Beginn des Projekts: Februar 2018
Eine Serie mit 10 Leiterplatten wurden hergestellt.
Hanna Lina Pleteit, Kai-Martin Knaak
VLBAI (Etienne Wodey)
Auf der Leiterplatte können verschiedene Operationsverstärkerschaltungen mit bis zu vier Operationsverstärkern aufgebaut werden. Für jeden Operationsverstärker stehen jeweils verschiedene Möglichkeiten der Rückkopplung bereit und einer ist speziell für die Anwendung in Filterschaltungen (z.B. Sallen-Key) ausgelegt. Jeder Operationsverstärker kann eine getrennte Masse benutzen und die Ein- und Ausgänge können frei kombiniert werden. Die Spannungsversorgung stellt im default-Fall +/- 12 V bereit (andere Spannungen sind evenfalls möglich, siehe Varianten), mit denen alle Operationsverstärker versorgt werden.
Die Spannungsversorgung kann auch andere Ausgangsspannungen liefern, wenn die variablen Spannungsregler dementsprechend bestückt sind.
Der Verpolungsschutz funktioniert
1. Supply der Platine
In der Bestückung (selbe wie im Schaltplan) eine Spannungsregelung auf 12 V inklusive Verpolungsschutz, Dioden gegen Latch-Up, Glättung und Power-On-Leuchtdiode. Die Spannungsregelung gibt im Betrieb ca. +11,98 V und -12,18 V.
2. Sallen-Key-Filter
Ein einfacher aktiver Tiefpass erster Ordnung in Sallen-Key-Topologie für 15,9 kHz. Der Schaltplan ist wie auf der Leiterplatte zu sehen mit zwei 10 kΩ Widerständen und zwei 1 nF Kondensatoren realisiert. Die Frequenzkennlinie des Tiefpasses konnte leider nicht mit dem Spektrumanalysator aufgenommen werden, da dieser nicht genügend Spannung liefert, aber unten ist ein Oszilloskopbild bei 15,9 kHz zu sehen. Das Eingangssignal von 1 V wurde ziemlich genau um 3dB abgeschwächt.
3. Komparator
Der Komparator erzeugt ein Rechteckssignal.
4. Integrierer
Der Integrierer wurde mit einem 20 kΩ Widerstand und einem 220 nF Kondensator bestückt. Verbindet man seinen Eingang mit dem Ausgang des Rechteckssignals erhält man ein Dreiecksignal am Ausgang. Dieser einfach Dreieckssgenerator hat einen sehr starken Offset, welcher das Dreieckssignal mit der Zeit in den positiven Anschlag des Operationsverstärker steuert. Um dies zu kompensieren ist ein 2,2 µF Kondensator vor den negativen Eingang geschaltet, der DC-Anteile der Eingangsspannung herausfiltert. Zusätzlich ist die negative Rückkopplung hochohmig (1 MΩ) mit Masse verbunden, damit Ladungen abfließen können. Dies alles führt zu einem relativ symmetrischen Dreieckssignal (siehe Bild)
5. Potenzierer
Der Potenzierer bedient sich der exponentiell ansteigenden Kennlinie der vor den negativen Eingang geschalteten Diode. Da der Eingangsstrom des Operationsverstärkers einen starken Einfluss auf die Funktionsfähigkeit hat, muss ein Operationsverstärker mit MOSFET am Eingang (z.B. TL081) gewählt werden, da dieser einen verschwindet geringen Eingangsstrom im pA-Bereich hat. Die Verstärkung des Operationsverstärkers ist exponentiell bis zu einer Eingangsspannung von ca. 350 mV (siehe Bild unten). Dann geht der Operationsverstärker in den negativen Anschlag.
was | wieviel | E-Preis | Preis | Anmerkung |
---|---|---|---|---|
Leiterplatte | 1x | ??.?? € | € | 1/n von XXX EUR |
Gehäuse | 1x | ??.?? € | € | |
* | ?x | ??.?? € | € | … |
R,C | ??x | 0.02 € | € | Bauform 0805 |
Bestückung | ??.00 € | bei SRM | ||
Verschnitt | ?.?? € | |||
Summe | € |
Was für die nächste Version zu tun ist: (: verworfen, : in Arbeit, : im Schaltplan, aber noch nicht im Layout, : erledigt)