雙OPA和DAC傻傻搞不清楚?

作者 : Vinoo Narayanan,EDN

幾年前,我為需要測試的熱輻射感測器陣列開發驅動板,採用雙串列DAC設計。然而,DAC的類比輸出異常!我思來想去,徹夜未眠,判斷可能是DAC晶片本身的問題。當準備要換掉這顆晶片時,才發現,原來它不是DAC晶片……

幾年前,我為需要測試的熱輻射感測器陣列開發驅動板。串列多工的感測器輸出需要多步閉迴路校正方案,以改善感測器的不均勻性。

為了進行測試,我採用內建雙串列DAC的設計。我編寫了校正方案軟體程式碼,然後檢查其工作情況。我決定單獨查看DAC晶片及其工作,而不管其他元件。我將帶有DAC的板子連接到控制其工作的微控制器,為了驗證控制器的輸出,使用了一個示波器來監視到達DAC的串列訊號。檢查結果很好,滿足了DAC製造商設置的所有參數。

但是,DAC的類比輸出不正確。在啟動時,一個DAC通道的讀數是200mV,另一個讀數是5V。DAC接收到資料封包後,輸出讀數為0和5V。我懷疑自己忽略了一些軟體問題,於是花了整整一個下午的時間來研究校正方案,以及串列資料封包從控制器傳輸到DAC的細節。我還檢查了與DAC的連接和接線,沒有發現任何問題。

DAC晶片是一個新元件,我認為它不可能有問題。我拼命抓頭髮咬牙思索問題所在,仍是徒勞。無奈之餘,我只好暫時放棄努力,希望第二天能有一些新思路。

那天晚上註定無眠。我一直都清楚地瞭解串列資料封包傳輸是如何與DAC製造商資料表上的時序圖保持一致。電源檢查了,硬體接線檢查了,軟體也檢查了。還要檢查什麼呢?不管從哪個方面來說,DAC都應該正常工作,也許它根本就可能是一個有缺陷的晶片。我思來想去,一夜未眠,直到第二天早上我回到實驗室。

我從控制器上拆下DAC板並為其加電。DAC具有上電復位功能,可在啟動時將DAC輸出清零,但這一功能似乎不起作用。一個通道仍為5V,另一個通道仍約為200mV。當DAC從控制器接收到串列資料封包時,200mV的通道降至0V,另一個通道仍為5V。我再次檢驗串列資料封包資料,發現它是正確的。我又仔細檢查DAC的接線和串列連接,也沒有發現任何錯誤…看起來確實像晶片有故障。

不幸的是,我的元件似乎已經用完了,所以不能進行更換。一想到如果不儘快解決問題,我可能還會再遭受不眠之夜,我的心情瞬間down了下來。於是把我的零件倉翻了個底朝天,希望找到另一個晶片進行測試。哈,我箱子的角落還剩下最後一個DAC晶片。我激動地拿起元件,準備更換主機板上的晶片。這顆晶片是DIP,我用拔出器將可疑晶片從板子上取下來了。

當我仔細檢查晶片並將拔出器對準它時,我震驚地發現,已經褪色的元件號顯示這根本不是一顆DAC晶片,而是雙運算放大器(OPA)!我所做的一系列測試,原來用錯了元件!我一邊罵自己,一邊感謝幸運之神的垂念。我其他什麼也沒動,只是用力拔出了這顆雙運算放大器,換了正確的元件,然後接上控制器,一切都正常了。

正如莫非定律的所說的,「當你拆下用來固定大門的40顆螺絲釘的最後一顆時,才發現拆錯了門。」那天晚上我睡得很好。

編註:

作者犯的這個錯誤,遭到美國工程師讀者集體吐槽「自作自受」……

@merlin749 

一位不太將DAC和運算放大器混為一談的工程師讀者:無論從哪個方面,雙運算放大器的情況怎麼可能像DAC?我認為這兩種晶片相同引腳上的訊號根本不會相近。

@ Grant Smith 

我的技術支援研討會(包括元件級維修),總是從故障排除101開始。我的技術人員會在30分鐘內解決這個問題,並始終在嵌入塑膠處的引腳底部進行測量。首先檢查電源,然後檢查輸入,然後用儀錶在顯微鏡下檢查可能出現的走線短路。猜猜接下來怎樣?問題解決了。絕對不能在沒有證明正確的放過任何元件,否則將走上一條浪費數小時甚至數天時間而得不到結論的不歸路。作為工程師並不意謂著你比技術員更聰明,用愛因斯坦的話來說,就是「你上的學越多,需要忘記的東西也就越多」。推理不能替代正確的技術和科學的方法。

@ Worldpowerlabs

我之前也想到是這個原因。

@ David Ashton

我也犯過幾次類似的錯誤,有時候是放入了錯的IC,有時候是用錯誤的方式將IC放入插槽。這種問題的最大的問題是,你不能責怪別人,只能怪你自己。

(參考原文:DAC days, sleepless nights,by Vinoo Narayanan,EDN China Jenny Liao編譯)

 

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