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音像一板成功——高速电路研发与设计典型故障案例解析张晶威 著
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章 硬件故障排查的方
1.1 硬件故障排查的“三板斧”
1.1.1 硬件故障排查的一看、二查和三板斧
1.1.2 案例1——PCI系统兼容问题及“三板斧”的流程
1.1.3 小结
1.2 现象整理
1.2.1 排故工作如何开展——制订试验计划
1.2.2 报告的误区
1.. 案例2——CPCI系统启动过程宕机,兼谈故障报告的误区
1.2.4 案例3——器件兼容替代引发内存数据错误,兼谈一份优质测试报告
1.2.5 小结
1.3 表象与本质的距离
1.3.1 案例2的解读
1.3.2 案例4——系统外设接入与VGA接口显示异常故障绑定
1.3.3 案例5——计算机VGA接口显示异常故障
1.3.4 小结
1.4 知行合一
1.4.1 故障排查中的思维方与理知识
1.4.2 适应自身的方法
1.4.3 非技术层面的困扰
1.4.4 故障排查的执行力
第2章 时钟电路的设计与应用
2.1 案例6——锁相环(PLL)输出时钟频率偏差超出额定值
2.1.1 项目背景及故障描述
2.1.2 故障分析思路
2.1.3 故障排及原分析
2.2 案例7——时钟锁定速度优化导致系统误码率提升
2.2.1 项目背景及故障描述
2.2.2 故障分析思路
2.. 故障排及原分析
2.2.4 小结
. 案例8——流耦电容误用致芯片输入时钟异常
..1 项目背景及故障描述
..2 故障分析思路
.. 故障排及原分析
2.4 案例9——板卡适配的故障,谈共同时钟的时序约束
2.4.1 项目背景及故障描述
2.4.2 故障分析思路
2.4.3 故障排及原分析
第3章 电源电路设计与应用
3.1 案例10——LDO输出滤波电容ESR配置不当致电源输出振荡
3.1.1 项目背景及故障描述
3.1.2 故障排及原分析
3.1.3 解决方案
3.2 案例11——模块输入引脚的驱动电流与电源使能控制信号
3.2.1 项目背景及故障描述
3.2.2 故障分析思路
3.. 故障排及原分析
3.2.4 小结
3.3 案例12——控制逻辑I/O配置与不同电源域漏电
从事硬件技术工作10余年,涉及计算机、通信、仪器仪表、工业、国防 等行业 ,并参与多项国j级、省级系统平台建设。近年来,主要从事云平台、边缘计算、异构计算系统设计工作。
第3章电源电路设计与应用本章阐述的电源电路案例包含以下两方面特征。
(1)案例以面向数字单板上的电源模块应用为场景,主要涉及LDO(LowDropOutregulator,低压差线稳压器)和VRM(VoltageRegulatorModule,电压调节模组)应用。一般而言,电源设计范围很广,包括反激变换器、正激变换器、半桥变换器、全桥变换器等开关电源,这些内容不在本书叙述的范围内,感兴趣的读者可以阅读相关书籍。
(2)案例以的视角向电源提出需求,同时检视自身硬件设计。本章包含因硬件电路设计错误而导致的电源平面故障(如3.3节所述案例12是硬件的责任范围)。
相应地,VRM(电源)视角是电源模块的设计,兼顾通用电源设计规范,并满足系统对电源提出的需求。精度、功率、效率、纹波与噪声(ripple/noise)、瞬态(transient)特、幅值/相位裕度、欠压/过压保护(UV/OV)、过流保护、调制模式、连续/断续电流工作模式……这些内容以一本专著来论述也是足够的。
1.关于LDO针对LDO应用,建议了解模块的拓扑结构,包括NPN型、PNP型、PMOS型、NMOS型等,因为其拓扑与LDO参数、应用场合是强相关的。
例如PMOS型LDO适合应用于较高输入、输出电压的场景,因为PMOS型LDO输入极为源极S,增加输入与误差放大器之间的压差VGS,有利于减小PMOS管的源极与漏极间的等效导通电阻Rdson,实现较低的管压降,从而进一步降低热损耗、提升效率,图3.1为PMOS型LDO反馈框图。
图3.1PMOS型LDO的反馈另外,使用PMOS型LDO,若输入电压过低,可能无法满足MOS进入饱和区的条件。
LDO参数中,效率、精度、压降、静态电流、热特、电源抑制比等参数,在设计中需要予以重点关注,同样适用于指导故障排查。3.1节将讲解一个LDO稳定的案例。
2.关于DCDC如前文所述,开关电源技术所涉及的内容是可以用专著论述的,硬件需要了解宏观的概念和参
数关系,包括:(1)三种基本拓扑及其调压原理,例如Cuk电路,SEPIC(SingleEndePiaryInductorConverter,单端初级电感转换器)电路等本质也是BuckBoost拓扑。
(2)在本书涉及的硬件电路范畴(计算机主板、通信单板、高端仪器主板等)中,同步开关电源(包含上、下MOS管的开关电源)更常见。
(3)电路中各元器件参数对纹波、效率、环路稳定、瞬态特等参数的影响。
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