Loto實踐干貨(5)單片機的上電復位故障用示波器檢測

ID:412156 · 發表于 2020-6-9 10:57

最近采用CY7C68013A芯片設計了一款產品，其實內部就是一個51單片機，控制USB通訊。在測試過程發現部分電路板上電后，電腦無法發現新USB硬件，也不提示無法識別，設備管理器也沒有UNKNOW DEVICE的提示。經過仔細排查懷疑內部的51單片機沒有工作。
排查了晶振，供電，IO腳等等之后都沒發現問題，最后懷疑是電路reset有問題。
根據芯片資料所述：VCC上升時間不能太快，至少需要200us。在使用無源晶振時，reset復位時間必須是在VCC達到3.0V后大約5MS。若是外部時鐘的加電復位時間大約為200us。
實踐5圖1.jpg

我們一般使用單片機的時候，硬件電路中的復位電路設計如下圖所示。此復位電路是針對低電平有效復位而言的，其中二極管是起著在斷電的情況下能夠很快的將電容兩端的電壓釋放掉，為下次上電復位做準備。

實踐5圖2.jpg

電容兩端的初始電壓為U0(一般情況下設為0V)，T時刻電容兩端電壓為UT。3.3V電壓設為VCC。

由流經電容的電流I和電容兩端的電壓變化關系式：I=C*dUt/dt

可以得到：I*dt=C*dU t

兩邊分別積分可以的得到：I*T=∫(0-1)C*dUt；即I*T=C*Ut−C*U0

（其中U0=0V），
   由VCC=UR+UT 可以得到公式：VCC=R1*(C*UT/T)+UT
對電容充電至0.9*VCC時完成復位，此時可以得出T=9*RC，T就是所需要的復位時間。根據自己電路中的參數計算出復位時間
T=900MS；
但實際過程中采用LOTO的OSCA02示波器的觸發功能，捕捉正常工作USB電路板上電時刻復位信號的波形狀態；如下圖所示（黃色為電壓VCC波形，藍綠色為復位信號波形）：

實踐5圖3.jpg

觀察波形狀態，正常USB電路板上電時，VCC上升時間為100US左右，RESET復位信號為500US。

實踐5圖4.jpg

無反應的USB電路板上電時，示波器捕捉的波形如圖5所示，VCC在100US可從0V上升到3.3V，而RESET復位信號上升時間持續400MS，而且一直達不到3.3V。

實踐5圖5.jpg

遇到此現象，使用示波器觀察上電復位波形和VCC電壓波形之間的延遲關系會很有幫助。當然使用USB 示波器在電腦上操作也很方便。檢查RESET管腳周圍的電阻和電容等有無虛焊、漏焊等失誤。這次故障應該是電容焊錯，換了一個電容就正常了，故障排除。

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