Générateur de formes d'onde à faible coût (0 - 20 MHz) : 20 étapes (avec images)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

RÉSUMÉ Ce projet est né de la nécessité de se doter d'un générateur d'ondes avec une bande passante supérieure à 10 Mhz et une distorsion harmonique inférieure à 1%, le tout à un prix de revient bas. Ce document décrit une conception d'un générateur d'ondes avec une bande passante supérieure à 10 MHz, qui produit: des formes d'onde sinusoïdales, triangulaires, en dents de scie ou carrées (impulsions) avec une distorsion harmonique inférieure à 1 %, un ajustement du rapport cyclique, une modulation de fréquence, une sortie TTL et un décalage Tension. Il est également présenté la conception d'un fréquencemètre.

Étape 1: Liste des pièces

Ceci est la liste des pièces principales. La pièce principale, MAX 038 est une pièce abandonnée, mais elle peut toujours être achetée. Il est joint un budget approximatif.

Étape 2: PCB fabriqué

Préparez le PCB pour la sérigraphie. C'est un PCB double face. Le procédé choisi est un procédé chimique, donc la première chose à faire est la sérigraphie du tracé avec une machine laser, et après le procédé chimique. Tout d'abord, nous commençons par les tracés au format JPG, du fait qu'il s'agit d'un PCB double face, nous devrons retourner le PCB pour faire la sérigraphie des deux côtés, car nous allons utiliser une machine laser. pour cette raison le PCB doit avoir exactement la même taille que le layout ou au moins une des tailles, (selon le sens dans lequel on retourne le PCB). Après avoir coupé le PCB avec les mesures exactes (il est également possible d'ajuster la disposition au niveau du PCB), le PCB est peint avec de la peinture acrylique noire en aérosol. (il doit être peint au moins un jour avant) Le PCB doit être placé dans le coin supérieur gauche, (le point 0, 0 de la machine doit être exactement à cet endroit) car lorsque l'on retourne le PCB, il doit être exactement au même endroit afin de faire coïncider les trous. Les dimensions de la disposition sont: 207, 5 mm X 52 mm.

Étape 3: PCB fabriqué (sérigraphie)

Sérigraphie. La machine laser éliminera la peinture dans les pièces où il faut que l'acide attaque. Les paramètres de la machine laser pour ce processus sont: Vitesse 60. Puissance 30. Points de résolution 1200, Raster d'humeur. Nous devons faire le processus deux fois des deux côtés du PCB, afin d'enlever la peinture correctement.

Étape 4: PCB fabriqué (retrait des traces de peinture)

Suppression des traces de peinture. Après le processus précédent, il y a encore des traces de peinture et elles doivent être enlevées avant le processus acide, mais après avoir sorti le PCB de la machine laser, nous devons attendre au moins une heure pour qu'il sèche. À cette fin, nous utilisons un solvant doux tel que la térébenthine ou une substance de substitution. Une fois que nous avons nettoyé le PCB, il doit apparaître comme celui de l'image

Étape 5: PCB fabriqué (attaque acide)

Attaque acide Pour ce processus, nous avons besoin de l'acide et d'un autre produit afin de démarrer la réaction et d'accélérer le processus. Le nécessaire pour ce processus peut être acheté dans un magasin d'électronique. En général, l'acide utilisé est l'acide chlorhydrique plus eau, vendu en grande surface comme un produit plus propre (acide muriatique). Plus la concentration sera plus rapide sera le processus. Outre l'acide, nous avons besoin, comme nous l'avons dit précédemment, d'un produit accélérateur. Le meilleur est le perborate de sodium vendu dans les magasins d'électronique et dans les supermarchés comme un produit pour blanchir les vêtements (au moins en Espagne), un autre produit est l'eau oxygénée, mais il nécessite un niveau de concentration élevé.

Étape 6: PCB fabriqué (reste la suppression de la peinture)

Décapage des restes de peinture Après le processus acide, nous enlevons le reste de la peinture à l'aide d'un solvant puissant.

Étape 7: Schéma du générateur de forme d'onde

Étape 8: Assemblage du générateur de forme d'onde. 1

Tout d'abord, nous devons percer le PCB et nous commençons à souder les composants. Nous devons faire attention au fait qu'il s'agit d'un PCB double face, il a donc des vias pour connecter les deux côtés et la plupart des composants sont soudés des deux côtés dans ce circuit. On peut le voir sur les photos. L'emplacement des composants est comme le montrent les images. Les résistances de 100K, la puce 1 (amplificateur opérationnel), les condensateurs associés à la puce 1 et le potentiomètre de 220K, constituent le réglage du rapport cyclique, utile juste pour incliner l'onde. Ce circuit peut générer une certaine distorsion, pour cela il est généralement commuté à la masse via l'interrupteur SW3. (type interrupteur ON-ON). Si nous ne l'utilisons pas, nous pouvons l'éliminer en n'oubliant pas de le connecter à la terre.

