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【博客大赛】断开PCB板上2mm的GND连接,破坏了环路,也解决了BUG ...

2018-6-19 17:16 4420 3 7 分类: 汽车电子 文集: 技术经验分享
        做汽车导航产品也有些年了,主要做硬件工作,前装,后装,加装的产品都做过。人生的道路上有几个岔道口,关键时候的选择也就那几个。毕业时候,也有选择做射频的机会,也有做MCU的机会,但是最后选择了做多媒体硬件。当时的认识是多媒体产品复杂,自己可以多学点。如今,多少年过去了,当再遇到同样的选择的时候,自己可能不会再有当初那个初出茅庐的“勇气”了。多媒体导航有视频,音频,系统,涉及的模块又有蓝牙,GPS,收音机,MCU,天线,产品相对来说确实复杂,而一个公司往往不会在每个模块领域都会有一个专门的工程师。所以做硬件的你每个方面都要懂一些。很多时候如果在一个小公司基本都是一个硬件工程师负责一个项目,研发,实验,BUG的解决,量产,基本都是一个人完成。所以有时候很累。
      做技术的理论知识我们很多都在书本上学习过,然而当有问题“杀”过来的时候,你是否会理论联系实际,快速迎刃而解,正如毛主席说“学以致用”才是最关键的。
      前几年中途接手过别人做的一个车机项目。车机有AUX与USB功能。在车机的尾线上有AUX接口和USB接口,而且USB接口还支持手机快速充电。这基本是最基本的功能需求了。样机出来后,经过各种测试后,测试工程师反馈了一个问题给到我。车机在给手机充电的时候,播放AUX,在AUX模式会有比较大的杂音。如果拔掉USB线不给手机充电,单独播放AUX,就不会存在这个问题。有时候出现问题的时候别人对问题的描述容易使你走进“误区”。因为此时你大脑第一次接收到信息,自然会从文字语言展开联想,个人认为这是正常的。开始以为是手机的问题,发现换了几部手机问题依然存在;再怀疑是USB通信,在USB+与USB-上有数据通信,干扰到了AUX音频,但是断开UAB+与UAB-信号线,杂音还是存在,而且USB通信速率的干扰也不可能干扰到音频信号的频率范围。再排除可能是USB充电的时候充电电流过大,USB 5V电源线上的干扰,断开USB 5V电源,杂音没有了。以为找到问题了,心中一丝窃喜。开始研究USB 5V电源。查看PCB,发现USB 5V电源与AUX音频之间的距离挺远的,也不在相邻层。而且测量USB 5V 电源,也没有发现有干扰信号存在。此时坐下来静静想了一会,发现自己可能已经进入误区了。因为排查问题的时候已经把USB 5V电源都断开了,电源都没有了,自然任何干扰都不存在了。
     再仔细查看了一下硬件原理图。发现从接插件尾线AUX输入给车机后,接入了一个芯片BA3121F。因为中途接手的项目也没有仔细看这个芯片的规格书。立即查阅这个芯片的规格书,仔细阅读后,大概知道问题的根源了。
         BA3121F是一个隔离放大器,应该是GND没有隔离导致。因为当在手机顶部AUX转接线插入AUX孔连接到车机,手机尾部USB接口通过USB转接线接入车机的USB接口的时候,手机,车机,AUX音频线,USB转接线,在空中形成了一个闭合的GND环路,此环路我们在书本上不是讲过相当于一个天线吗?而天线在车机外面就相当于一个接收天线,外面稍微有一点干扰,天线接收到后就会耦合到AUX音频信号上,同时如果没有隔离,手机端的噪声也会通过传导耦合到音频信号上,导致AUX音频信号在车机里面经过功放放大后就会听到杂音了。在图纸上按照上述设想画了草图后,结合上述的分析开始确认电路的设计。事实果然如此,BA3121F有3个接地引脚,而我们的设计是没有区分全部都把这三个引脚接到GND,与USB的GND是同一个GND。
       

      查阅规格书后,将3脚输入GND改为AUX_GND,断开与4脚GND的连接,同时将AUX_GND与尾线AUX音频转接线里面的GND接到一起,经测试,杂音消除。
问题虽然解了,但是还是要不断总结:1.设计初还是要仔细阅读芯片规格书,不能盲目设计,基础很重要;2.平时在书本上学习的理论知识还是要学以致用,理论联系实际,快速定位问题,解决问题;3.技术还是要刨根问底,要知其然也要知其所以然 4.要善于联想总结,把自己学到的每个点联想起来,其实每个点都是有联系的。
   以上是自己的见解,有不对之处,还请交流指导。谢谢。
  
    
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文章评论 5条评论)

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book_shine 2018-6-21 09:10

笔架山下: 分析是有不对,这个不是因为天线效应引起的耦合,而且充电大电流,电流除了从usb口的gnd走,还会从没有断开的音频输入口的gnd走,因为音频线的信号源输出到音频 ...
分析的有道理,学习了,感谢!欢迎继续交流学习。

eeNick 2018-6-21 08:38

对已经有问题的车,看来只能通过尝试缩短线缆长度,或者增加屏蔽来消除噪声了?

arrow01 2018-6-21 08:37

我也是从家用音响转到汽车车载音响的,这类问题经常会遇到。原理图一般不会有太大问题,LAYOUT板的功力最为重要。

老树 2018-6-21 08:36

问题来了,1.这个放大器是谁选的?2.原理图画这么乱七八糟,连线从地符号中间穿过,没有评审吗?

笔架山下 2018-6-21 08:36

分析是有不对,这个不是因为天线效应引起的耦合,而且充电大电流,电流除了从usb口的gnd走,还会从没有断开的音频输入口的gnd走,因为音频线的信号源输出到音频芯片之间存在线阻,所以之间就产生了压降,这时候如果充电电流非恒定的话,那么必然在音频线间产生电压波动,也就是在音频芯片的输入引入了噪声,噪声放大后必然更为明显。这个问题的根本原因是gnd的处理。
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