จัดการชิว

ที่อยู่: ห้อง 809 อาคาร C อาคารเทคโนโลยีจ้านเทา เลขที่ 1079 ถนนหมินจือ เขตหลงหัวใหม่ เมืองเซินเจิ้น