一颗电容的沉重代价——记一次运放容性负载振荡事故

电器维修

看到论坛举办【翻车现场】的活动，心头一惊。翻车现场，不就是我一直以来的常态吗？搞研发，不是在翻车现场，就是在前往翻车的路上，终究难免一翻。区别只在于次数多寡。想做到不翻车，太难了，至少我还没修炼到那个境界。

提到翻车，论坛鼓励大家发照片，但由于涉及保密，我无法公开现场照片。不过，我可以脱密后，提炼出这次翻车的本质来。

经历过很多次翻车，每次原因各异，有的惨烈，有的危害不大。回想起来，至今仍心有余悸，如履薄冰。想必做研发的，都是这种战战兢兢的心态吧。

然而，有一次翻车让我久久不能释怀，印象极深。这次事故，让我背负了“业绩未完成最大祸首”的罪名，不仅被扣奖金，还在公司里流传着我的“翻车传说”。

事情过去多年了，为什么会翻车？先总结教训：

• 沿用前人电路，需仔细辨别和研究，不能照抄。
• 照抄的电路，需要精细测试，确认是否正常可用。
• 替换物料，需再次确认厂牌和型号，无误后再动手。
• 替换物料的设备，需重新进行完整测试，并记录变更情况。
• 仓库管理物料，不同厂牌需隔离，即使型号一样。
• 变更后的小批量生产，研发需到场确认。
• 设备出厂检测，要能测出潜在隐患。
• 研发人员绝不可麻痹大意。
  

这次翻车牵涉人员众多：主要“责任者”是接手的第四代产品研发人员。其他牵涉人员包括第一、二、三代研发、测试、仓库、销售、采购等。

造成的损失： 当年丢掉了市场最大的客户，造成恶劣影响，在行业内无法消除。对研发人员造成难以弥补的心灵创伤。

一、事故爆发与排查过程

有一款产品，代号“哈密瓜”，已在市场销售多年，销售额不错。历经三代研发，到第四代接手时，产品已稳定出货十余年，大家都以为高枕无忧。

第四代“哈密瓜”研发期间，销售人员辛苦拓展了行业内的大客户，设备在全国推开试用，市场局面大好。

突然某天，一封邮件层层转发，速度之快前所未见，直抵我眼前——设备某个参数一直跳动，不准，产品有问题。

接到问题后，我抓紧排查。想起前不久刚下发设计变更，采购说某颗芯片停产，没有同厂牌替代型号。会不会是变更出了问题？找到变更记录，确实变更之处会影响该参数。

但我又想，已经测试过了，未发现这个问题，怎么这次出去的都有问题？难道测试没测，放过去了？找测试人员询问，答复是有测试报告，未见异常，一切正常。

那问题到底出在哪里？

终于，问题设备从现场拆回。公司上上下下围成一圈，都看着我。我硬着头皮上电，一看现象，参数确实来回跳动。用示波器测试信号，发现正弦振荡。仔细看电路，电路没变，一直沿用老电路。那新换的芯片为什么会振荡？我立刻想到：运放的负载电容是有限的，会不会是这个原因？ 去掉电容，不振荡了。

那为什么变更测试时没发现？把之前 的测试设备找出来仔细比对，发现测试设备的芯片丝印和客户退回的设备芯片丝印不同。测试设备上是TI的运放2904，客户退回设备上是ST的2904。

继续追查，原来做设计变更时，从仓库取料，仓管人员把零散的TI 2904给了研发。而生产时，出的整盘是ST新料。TI的2904不振荡，ST的2904振荡。为什么会混在一起？因为物料合并时，仓库人员觉得是同一个型号，放在了一起。

二、追根溯源：盲目的抄“降龙十八掌”

既然存在隐患，追查电路来源。从第一代哈密瓜开始，就是这个电路。哈密瓜之前的电路呢？电路还是这个，但是电容写着NP（空贴）。

第一代到第四代的研发人员，一路照抄，而且抄错了，没有把NP空贴抄下来。就像降龙十八掌，传到后面，丢了很多招式，变成了降龙十七掌、降龙十六掌。

（约1.2倍）

交流/高频特性：C4 (100nF) 与 R4 (100K) 并联。这构成了一个低通反馈网络。转折频率

Hz。这意味着在 15.9Hz 以上，电容 C4 相当于短路，交流增益降为 1倍（单位增益缓冲器）。这种配置牺牲了带宽来换取高频稳定性，但单位增益配置恰恰是对容性负载最敏感的。不同厂牌的差异：TI的LM2904和ST的LM2904虽然型号相同，但开环输出阻抗（Ro）不同。ST的运放可能Ro更大，导致与C3形成的极点频率更低，附加相移更大，从而引发振荡。

整改方案：如何整改？图4中插入一个RISO电阻，使电路不至于振荡。

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