Étape 9: Assemblage du générateur de forme d'onde. 2

Le condensateur de 1uF n'est pas polarisé, (voir explication du circuit 3.2.1). Le connecteur de la sélection de gamme est connecté à un commutateur rotatif, dans lequel la broche du connecteur attaché à la résistance 4K7 est connectée à la broche commune (A) du commutateur. Ce commutateur rotatif est réglé pour quatre commutateurs, en laissant un libre (sélection haute fréquence, 27pF). Comme il est commenté dans l'explication du circuit, la capacité parasite peut limiter la bande passante. Dans cette conception il y a des capacités parasites dues à l'utilisation de transistors à la commutation des condensateurs, donc la fréquence maximale atteinte est de 10MHz, mais si on veut dépasser cette limite il faut juste déconnecter le condensateur 27pF ou en utiliser un plus petit obtenir une bande passante supérieure à 20MHz. L'autre connecteur sert à saisir la sélection de forme d'onde. Nous devons régler le commutateur rotatif sur 3 commutation. La broche 5V est connectée à la broche commune du commutateur rotatif (A) et A0 et A1 aux broches 1 et 2, laissant la broche 3 libre. Le MAX038 est un composant non répertorié, mais il est possible de l'acheter. Il n'est pas recommandé de l'acheter en Chine car bien qu'il soit moins cher, il ne fonctionne pas.

Étape 10: Assemblage du générateur de forme d'onde. 3

Le connecteur BNC est pour la sortie TTL. Les ponts p1 et p2 remplacent les résistances de 47 ohms, car le connecteur BNC a cette impédance implémentée. La broche positive du condensateur électrolytique est connectée dans l'empreinte carrée. Ils sont placés selon l'image. Le potentiomètre de 1K sert à contrôler le niveau de sortie de la forme d'onde. Le potentiomètre bleu du 4k7 contrôle le gain, afin de choisir le niveau de sortie max.

Étape 11: Assemblage du générateur de forme d'onde. 4

Le commutateur SW5 commute la tension de décalage à zéro. Le potentiomètre 4K7 est utilisé pour changer la tension d'offset. Le pont p3 et le trou qui se trouve au-dessus ainsi qu'un amplificateur opérationnel fonctionnent comme un suiveur de circuit, afin d'envoyer le signal au fréquencemètre.

Étape 12: Assemblage du générateur de forme d'onde. 5

Sur cette image, nous pouvons voir le placement correct des amplificateurs opérationnels.

Étape 13: Schéma d'alimentation

Étape 14: Assemblage de l'alimentation 1

La disposition ont les dimensions de: 63, 4 mm X 7, 9 mm.

Étape 15: Assemblage de l'alimentation 2

Les composants sont placés comme on peut le voir sur la photo.

Étape 16: Assemblage de l'alimentation 3

Les fils non marqués alimentent en tension une diode LED, afin de savoir quand le générateur est allumé.

Étape 17: Boîte de structure

La structure est réalisée en contreplaqué pièce de bois de 5mm. Le design a été réalisé avec le programme Rhinoceros de Zoe Carbajo. Il est équipé d'une machine laser. Il est nécessaire d'ajouter des tolérances dans la conception, afin de faire que les différentes pièces se joignent parfaitement. Cela dépendra du matériel. Il a été fixé un morceau de papier aluminium adhésif (généralement utilisé en plomberie) afin de relier à la terre, les parties métalliques des potentiomètres et des interrupteurs. La masse est reliée au papier d'aluminium via le connecteur BNC d'entrée FM.

Étape 18: Assemblage du PCB et du boîtier de structure 1

Il a été fixé un morceau de papier aluminium adhésif (généralement utilisé en plomberie) afin de relier à la terre, les parties métalliques des potentiomètres et des interrupteurs. La masse est reliée au papier d'aluminium via le connecteur BNC d'entrée FM.

Étape 19: Assemblage du PCB et du boîtier de structure 2

Dans la suite on peut voir l'emplacement du transformateur, un connecteur pour le fil d'alimentation et un interrupteur. Ces deux derniers composants ont été obtenus à partir d'une alimentation électrique d'un ordinateur. Les deux broches de 0V du secondaire du transformateur, doivent être jointes, car notre alimentation nécessite un point d'alimentation milieu. Ceux-ci sont connectés à la terre (broche du milieu du connecteur) La terre du fil d'alimentation doit également être connectée à la terre de l'alimentation

Étape 20: Forme d'onde terminée et fonctionnelle

Quatrième prix du concours Build My Lab