Gerador de forma de onda de baixo custo (0 - 20 MHz): 20 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

RESUMO Este projeto surge da necessidade de se conseguir um gerador de ondas com largura de banda maior que 10 Mhz e distorção harmônica menor que 1%, tudo isso com baixo custo. Este documento descreve o projeto de um gerador de onda com largura de banda acima de 10 MHz, que produz: formas de onda senoidal, triângulo, dente de serra ou quadrada (pulso) com uma distorção harmônica abaixo de 1%, ajuste do ciclo de trabalho, modulação de frequência, saída TTL e deslocamento Voltagem. Também é apresentado o projeto de um contador de freqüência.

Etapa 1: Lista de peças

Esta é a lista de peças principais. A parte principal, MAX 038, é uma parte descontinuada, mas ainda pode ser comprada. Está anexado um orçamento aproximado.

Etapa 2: PCB feita

Prepare o PCB para a serigrafia. É um PCB de dupla face. O processo escolhido é químico, então a primeira coisa que temos que fazer é a serigrafia do layout com máquina a laser, e depois do processo químico. Primeiramente, começamos com os layouts no formato JPG, por se tratar de uma placa de circuito impresso dupla face, teremos que virar o circuito impresso para fazer a serigrafia dos dois lados, pois usaremos uma máquina a laser. por este motivo o PCB deve ter exatamente o mesmo tamanho que o layout ou pelo menos um dos tamanhos, (dependendo da direção em que viramos o PCB). Depois de cortar o PCB com as medidas exatas (também é possível ajustar o layout no PCB), o PCB é pintado com tinta spray acrílica preta. (deve ser pintado pelo menos um dia antes) O PCB deve ser colocado no canto superior esquerdo, (o ponto 0, 0 da máquina deve estar exatamente neste ponto) porque quando viramos o PCB, tem que ser exatamente no mesmo lugar para que os furos coincidam. As dimensões do layout são: 207,5 mm X 52 mm.

Etapa 3: PCB Feita (Serigrafia)

Serigraph. A máquina a laser eliminará a tinta nas partes onde é necessário que o ácido ataque. Os parâmetros da máquina a laser para este processo são: Velocidade 60. Potência 30. Pontos de resolução 1200, mood Raster. Precisamos fazer o processo duas vezes em ambos os lados da placa de circuito impresso, para remover a tinta corretamente.

Etapa 4: PCB feita (remoção de vestígios de tinta)

Remoção de vestígios de tinta. Após o processo anterior, ainda existem vestígios de tinta e devem ser removidos antes do processo ácido, mas após a retirada do PCB da máquina a laser é necessário aguardar pelo menos uma hora para secar. Para isso, usamos um solvente suave como a terebintina ou uma substância substituta. Depois de limpar o PCB, ele deve ter a aparência da imagem

Etapa 5: PCB feito (ataque ácido)

Ataque ácido Para este processo precisamos do ácido e de outro produto para iniciar a reação e fazer o processo mais rápido. O necessário para este processo pode ser adquirido em loja eletrônica. Em geral, o ácido utilizado é o ácido clorídrico mais água, vendido nos supermercados como um produto mais limpo (ácido muriático). Quanto maior a concentração, mais rápido será o processo. Além do ácido, precisamos, como dissemos antes, de um produto acelerador. O melhor é o perborato de sódio vendido em lojas de eletrônicos e em supermercados como produto para branquear roupas (pelo menos na Espanha), outro produto é a água oxigenada, mas precisa de um alto nível de concentração.

Etapa 6: PCB feita (restante remoção de tinta)

Restante remoção da tinta Após o processo ácido removemos o restante da tinta, usando um solvente forte.

Etapa 7: Esquema do gerador de forma de onda

Etapa 8: Montagem do gerador de forma de onda. 1

Primeiramente temos que perfurar o PCB e começamos a soldar os componentes. Devemos prestar atenção ao fato de que é uma placa de circuito impresso dupla face, por isso possui vias para conectar os dois lados e a maioria dos componentes são soldados pelos dois lados neste circuito. Podemos ver isso nas fotos. A colocação dos componentes é como as imagens mostram. As resistências de 100K, o chip 1 (amplificador operacional), os condensadores associados ao chip 1 e o potenciómetro de 220K, constituem o ajuste do duty cycle, útil apenas para inclinar a onda. Este circuito pode gerar alguma distorção, por isso geralmente é comutado para o solo através da chave SW3. (Tipo chave ON-ON). Se não o usarmos podemos eliminá-lo, lembrando de ligá-lo ao aterramento.

