电路适用于面包板上,但不适用于 PCB

电器工程 电路板 传感器 数字逻辑 pcb组装
2022-01-27 23:26:28

我有一个相当简单的电路,可以在面包板上完美运行,但是将它转移到 PCB 时遇到了很多麻烦。我看到非常奇怪的行为超出了我目前的经验,所以我希望得到一些建议。

该电路实现了一个 wifi 运动传感器,虽然我遇到的问题发生在我到达 RF 部分之前,甚至是图中的 uC 部分: 在此处输入图像描述

我圈出了有问题的部分。

R3 是一个下拉电阻,需要 b/c AMN42121 在检测到运动时将输出驱动为高电平,但在没有运动时将其悬空,因此需要下拉。

我使用 C1 来平滑运动和无运动之间的过渡。C1 使输出电平缓慢而平稳地变为低电平,因此在几秒钟无运动后达到“无运动”状态。

Inverter is there b/c attiny的外部中断是由低电平触发的,所以我需要反转逻辑。不幸的是,我不得不为一个逆变器使用如此大的 DIP 封装,但我找不到其他任何东西。

我为这个电路做了一个双面PCB,看起来像这样: 在此处输入图像描述

同样,到目前为止,我只组装了圆圈区域。

焊接 S1、R3 和 C1 后,我从传感器输出得到以下信号: 在此处输入图像描述

这正是我想看到的,所以到目前为止一切都很好。

接下来,我焊接了 IC2 的插座并插入了逆变器。这就是谜团开始的地方。起初一切都很好,但在弄乱电路板一段时间后,电路突然停止工作。当我在传感器输出上放置一个探针时,我看到的不是我们上面看到的好信号,而是以下两个示例的变化:

示例 1: 在此处输入图像描述

示例 2: 在此处输入图像描述

请注意,与第一个示例不同,第二个示例中的信号不是由运动产生的——锯齿形状只是自行出现,无需我采取任何行动。

经过大量测试,我能够确定以下内容:

  1. 将逆变器从插座上拔下,传感器再次正常工作。
  2. 切断逆变器的电源,同时保持其插入,使传感器工作。
  3. 使用不同的逆变器没有效果。
  4. 用助焊剂去除剂或丙酮涂抹电路板并用刷子擦洗有时会使传感器再次工作,但非常短暂。有一次,我可以通过用牙刷大力擦洗来使信号看起来像这样: 在此处输入图像描述

请注意,即使在最后一张图片中,信号也不会一直返回到低电平。当我停止刷牙时,效果几乎消失了。

到目前为止,这指向了一些焊接缺陷,除了我真的看不到问题。我用强大的放大倍率仔细检查了黑板,测试了我能想到的所有点的连续性——一切都检查出来了。这是 IC 插座和传感器上焊接工作的特写: 在此处输入图像描述

我现在没有想法,所以任何建议将不胜感激。谢谢你。

编辑:

我刚刚发现了一些有趣的事情。对示例 #2(锯齿形信号)的仔细检查表明,向下的斜率是预期的 C1 放电曲线的一部分。当电压电平接近逆变器的阈值并在那里花费太多时间时,逆变器似乎变得混乱!它会产生一点点噪声,然后做一些事情将输入踢回高电平,或者只是无限期地处于“不确定”噪声状态,直到传感器输出再次变为高电平(示例 #1)。

为了验证这个理论,我用一个小 10 倍的盖子代替了 C1,从而使放电曲线更加陡峭并且“瞧!” - 逆变器不再混乱,电路正常工作!

当然,这违背了 C1 的目的,因为它现在没有提供我想要的延迟。我不确定为什么面包板上的逆变器没有这个问题,但它确实表明可能有一个非常简单的修复方法可以解决这个问题。我读到面包板有一个很大的“杂散”电容,所以也许我只需要在某个地方战略性地添加更多的电容器?有任何想法吗?

编辑 2: 由于一些评论者要求提供俯视图: 在此处输入图像描述

3个回答

如果不详细研究您的电路,显而易见的是您没有去耦电容器。

在每个芯片的电源引脚上焊接一个。

此外,您的“擦洗使其工作”评论表明您在某处有干接头或间歇性连接。仔细检查所有的焊接。

关于 DIL 芯片过大,您可以只使用晶体管,并将时间延迟的东西放入软件中。

编辑-由于我对电路的误解,我正在编辑答案以专注于传感器的输出-您是否使用模拟输出馈入逆变器-如果您是,也许您应该尝试像 74HC14 这样的施密特触发器

您主要关心的似乎是降低功耗。

AMN42121 持续消耗大约 50uA。74HC04 持续消耗大约 20uA。ATTINY85 间歇性消耗大约 300uA,即在唤醒时。无线电在传输时将使用毫安。

传感器多久触发一次?您是否进行过任何功率计算来估计电池寿命?

我建议您丢弃逆变器和“减速”电容器,根据传感器数据表将传感器直接连接到 MCU,并使用 10K 下拉电阻,然后在 MCU 中编写时间延迟逻辑。

[编辑]虽然你的事情有点不对劲,但我很高兴看到你一次测试你的电路一个阶段。这比试图找出一个已完成的项目要容易得多。