Mein erstes Platinenlayout!

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Dominique
Stammgast

#1 erstellt: 16. Dez 2005, 01:53

Hallo,

Bin neu hier und ich hoffe, dass Ihr mir nicht gleich böse seid, wenn ich jetzt schon mit den ersten dummen Fragen komme!

Aber habt Mitleid, schließlich ist man einfach als Hobby-Bastler immer ganz ungeduldig, endlich die Sachen zu bauen und auszuprobieren...

Auf einer Lochrasterplatine funktioniert mein Mikrofonvorverstärker ja schon ganz gut, aber nun würde ich doch ganz gerne eine Platine davon machen und SMD Teile benutzen! Da es mein erster Platinenentwurf überhaupt sein wird, und er nicht gleich eine Enttäuschung sein soll, möchte ich gerne wissen, ob das Layout ok ist oder Ihr Verbesserungsvorschläge habt.

Der Schlatplan ist hier:

http://soundfonts.free.fr/micamp3.gif

Ist kaum mehr als ein nichtinvertierender 2-Kanal op-amp (Im Schlatplan der Übersichtlichkeit halber nur 1 Kanal), 1 Kondensatoren pro Kanal, um die Stromversorgung für das Mikrofon vom Amp zu trennen, ach ja, und ein TLE2426 plus "Noise reduction" Kondensator (nicht im Schaltbild), um eine geteilte Stromversorgung aus einer Batterie herzustellen (mal sehen, vielleicht auch 2 3V Batterien, auf jeden Fall ist damit die Masse immer ziemlich genau in der Mitte)

Es wäre schön, wenn auch etwas "schnellere Amps" darauf stabil wären, speziell habe ich den LT6234 im Auge, der trotz geringem Rauschen nur 1,2mA pro Kanal verbraucht. (Ist mir wichtig, weil mein Mic-Amp ja für unterwegs ist!) Der läuft nämlich mit SOIC to DIP Adapter überhaupt nicht auf meinem Lochrasterprototyp.

Platinenentwurf 1 (habe mal nen "Star-Ground" probiert)

http://soundfonts.free.fr/micamp3_pcb.gif

Platinenentwurf 2 ( Versuch mit Massefläche, Massepunkte an denen die größten Ströme auftreten habe ich versucht nah zueinander zu legen)

http://soundfonts.free.fr/micamp3_pcb2.gif

Wäre froh, wenn jemand Rückmeldung geben könnte!
Grüße,
Dominique

PS. Ich erwarte natürlich keine vollständige Analyse! Vor allem bin ich noch unsicher was die Masse angeht, ich möchte wie gesagt gerne, daß auch etwas schnellere op-amps funktionieren!

Ultraschall
Inventar

#2 erstellt: 16. Dez 2005, 21:25

Hallo Dominique,

Dominique schrieb:

Es wäre schön, wenn auch etwas "schnellere Amps" darauf stabil wären, speziell habe ich den LT6234 im Auge, der trotz geringem Rauschen nur 1,2mA pro Kanal verbraucht. (Ist mir wichtig, weil mein Mic-Amp ja für unterwegs ist!) Der läuft nämlich mit SOIC to DIP Adapter überhaupt nicht auf meinem Lochrasterprototyp.

Du hast Dir ja schon ganz schön spezielle Typen ausgesucht. Scheinst ja schon etwas Ahnung zu haben. (Wobei, wofür müssen die OPVs so schnell sein?)

Aber mal ganz dumm gefragt, das die Normalgehäuse und die SMD-Gehäuse sozusagen spiegelbildlich in der Belegung sind, ist Dir nicht entgangen ?

Oder gilt die Aussage nur für den einen Typ der nicht funktioniert ? Alle anderen in SMD auf den Adapter gehen dann ? Oder wie ? Ist leider nicht so eindeutig von Dir beschrieben.

Dominique
Stammgast

#3 erstellt: 17. Dez 2005, 02:07

Hallo Ultraschall, danke für die Antwort!

Ultraschall schrieb:

Du hast Dir ja schon ganz schön spezielle Typen ausgesucht. Scheinst ja schon etwas Ahnung zu haben. (Wobei, wofür müssen die OPVs so schnell sein?)