Etapa 9: Montagem do gerador de forma de onda. 2

O capacitor de 1uF não é polarizado, (ver explicação do circuito 3.2.1). O conector da seleção de faixa é conectado a uma chave rotativa, na qual o pino do conector conectado ao resistor 4K7 é conectado ao pino comum (A) da chave. Esta chave rotativa é configurada para quatro interruptores, deixando um livre (seleção de alta frequência, 27pF). Como é comentado na explicação do circuito, a capacidade do parasita pode limitar a largura de banda. Neste projeto existem capacidades parasitas devido ao uso de transistores para a comutação dos capacitores, então a frequência máxima atingida é de 10MHz, mas se quisermos ultrapassar esse limite é apenas necessário desconectar o capacitor 27pF ou usar um menor obtendo uma largura de banda acima de 20MHz. O outro conector é para digitar a seleção da forma de onda. Temos que definir a chave rotativa para comutação 3 O pino 5V é conectado ao pino comum da chave rotativa (A) e A0 e A1 aos pinos 1 e 2, deixando o pino 3 livre. O MAX038 é um componente não listado, mas é possível comprá-lo. Não é recomendável comprá-lo na China porque, embora seja mais barato, não funciona.

Etapa 10: Montagem do gerador de forma de onda. 3

O conector BNC é para a saída TTL. As pontes p1 e p2 substituem os resistores de 47 ohms, pois o conector BNC possui esta impedância implementada. O pino positivo do capacitor eletrolítico é conectado na pegada quadrada. Eles são colocados de acordo com a imagem. O potenciômetro de 1K serve para controlar o nível de saída da forma de onda. O potenciômetro azul de 4k7 controla o ganho, a fim de escolher o nível de saída máximo.

Etapa 11: Montagem do gerador de forma de onda. 4

A chave SW5 comuta a tensão de deslocamento para Zero. O potenciômetro 4K7 é usado para alterar a tensão de deslocamento. A ponte p3 e o furo que fica acima e um amplificador operacional funcionam como um seguidor de circuito, para enviar o sinal ao contador de frequência.

Etapa 12: Montagem do gerador de forma de onda. 5

Nesta foto podemos ver o correto posicionamento dos amplificadores operacionais.

Etapa 13: Esquema da fonte de alimentação

Etapa 14: Montagem da fonte de alimentação 1

O layout tem as dimensões de: 63, 4 mm X 7, 9 mm.

Etapa 15: Montagem da fonte de alimentação 2

Os componentes são colocados como podemos ver na imagem.

Etapa 16: Montagem da fonte de alimentação 3

Os fios não marcados fornecem tensão a um led de diodo, a fim de saber quando o gerador é ligado.

Etapa 17: Caixa de Estrutura

A estrutura é feita em contraplacado de madeira de 5mm. O design foi feito com o programa Rhinoceros de Zoe Carbajo. É medido com uma máquina a laser. É necessário adicionar tolerâncias no projeto, para que as diferentes partes se encaixem perfeitamente. Vai depender do material. Foi anexado um pedaço de papel adesivo de alumínio (normalmente usado em encanamentos) para conectar ao aterramento as partes metálicas dos potenciômetros e as chaves. Esse aterramento é unido ao papel de alumínio através do conector BNC de entrada FM.

Etapa 18: Montagem de PCB e caixa de estrutura 1

Foi anexado um pedaço de papel adesivo de alumínio (normalmente usado em encanamentos) para conectar ao aterramento as partes metálicas dos potenciômetros e as chaves. Esse aterramento é unido ao papel de alumínio através do conector BNC de entrada FM.

Etapa 19: Montagem de PCB e caixa de estrutura 2

A seguir podemos ver a localização do transformador, um conector para o fio de alimentação e uma chave. Esses dois últimos componentes foram obtidos de uma fonte de alimentação de um computador. Os dois pinos de 0V do secundário do transformador, devem ser unidos, pois nossa alimentação requer um ponto de potência intermediário. Eles vão conectados ao aterramento (pino do meio do conector) O aterramento da fonte de alimentação também deve ser conectado ao aterramento da fonte de alimentação

Etapa 20: Forma de onda concluída e funcionando

Quarto prêmio no concurso Build My Lab