第13章

更新时间:2025-12-25 06:06:11

工业环境试测成功的消息,像一阵风似的吹遍了学校的电子工程系。林舟和张弛回到实验室时,桌上已经摆好了系里老师送来的鲜花,连公告栏里都贴上了他们的测试报告摘要。

可两人并没有沉浸在这份喜悦里。从工厂回来的路上,林舟就一直盯着笔记本电脑里的测试数据,眉头始终没有舒展过。张弛坐在旁边,看着他一脸凝重的样子,忍不住问道:“都已经达标了,你还在愁什么?”

“你看这里。”林舟把电脑屏幕转向他,指着一组标注着“高温段输出电压漂移值”的数据曲线,“我们的电路在40℃以下的工况里,电压漂移控制在±0.5mV以内,完全符合工业级标准。但温度超过40℃之后,漂移值就开始缓慢上升,到45℃时,已经达到了±1.2mV。”

张弛凑近看了看,满不在乎地摆摆手:“才1.2mV而已,离大赛规定的±5mV上限还差得远呢。而且工厂那边也说了,这个数值完全能满足他们的使用需求。”

“可这不是能不能满足需求的问题。”林舟的声音里带着一丝执拗,“外公的手稿里写过,优秀的精密电路,追求的是零漂移。现在的漂移值虽然在合格范围内,但它意味着我们的电路设计,还有一个隐藏的漏洞没有补上。”

周明远教授恰好推门进来,听到两人的对话,脚步顿了顿,走过来俯身看向电脑屏幕。他的手指在触控板上滑动,将数据曲线放大,目光落在40℃到45℃的那段上扬区间上,脸色渐渐变得严肃起来。

“你们忽略了一个关键因素——温漂。”周教授的声音不高,却像一记重锤,敲在了林舟和张弛的心上,“差分放大电路的核心是差分对管,而半导体元件的参数,会随着温度变化而变化。温度越高,参数漂移越明显,这就是漂移越明显,这就是温漂。你们之前的动态补偿和电磁屏蔽,都针对的是外部干扰,却没考虑过元件本身的温度特性。”

这番话点醒了林舟。他猛地想起,在工业环境试测时,电路板上的差分对管温度最高,几乎和环境温度持平。当时只想着抗干扰,却没意识到,这些核心元件的温漂,才是隐藏在数据背后的最大隐患。

“那该怎么解决?”张弛的语气里终于没了之前的轻松,“我们总不能在电路板上装个空调吧?”

“装空调不现实,但我们可以设计温度补偿电路。”周教授指着数据曲线,“温漂分为零点漂移和增益漂移,你们的电路主要是零点漂移。我们可以在差分对管的发射极,并联一个热敏电阻,利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性,来抵消差分对管的参数漂移。”

林舟眼睛一亮,立刻翻出外公的手稿。果然,在手稿的最后几页,就画着温度补偿电路的原理图,旁边的批注写着:“热敏电阻选型需与差分对管的温度系数匹配,否则补偿效果适得其反。”

“可是,我们怎么确定热敏电阻的温度系数?”张弛皱起眉,“不同型号的热敏电阻,温度系数差别很大,而且我们手里的差分对管, datasheet 上只给了常温下的参数,高温下的温度系数并没有标注。”

“这就要靠你们自己测了。”周教授指了指实验室里的高低温试验箱,“把差分对管放进试验箱,模拟40℃到45℃的温度区间,测出它的电流放大系数β值随温度变化的曲线,然后根据这个曲线,去匹配对应的热敏电阻。”

说干就干。两人立刻把差分对管从电路板上拆下来,小心翼翼地焊接到测试夹具上,然后放进高低温试验箱。林舟负责设定温度参数,张弛则守在万用表前,记录不同温度下的β值。

试验箱的温度缓缓上升,从40℃到41℃,再到42℃……万用表上的数值不断变化,张弛的笔尖在记录本上飞快地划过,连眼睛都不敢眨一下。

“温度40℃,β=120;41℃,β=123;42℃,β=126……”张弛念着数据,林舟则在电脑上绘制曲线,“温度每升高1℃,β值增加3,这个温度系数很稳定。”

“稳定就好。”林舟松了口气,“这样我们就能精准匹配热敏电阻了。”

根据测出的温度系数,两人很快选定了一款负温度系数的热敏电阻——这种电阻的阻值会随着温度升高而减小,刚好能抵消差分对管β值随温度升高而增大的趋势。

接下来就是设计温度补偿电路。林舟把热敏电阻并联在差分对管的发射极电阻两端,然后在电脑上进行仿真。仿真结果显示,加入热敏电阻后,45℃时的电压漂移值,从原来的±1.2mV,降到了±0.2mV,直接提升了一个数量级。

“太完美了!”张弛看着仿真曲线,激动地拍了下桌子,“这下就算温度升到50℃,我们的电路也能稳如泰山!”

林舟却没有急着庆祝,他把热敏电阻焊接到电路板上,然后将整个电路板再次放进高低温试验箱,进行实测。

试验箱的温度升到45℃,林舟按下电源开关,示波器屏幕上的波形稳定如初,万用表显示的输出电压漂移值,牢牢锁定在±0.2mV。

周教授看着屏幕上的数值,满意地点了点头:“这才是真正的工业级水准。记住,做电子电路,永远不要满足于‘合格’,要追求‘极致’。那些隐藏在数据里的问题,往往是提升电路性能的关键。”

林舟看着电路板上闪闪发光的热敏电阻,心里忽然明白了外公那句话的含义。优秀的电路设计,从来不是一蹴而就的,而是在一次次发现问题、解决问题的过程中,不断打磨,不断完善。

而这一次,他们从数据里揪出的温漂问题,不仅让电路性能更上一层楼,更让他们对精密模拟电路的理解,又深了一层。