Müssen eigentlich garnicht schnell sein,
aber diejenigen, die am besten meinen Anforderungen (Geringer Stromverbrauch, geringes Rauschen, am liebsten auch noch geringe Offsetspannung) entsprechen, sind etwas schneller. Wenn sie anstattdessen langsamer und stabiler wären, wäre mir das eigentlich lieber.

Ultraschall schrieb:

Aber mal ganz dumm gefragt, das die Normalgehäuse und die SMD-Gehäuse sozusagen spiegelbildlich in der Belegung sind, ist Dir nicht entgangen ?

Das verstehe ich nicht ganz! Meinst Du in meinem Platinenlayout ist die Pinbelegung falsch?

Ultraschall schrieb:

Oder gilt die Aussage nur für den einen Typ der nicht funktioniert ? Alle anderen in SMD auf den Adapter gehen dann ? Oder wie ? Ist leider nicht so eindeutig von Dir beschrieben.

Sorry, wenn ich mich mißverständlich ausgedrückt habe!
Ich hatte einige schnellere op-amps, so auch den LT6234 (die op-amps gab's eben nur in SMD), mit so einem Adapter probiert, weil meine Platine für DIP-Gehäuse gedacht war. Aber einer (der schnelleren Amps (übrigens: die hatten in etwa 60 bis 400MHz Bandbreite) machte beim Betrieb Nebengeräusche, die anderen sagten garnix, wohingegen alle Standard-Audio op-amps prima funktionierten: NE5532, OPA2228, LT1124, Max412

Ob die flinken op-amps nun auf meinen Platinenentwürfen laufen werden?

Grüße,
Dominique

Ultraschall
Inventar

#4 erstellt: 17. Dez 2005, 12:24

EIne Sache noch, ehe ich wieder auf die Pinbelegung eingehe.

Deine Abblockkondensatoren sind lt. Schaltplan extrem klein. Ich würde zu den kleinen noch mindestens 100 besser 220...470µ parallel schalten. Eventuell gibt es dann schon weniger Probleme. Weil nur aus einen Akku(Innenwiderstand!) + Pseudomasse, das gibt bestimmt Probleme.

Zur Pinbelung SMD/ DIL: Schaue Dir die noch mal beide genau im Datenblatt an und wenn man sich dann überlegt, das der eine IC (DIL) oben drauf sitzt und der andere unten (und damit zum oberen gespiegelt wird) wird aus der im Datenblatt gleich aussehenden Pinbelegung plötzlich eine gespiegelte.

In der Praxis mit Adapter hängt das aber auch noch davon ab, ob das SMD IC sozusagen oben oder unten auf den Adapter aufgelötet ist.

Mag jetzt alles etwas verwirrend klingen, aber man muß sich das erst einmal selbst richtig in Ruhe zu Gemüte ziehen, dann leuchtet das ein.

Im übrigen finde ich optisch die erste Leiterplatte schöner.
Wobei, wenn man zehn Leute ein und die gleiche Schaltung auf Leiterplatte bringen lassen würde, würden zehn verschiedene Platten rauskommen.

Schaut man bei Dir jetzt auf die Kupfer und Bestückungsseite unten ?

Dominique
Stammgast

#5 erstellt: 17. Dez 2005, 13:15

Hallo,

Ja, ähem, ich habe einfach die Empfehlungen für den großen Abblockkondensator ignoriert und mein bisheriger Lochrasteraufbau hat (mit den normalen OP-AMps) trotzdem gut funktioniert.
Eigentlich möchte ich auch welche benutzen in der nächsten Version, aus Platzmangel eher nur kleine, vielleicht 10uF X5R, die nehmen nicht so viel Platz weg. Muß ich noch irgendwo reinzwängen. Meine Ganze Platine soll möglichst klein sein. Ich sollte mit 4cm x 2,5cm hinkommen und die Batterien will ich gleich auf die Rückseite der Schaltung packen. (Typ CR2032 mit 210mAh)

Ich würde ja gerne wissen, wie man die notwendige Größe dieser Kondensatoren berechnen kann, ich stelle mir vor, daß es mit dem Innenwiderstand der Spannungsquelle und dem Stromverbrauch der Schaltung zu tun hat. Meine Schaltung verbraucht im Moment 6mA Gleichstrom, und 0,2mA Wechselstrom (für das Signal), also brauche ich bestimmt keine 100uF.

SMD/DIL: Ach, klar, jetzt verstehe ich! Aber so ein Spiegelproblem hat sich für mich nicht ergeben, weil auf meinem Adapter der SMD chip oben sitzt!

