【初級篇】硬件設計的實踐路線
- 發(fā)布時間:2022-12-05 15:46:24
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初級實踐篇
1、焊接。
拖焊的時候,先對齊芯片,再上錫固定一個角,然后在另一側加滿錫,最后整個芯片都加滿錫。把板子拿起來,傾斜30度左右,再用烙鐵加熱,把變成液體的錫吸起來,甩掉,直到把所有錫都吸走為止。烙鐵的溫度要調(diào)好,我一般用350攝氏度。
重點要體會,錫變成液體的時候,會像水一樣受重力作用向下流,還有,烙鐵頭表面是有吸力的,所以在整個焊接過程中,都不要用力刮錫的。如果焊的時候,操作起來不順手,可以轉動板子。
關于BGA的焊接,一般是不建議手工操作的,因為成功率不高,推薦用返修臺。這里說一下BGA手工植球的操作流程。
先用萬能植錫鋼網(wǎng)(這是最落后的工具,除此之外還有植錫臺,不過挺貴的),跟BGA對齊,再用膠布把BGA和鋼網(wǎng)粘住固定好。先加錫膏,再用風槍吹一會(風槍的風速和溫度可以調(diào)低一點),錫變亮的時候,再用手術刀,把多余的錫刮走。如果錫球不均勻的話,再重復上一步,直接錫球均勻為止。撕掉膠布,用手術刀把BGA撬起來。
2、儀器儀表的使用。
萬用表:為什么起這個名字?因為對于高手來說,萬用表是幾乎是萬能的。一般也是用它來測電壓、電流和電阻。
示波器:現(xiàn)在都用數(shù)字示波器,一個auto鍵,可以輕松搞定,而且還帶FFT的功能,可以使用頻域分析法,是硬件工程師必須掌握的神兵利器。示波器還有個小眾的功能,就是李沙育圖(測相位差和測頻率用的)。此外,還要學會用示波器測開關電源紋波。
數(shù)字電橋,也叫LCR、LCZ測試儀:用它可以測電感值、電容值、電阻值、Q值、D值等,精度比一般的萬用表要高。
信號發(fā)生器,也叫函數(shù)信號發(fā)生器:可以輸出正弦波、方波、三角波、已調(diào)信號。用法比較簡單,但是射頻信號發(fā)生器,就要注意了,在輸出信號之前,一定要做好阻抗匹配,不然信號反射的話,有可能會損壞信號發(fā)生器。
頻率計:用法比較簡單,不再多說了,有的信號發(fā)生器還增加了頻率計的功能。
矢量網(wǎng)絡分析儀,也叫網(wǎng)分儀:用于測量射頻電路的S參數(shù)矩陣,還可以顯示史密斯圓圖。每次使用之前都要校正一下頻率點。
還有一些小眾儀器就不說了,像漏電流測試儀、電表等。
3、維修。
首先肉眼觀察一下板子,看有沒有虛焊、短路或者缺少元件。有就修,沒有就下一步。
然后用萬用表測一下各組電源,看有沒有短路。有就修,沒有就下一步。
給板子上電,看各組電源電壓是否正常。有就修,沒有就下一步。
到了這一步,你必須對板子的整體設計有一定的認識,或者你得背下前輩們的經(jīng)驗(背經(jīng)驗的往往覺得硬件很神秘,這是我不推薦的做法),不然沒法修好。先對板子的各個功能分好模塊,從現(xiàn)象判斷哪個模塊出問題,斷開可疑的模塊,來排除可疑點(像偵探一樣)。
有一塊好板的話,就很好辦,直接對照著測各元件的電壓(或者對地的電阻值)就能解決了。用萬用表只能解決一些簡單的問題,要想徹底修好,手上一定要有示波器,因為像晶振受到干擾之類的,用萬用表是測不出來的。
4、調(diào)試。
調(diào)試,一般是自主設計的電路,沒經(jīng)過驗證,需要自己去驗證,這是非常需要扎實的理論基礎。調(diào)試也是硬件工程師最容易累積經(jīng)驗、含金量最高的技能之一。
如果前期遇到棘手的問題,可以暫時先放下,等后來水平再高一層,就會解決的了,所以千萬不要鉆牛角尖,這只會浪費更多的時間。調(diào)試的技巧需要長時間的積累,放在前面,是讓大家有所重視。
調(diào)試方法,多種多樣,視情況而定,不能一概而論,筆者總結了以下幾個方法:
a、示波器測量。當然,首先你得清楚你設計出來的電路,會出什么樣的波形,才知道測出來對不對,也就是說,理論不行的,根本無法調(diào)試。
b、對照驗證過的電路。如果手上有一塊好板,而需要調(diào)試的電路里面剛好有好板的電路,可以拿好板來飛幾根線驗證一下,排除可疑點,這里跟維修的方法一樣。
c、仿真。其實在設計電路的時候,能仿真就先仿真了,如果實物做出來,還是有問題,也可以仿真一下。如運放電路的參數(shù)、不確定的電阻串并聯(lián)等等。
d、鑷子短路。在你懷疑時鐘是不是干擾到其它信號的時候,可以用鑷子把時鐘引腳跟地短路(只要是弱信號,跟地短接一會都不會燒板子的,放心),以排除可疑點。還有復位的問題,也可以用這個方法。
e、信號發(fā)生。比如一個運放電路,輸入和輸出均受干擾了,那么你就可以用信號發(fā)生器或者開發(fā)板,來輸出一路干凈的信號,這樣可以排除可疑點。
f、軟件調(diào)試。如果板子上,有CPU就可以用串口調(diào)試,有FPGA就可以用嵌入式邏輯分析儀,這樣可以確定是芯片內(nèi)部還是外部的問題。
g、觀察現(xiàn)象。信號都在板子上跑了,直接觀察是觀察不出來的,這個時候,可以引出信號線,接在可觀察的設備上。如:調(diào)試音頻放大器的時候,就可以接一路信號,到一個現(xiàn)成完好的功放上面,通過聽聲音來觀察現(xiàn)象。當然,你可不要只想到功放,還有其它可觀察的設備或者元件,像LED燈、顯示器,甚至是收音機,只要能派得上用場的都可以。
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