ElektronIQ

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Diffamp

(und 3x4 Umschalter)

Funktion

Auf die Eingänge eines Oszilloskops sollen verschiedene Gruppen von Signalquellen umgeschaltet werden. Dazu ist es sinnvoll, die Massen der Signalquellen zu trennen. Auf der Diffamp-Platine befinden sich 12 einzelne Instrumentation Amplifier. Für ein Oszilloskop mit 3 Eingängen lassen sich 4 Gruppen umschalten.

Optionen und Alternativen

Die Platine enthält zwölf eigenständige Differenzverstärker, bestehend aus je einem Instrumentation Amplifier LT1167, BNC-Ein- und Ausgang und +/- Spannungsreglern. Die Platine kann zersägt und die Module einzeln genutzt werden. Zwischen den Modulen wird die Versorgungsspannung weitergereicht, sodass nur ein Versorgungsmodul bestückt werden muss. Über einen per DIP-Switch einstellbaren externen Widerstand lässt sich der Verstärkungsfaktor von 1 bis 10000 wählen.

Datum

Beginn des Projekts: März 2012

Status

Fertig zur Massenproduktion, Platinen liegen auf Vorrat in der ElektronIQ-Werkstatt.

Aufwand für Nachbau: Platine SMD-bestücken (2 Hiwi-Stunden), Gehäuse bauen (4 Hiwi-Stunden), Bestücken und Zusammenbau (6 HiWi-Stunden), Fehlersuche (2 HiWi-Stunden)

Entwickler

Jonas Matthias, matthias@iqo.uni-hannover.de

Anwender

ATLAS

Diffamp-Modul

Schaltplan

Layout

Layout (Oberseite)

Gehäuse

Ein geeignetes Gehäuse muss je nach Anwendungszweck gefunden werden. Die beiden BNC-Buchsen können auf der Unterseite der Platine montiert werden, sodass der DIP-Switch auf der Oberseite leicht zugänglich ist.

Bedienung

Über einen per DIP-Switch einstellbaren externen Widerstand lässt sich der Verstärkungsfaktor von 1 bis 10000 wählen. Für R = ∞ ist der Verstärkungsfaktor 1.

Mögliche Widerstandswerte und Verstärkungsfaktoren:

Ri Rges G G in dB Schalter i auf off
1 0 1
R2 22347 22846 3 5 2
R3 4990 5489 10 10 3
R4 1114 1613 31 15 4
R1 499 499 100 20 -
Ri Rges G G in dB Schalter i auf off
1 0 1
R2 5484 5489 10 10 2
R3 494 499 100 20 3
R4 45 49 1000 30 4
R1 5 5 10000 40 -

Zum selber Rechnen: r-calc.xls

Bilder

Kalkulation

…für einen Differenzverstärker aus einem einzelnen Modul

was wieviel E-Preis Preis Anmerkung
Leiterplatte 1x 3.50 € 3.50 € 1/70 von 244 €
Gehäuse 1x 5.30 € 5.30 € Hammond PSLA
BNC-Buchse 2x 1.80 € 3.60 € isolierte Einbaubuchse
XLR-Buchse 1x 0.70 € 0.70 €
PS-Stecker 1x 0.50 € 0.50 €
LT1167 1x 4,60 € 4.60 € Differenzverstärker
78L12 1x 0,20 € 0,20 € Spannungsregler
R, C, … 10x 0,02 € 0.10 € Kleinkram
Verschnitt 1.00 €
Summe 19.50 €

3x4-Umschalter

Schaltplan

Gehäuse

Ein minimales 19“-Gehäuse, das eine Höheneinheit hoch und 60 mm tief ist. Modell MGF44061 von Daub CNC Technik.

Zusammenbau

Nacheinander einen Funktionsgenerator an jeden Eingang anschließen und überprüfen, ob das Signal bei der richtigen Schalterstellung auf der richtigen Ausgangsbuchse anliegt und nicht verzerrt wird.

Bilder

Kalkulation

was wieviel E-Preis Preis Anmerkung
Leiterplatte 1x 35.00 € 35.00 € 1/7 von 244 €
Gehäuse 1x 27.00 € 27.00 € Daub MGF44061
BNC-Buchse 4x 1.50 € 6.00 € isolierte Einbaubuchse
BNC-Buchse 12x 1.80 € 21.60 € Print, gewinkelt
XLR-Buchse 1x 0.70 € 0.70 €
PSK-Stecker 12x 0.10 € 1.00 €
3×4-Umschalter 1x 1.80 € 1.80 € Lorlin
LT1167 12x 4,60 € 55.20 € Differenzverstärker
R, C, … 60x 0,02 € 1.20 € Kleinkram
Verschnitt 5.00 €
Summe 154.50 €

Meckerliste und Zukunftsideen

Was für die nächste Version zu tun ist: (:no:: verworfen, :Ok:: in Arbeit, :ok:: im Schaltplan, aber noch nicht im Layout, :OK:: erledigt)

  1. Status-LEDs für die Spannungsversorgung
  2. Eine Möglichkeit für einen “echten” Differenzverstärker mit drei getrennten Referenzpotentialen. Also drei Instrumentenverstärker. Eventuell als eigenes getrenntes Projekt.
  3. Eventuell als Stack statt als durchgehende Platine. Oberste Leiterplatte wäre dann ein Supply.
  4. Gleiches Format wie die Photodioden?
  5. Einen Folger, um kapazitive Lasten treiben zu können. Wobei schon 5m Kabel zu Oszillationen führen. (OP27-Folger mit Widerstand in der Rückpopplung und Widerstand in der Ausgangsleitung)
  6. Eine Endstufe, die 50 Ohm treiben kann
  7. Eingänge sollten 100k Pull-down gegen Messmasse haben.
  8. Eine Option für einen Tiefpass zwischen Instr. und Folger.
  9. TVS, oder Zenerdiode, um die beiden Massepotentiale nicht zu weit auseinander driften zu lassen