本文是博樂老司機現身說法二則，為大家分享其在專案開發過程中趟過的坑和解決問題的辦法，希望對大家有所借鑑，千萬別掉進同樣的坑裡哦。

一、硬體測試堅決不給自己挖坑

近期智慧鑰匙開發專案中，針對 SPI Flash 進行訊號質量測試，發現通訊功能正常的SPI ，用示波器測得訊號質量很不理想，存在嚴重的過沖以及振鈴現象。

剛開始懷疑是匹配沒做好的原因，在源端串聯匹配各種阻值的電阻，對於過沖振鈴現象改善並不明顯。後來發現PCB佈線以及串聯匹配都沒什麼問題，只是測試方法不當導致從示波器得到的波形與實際訊號波形不符合。

下文詳細講述不同的測試方法對於測試結果的影響（以SCK時鐘線為例說明）。

測試方法一

示波器探頭帶夾子線（訊號+GND） + PCB飛線，如下圖1。

圖1：測試方法一

測試方法一測試得到的SCK時鐘線訊號如下圖2所示，可以看出訊號過沖很嚴重，有輕微的振鈴現象。

圖2 測試方法一測得SCK時鐘波形

測試方法二

示波器夾子線（只保留GND線）+ PCB不飛線（探針接觸），如圖3所示。

圖3 測試方法二

測試方法二測試得到的SCK時鐘線訊號如下圖4所示，可以看出訊號過沖有所改善，但是仍然存在振鈴現象。

圖4 測試方法二測得SCK時鐘波形

測試方法三

示波器探頭接地彈簧+ PCB飛線，如圖5所示。

圖5 測試方法三

測試方法三測試得到的SCK時鐘線訊號如下圖6所示，可以看出訊號過沖以及振鈴消失，但是時鐘SCK上升沿下降沿變緩，不是很理想（時鐘沿陡峭程度比較關鍵）。

圖6 測試方法二測得SCK時鐘波形

測試方法四

示波器探頭接地彈簧+ PCB不飛線（探針接觸），如圖7所示。

圖7 測試方法四

測試方法四測試得到的SCK時鐘線訊號如下圖8所示，可以看出訊號過沖以及振鈴消失，時鐘線SCK上升沿下降沿都比較理想。

圖8 測試方法四測得SCK時鐘波形

小結

測試高速訊號，特別是方波訊號，其上升沿以及下降沿很陡峭，測試的時候要避免PCB飛線，避免使用示波器探頭的長地線夾子，推薦使用接地彈簧。如圖9。

圖9：測試時避免使用示波器探頭的長地

測試點選取：選擇待測訊號以及最近GND進行測試，縮短地線可以避免因地線環造成的寄生電感以及寄生電容對測試產生的影響。

二、DC-DC加電壓，結果很嚴重？！

在除錯智慧鑰匙連續開鎖出現故障的問題排查過程中，為了對比模擬開關TS5A3166對於開鎖資料通訊的影響，嘗試短接模擬開關的輸入輸出腳，未曾想烏龍了一把，錯把DC-DC晶片輸入輸出短接了（兩者都是SOT23-5封裝）。

接下來一上電發現直流電源出現短路提示，意識到電源系統短路了。DC-DC部分電路如下圖1。

圖1：DC-DC部分電路

那麼問題來了，DC-DC輸入輸出連在一起，換句話說就是DC-DC輸出端加電壓，為什麼會造成電源晶片燒燬呢？

如上問題要從DC-DC晶片的內部結構說起，如下圖2所示為TI公司DC-DC轉換器TPS562201內部結構框圖。

可以看出該電源晶片輸出端SW為兩個功率管，當在輸出端SW引腳加上電壓（輸入VIN懸空的情況下），如下圈出的功率MOS管會受到反向電壓。而功率管的正向耐壓至少到幾十伏，反向耐壓只有5V以下，所以在輸出腳增加電壓容易造成輸出埠的功率管燒燬，造成電源系統短路。

圖2：TPS562201內部結構框圖

這裡列舉常用的NPN型三極體9013說明問題，從如下表格1可以看出發射極到基極擊穿電壓只有5V，其他的三極體以及MOS管都是類似的，反向耐壓很小。

其他廠商的DC-DC轉換器也是同樣的道理，這裡以XL1509為例簡單說明下。其內部結構框圖如下圖3，同樣的可看到輸出端有一顆功率管，顯然在其輸出端增加電壓會導致內部功率管燒燬。

其實不僅僅是DC-DC晶片輸出端加電壓會燒燬晶片，其他電源轉換器也會有類似的問題。例如LM7812這類三端穩壓器，在輸出端加電壓同樣會造成晶片燒燬。如下圖4為LM7812內部結構框圖，同樣的可以看到輸出端是有一個電晶體的，如果在輸出端增加電壓，就造成了電晶體承受了反向電壓而燒燬，最終致使晶片功能不正常。

圖4：LM7812內部結構框圖

最後建議，設計DC-DC電源轉換電路時，要注意增加對於輸出端的保護。如果對於壓降要求不是很嚴格，可以再DC-DC輸出端串聯一個二極體，防止方向電壓造成器件損壞。

作者：博樂

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