一点心得：谈谈研发过程中的灵异现象

作为中国大陆教育出来的科技从业者，特别是研发工程师，可能大部分都和我一样，是无神论者，因为整个教育的大环境就是那样的。

我坚信科技是第一生产力，相信科学研究和实验会拨开迷雾厘清问题，相信这个世界上没有无因的果。

可是，随着研发工作的持续和深入，慢慢的，会碰到越来越多的“灵异现象”。

在遭遇的当下，任凭怎么用心努力排除万难，你会发现问题犹如被一种看不见摸不着的不可控力所操纵，那些bug属于超自然的存在，反科学反理性，完全超出自己的认知。

这个时候，相信绝大多数从业者会对自己产生怀疑，会对这个世界产生怀疑——根本没有所谓的科学，科学的尽头是神学，不然牛顿怎么会到最后信了上帝呢？

所以，我们可以在网络上看到越来越多的程序员，在写完程序，实际运行之前，要烧香拜佛；有越来越多的RD，在项目实际面世前要请一些“大师”过来驱邪正气，以保证自己的工作不受鬼神打扰。这似乎逐渐成了一种风气，盲从者越来越多。

但是，作为一个有着十几年电子研发经验的工程师，我可以负责任地告诉你：或许在别的领域有超自然现象存在，但至少在我所处的嵌入式系统的研究领域，没有灵异现象。所有的异常，都有原因，也都能找到原因。

实际上，科学研究和内心信仰并不冲突，很多出色的科研人员，并不是唯物主义者。但是，这并不影响科学研究中认真地求证。

远的不说，就拿我这几天碰到的meter开机会RESET这件事来说。过程和解决方法在一个“优秀”研发工程师的苦——可能又是堆栈惹的祸和一个“优秀”研发工程师的乐——原来是电源惹的祸有详细的叙述，如果你有兴趣的话，可以去看看，不看也可以，我简单描述一下现象，不影响这篇文章的阅读。

过程是这样的：

2019.1.2：

元旦放假回来第一天，我收到台湾同事（测试工程师）的消息，说我设计的一款meter在开机的时候不正常，有2种表现情况，并给我发了视频，看了不同的表现。而且几台meter表现都一样。

从视频可以判断出，异常的时候，meter复位了。于是我拿上手头的样品，这个样品和台湾测试的样品都是同一批试产出来的，而且台湾是几台都表现一样，可以排除个别差异。

可是，我试了几百次，异常现象根本无法重现。

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2019.1.3:

忙了大半天，下午无意中继续测试meter，发现异常现象经常出现，且概率大于60%。

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同样的meter，同样的人，同样的电池/同样的电源供应器，前后2天的结果截然不同。

说这是灵异现象似乎不为过：一定是出问题的时候，有怪力乱神出现，肯定不是设计问题，不然一整天测试几百次不出现怎么解释？！！！

这时，平庸的研发肯定会把锅甩给灵异现象，就此结案。但是，我不是“平庸”的RD啊！！最后我找到了原因，是电源的瞬态响应问题，使用的LDO（低压差线性稳压器）在瞬间电流变化时，会下跌，导致MCU复位。

本着打破砂锅问到底的精神，我仔细考虑了一下问题所在。

为什么2号测试不复位，3号测试一直复位？？？

所有的测试对象，人员，条件几乎都一样，但是结果不同。用科学的眼光来看，结果不同，一定过程不同，有差异。那么，这两天的差异到底在哪里呢？仔细回忆一下，差异在温度。

1.2号元旦后第一天上班，办公室4天没有进人，整个建筑物温度低，再加上空调不给力，到了中午室温只有10℃，我被冻得提前回家取暖了，下班前在京东下单买了个取暖器；

1.3号取暖器收到，加上空调的配合，室温在20℃以上。

我在上海，测试工程师在台湾，也有温度差异：台湾此时温度在20℃以上。

当然，温度不同，相对湿度也不同。有时候，湿度低的时候人体会有静电累积，操作仪表时会ESD放电，也会导致meter复位。不过在这个案例中，不是静电问题。

为什么温度不同会导致表现不同呢？

首先，在LDO输出电流变化的时候，输出电压是会波动的：

但是，没有不同温度下波动的影响。

根据meter的表现，可以推断温度越高，这个波动越大。但是datasheet里面并没有具体描述，但我们可以根据其他温度特性来推导。

我们来看看所使用的LDO的参数：

LDO的输出电压和温度有关，且温度系数有正有负。

不过，这个只和LDO的稳态输出有关，我们要看瞬态响应。

这个是LDO的Dropout Voltage vs Output Current关系：

从里面可以看出，温度越高，压降越大，这和电路内部的特性有关。稳态下是这样，瞬态响应也是差不多的，温度越高，压降越大。

再从LDO本身的功率消耗和不同温度下的关系：

可以看出，在VIN相同的情况下，温度越高，消耗的功率越大，也就是输出的电压越低（更多的功率消耗在LDO本身）。

从以上曲线关系来看，LDO的特性都是温度越高，输出特性越差，所以可以肯定瞬态响应性能也会变差。

哈哈，在我几乎放弃进一步研究的时候，发现了一个算是有直接关系的图表，负载瞬态响应和温度依赖性：

可以看出，温度越高，下跌越大。

那么，除了减小瞬间电流突变幅度以外，有没有别的办法来解决这个因为LDO瞬间响应特性差得问题呢？

有的。我们来看看负载电容的特性：

可以看出，负载电容越大，输出特性越稳定。

这个电容有一个要求，就是ESR(等效电阻）要小，否则在低温状态下可能引起震荡。当然，根据经验，也不可能非常大，比如放个2200uF，输出肯定能稳，但是上电瞬间充电电流过大，极有可能损坏LDO本身。

下面这幅图是原来CL只有20uF时，没有修改程序，同时大电流输出的瞬间下跌，跌幅接近2V：

如果把负载电容改为220uF，则跌幅只有0.2V，改善还是非常大的。所以，在成本允许的情况下，增大滤波电容也能显著改善问题，这就要看整个产品的性价比定位了。

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好了，看了以上这些，你还相信在电子研发的过程中，真的有灵异现象存在吗？

作为一个合格的RD，必须详细研究所用元件的datasheet，对元件特性了如指掌，这样才能拨开迷雾见月明，让那些所谓的“灵异现象”统统破灭！！

科技改变生活，科技消除研发过程中的牛鬼蛇神，哈哈~~

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参考文献：Seiko Instruments Inc. S801XX datasheet

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