"Schaut man bei Dir jetzt auf die Kupfer und Bestückungsseite unten ?"
Ähm, ja man schaut auf die Kupferseite und da muß ich ja auch die SMD Bauteile auflöten.

Zu dem Platinenlayout:
Ich dachte wirklich, man könnte sehen, ob die Entwürfe gut oder schlecht sind, oder welcher besser ist.
Vielleicht sollte ich beide bauen und ausprobieren? Oder erstmal den einen, wenn der nicht so gut funktioniert, dann erst den anderen!

Im Moment warte ich noch auf eine Lieferung mit Teilen und Platinenmaterial und wenn sie da ist, will ich am liebsten sofort loslegen!

Viele Grüße,
Dominique

Ultraschall
Inventar

#6 erstellt: 17. Dez 2005, 13:27

Berechnen tut das eigentlich niemand den ich kenne, ist mehr so eine Erfahrungssache.
Außerdem altern Akkus und Batterien sowieso, als steigt deren Innenwiderstand. Und von der unteren Grenzfrequenz und der Speisespannungsunterdrückng der ICs ist das dann auch noch abhängig.

Bei reichelt gibt es irgendwelche Miniatur oder Subminiaturelkos. Die sind wirklich klein. Vielleicht kanst Du die oben neben den Batterien plazieren.

Dominique
Stammgast

#7 erstellt: 17. Dez 2005, 19:13

Ja klar, die Parameter sind nicht so leicht zu bekommen, aber wenn ich meine Schaltung immernoch kleiner machen möchte, wäre es doch schön zu wissen, ob meine Bauteile ausreichen aber z.B. nicht 10-fach überdimensioniert sind!
Wegen der größeren Kondensatoren: Es gibt sogar keramische Kondensatoren in SMD 1206 Bauart mit 100uF und 6,3V max. Spannung. Ich überleg's mir nochmal

Auf jeden Fall danke für Deine Antworten!
In meiner Umgebung habe ich leider keine Gleichgesinnten, und da tut es gut, wenn man mit anderen Bastlern "sprechen" kann!

Und wenn doch noch jemand irgendwelche Verbesserungsvorschläge zu meinem Platinenlayout hat würde ich mich freuen!

Grüße,
Dominique

zucker
Inventar

#8 erstellt: 17. Dez 2005, 20:30

Berechnen tut das eigentlich niemand den ich kenne, ist mehr so eine Erfahrungssache.

Doch Lothar, Du kennst einen.

Allerdings nur für Siebelkos der Endstufe.

Für Dominique,

Ich würde ja gerne wissen, wie man die notwendige Größe dieser Kondensatoren berechnen kann

C = 2.8 x I / Ubrumm

Die 2.8 kommen vom Gleichrichter und benennen die Sperrbeanspruchung einer Diode x Sicherjeitsfaktor 2.

Bsp.:
Trafo 20V~ x 1.4142 = 28.28V=

Möglichkeit der U Erhöhung im Leerlauf von 10% als Sicherheitsaufschalg:

Trafo 20V~ x 10% = 31.11V=

Trafo unter Vollast mit möglichem U Einbruch von 10%:

Trafo 20V~ x 0.1 = 25.45V=

Sperrbelastung einer D:

1.4 x 31.11V = 43.55V max.
1.4 x 25.45V = 35.63V min.

Benötigter I 500mA

Graetzschaltung = 2 Ventile (Gleichrichter pro Zweig)
500mA / 2 = 250mA pro Diode als mittlerer Gleichrichterdurchlasstrom.

Gewünschte Ubrumm bspw. max 5% der U samt I Belastung von 500mA im min der U.

C = (2.8 x 500mA) / (0.05 x 28.28V)
C = 1.4 / 1.414
C = 990µF im Mittel

Für Umax und Umin entstehen Abweichungen.
Für I Änderungen entstehen ebenfalls Abweichungen.
Für geringere Brummspannungen entstehen ebenfalls Abweichungen.

U Festigkeit des C:
1.4142 x Umax (43.55V) = 61.5V als absoluter Sicherheitsaufschlag.

Ist der Ri des Trafo sehr gering, dann gibt es weniger Spannungsspitzen oder -einbrüche. In dem Moment können die Sicherheitsaufschläge von +/- 10% geändert werden.

