与电容有关的开发教训

1：ADC按键

以下是某平台提供的标准原理图：

功能很简单，就是通过分压进行ADC采集。标准应用是没什么问题。但我们因为需求原因需要把一个按键拉到长距离传输数据。如上图绿色虚线部分。长度大约30M x 2。

当按下S5的时候，CPU会误报S6按下的值，并且和S5来回切换，一段时间后才消失。断开绿色虚线，一切正常。

在KEYADC网络和GND之间加0.1uF电容没太大效果，在PCB上R48靠近绿色虚线和GND之间加0.1uF效果明显，CPU不再误报。

原因：当S5按下的时候,AVCC---->R46---->R47---->GND有电流变化，产生的电压变化，经过长的绿色虚线，产生谐振。从高速信号原理看，这个电压变化已经是高速型号，来回在线的两端反射。加了电容之后，吸收谐振或者高速型号反射值。

教训：若要外引按键，需要在靠近PCB的两端接上电容，去谐振。并且实践证明高速信号是相对的，跟传输路径长度和信号带宽有关。（这里是外接线和开关按下带宽）

 

2：USB热拔插

做了一个USB HUB小模块，在主板上电后，插入小模块导致主板CPU重启，主板USB供电电路和USB模块如下：

     

PS为电源管理的电压，VCC-5V为主板输出USB供电电压。VCC5V_USB为USB小模块的输入电压。

在插入USB小模块时，测量了VCC-5V和PS电压，均出现电压下滑到一定值，这个直接原因导致主板CPU重启。去掉C61后，重启由必然变成概率性，后续发现是U4不符合datasheet描述(坑爹的国产假货)，动态负载效果很差，更换了替换型号后，拔插没有再出现主板CPU重启，此时C61并没有焊接回去。经测试工程师多次拔插USB模块，会导致无法识别USB。查看USB模块，发现USB芯片损坏。查看其datasheet，芯片最高承受电压6V。可以断定是拔插过程产生机械抖动使电压超过6V，多次实验会导致USB芯片损坏。换一块新的USB模块，并焊接上C61。USB模块再也没有损坏，但是主板CPU会有1%左右的概率重启。可以推断是C61的容值选取和U4的动态负载能力有关，更换C61为4.7uF，多次拔插一切正常。

原因：电源动态带负载能力与热拔插产生的机械抖动假负载之间矛盾。若受供电一端没有电容，则会因为机械抖动产生的电压击坏电路。若受供电一端电容太大，会把供电端的电源芯片电压拉下，因为在一定频率下，电容越大，产生的负载阻抗越小，负载越重。

教训：对于热拔插，在供电一端可接受范围内尽可能加大电容，并确认电源动态带负载能力。受供电端在保护电路留好足够余量的前提下，折中选择电容大小。