Ultraschall
Inventar

#9 erstellt: 17. Dez 2005, 22:20

zucker schrieb:

Berechnen tut das eigentlich niemand den ich kenne, ist mehr so eine Erfahrungssache.

Doch Lothar, Du kennst einen.

Allerdings nur für Siebelkos der Endstufe.

Aber nicht für die Elkos bei Batteriebetrieb und ab welcher Größe die dann nicht mehr zur Selbsterregung führen.

(Kleine private Frage: Wieso bist Du eigentlich Bäcker geworden, wo Du doch offensichtlich solche eine Freude am Rechnen hast ?
Ich habe zwar auch keine Abneigung dagegen, stehe eher neutral dazu. Wenn man jemand zusieht der das extrem gut kann (Habe solche Leute erlebt die einen locker extreme Sachen vorgerechnet haben), ist das als ob man einen super guten Karatekämpfer zusieht. Wie das flutscht und schnell geht, man hat Mühe mit den Augen und dem Geist zu folgen. Ist schon stark.
Aber hier ist ausprobieren, der weniger steinige Weg

Verzeiht mir da meine Faulheit. (Außerdem selbst wenn man da drüber eine Weile nachdenken würde, wie es zu berechnen ist und es dann machen würde, ausprobieren geht da doch trotzdem noch schneller.)

zucker
Inventar

#10 erstellt: 17. Dez 2005, 22:34

Ersemal - Das Passwort heißt Franzi dunkel oder Köstri.

Ernsthaft - die Elektonik ist nur mein Hobby, der Konditor muß halt die Kohle dafür herbei schaffen. Das ist halt eben ein Ausgleich, wie andere vielleicht segeln gehen.

Was die Elkos und die Siebung angeht - sicher wird das bei Batt-betrieb oder auch einer Vorstufe mit 50mA ohne große Berechnung gehen. Er fragte aber halt nach einer Formel und eine Formel alleine ist immer etwas wenig. Es muß halt auch der Zusammenhang bekannt oder min in Erfahrung gebracht werden. Und wenn halt jemand fragt, dann gebe ich für meinen Teil gerne eine ausführliche Antwort, weil ich eben weiß, wie schwer es ist eine Auskunft zu erhalten. Im Laufe der Zeit haben sich eben auch Zusammenhänge erklärt.

Fällt mir gerade ein - Batt Betrieb und Elkos? Was will er da sieben oder glätten? Eine saubererer Spannungsversorgung gibt es doch gar nicht.

Ultraschall
Inventar

#11 erstellt: 17. Dez 2005, 22:39

Gennwort Köstri

Innenwiderstand von kleinen Knopfzellen beachten. Der ist hier wahrscheinlich ein oder das Problemchen.

zucker
Inventar

#12 erstellt: 17. Dez 2005, 22:41

Ri mehr oder weniger - Effekt dürfte nur der weniger oder mehr I sein. Die Glättung und der Brumm haben doch damit nix zu tun.
Oder wie siehst Du das?

Ultraschall
Inventar

#13 erstellt: 17. Dez 2005, 22:56

Es ging ja auch nicht um den Brummm, sondern um die Ursachenerkundung warum die Schaltung mit dem einen IC nicht ging. Eventuell hat der weniger Speisespannungsunterdrückung.
Wäre zumindest eine Möglichkeit. Dann würden die Elkos helfen.
Im drittem Beitrag war von Nebengeräuschen die Rede, die ein OPV macht. Könnte Schwingen durch Verkopplung über die Speisespannnung sein. Oder eben Lochrasteraufbau ?
Die fertige Leiterplatte wird es ja dann zeigen.

Ich mache jetzt für heute Schluß.

Schönen Abend noch (und denke kurz vorm Einschlafen nicht immer über Schaltungen nach

)

[Beitrag von Ultraschall am 17. Dez 2005, 22:58 bearbeitet]

Dominique
Stammgast

#14 erstellt: 18. Dez 2005, 01:40

Das war ja fast wie im chat! Schade, daß ich nicht da war!

Danke für die Elko Dimensionierungs Veranschaulichungen, Zucker! Die kann ich gut gebrauchen, wenn ich demnächst einen Verstärker baue. Ich weiß nur noch nicht, ob so eine Art gainclone, diesen simplen class-D amp ein paar threads weiter oder einfach einen op-amp mit... vielleicht einer Gegentaktendstufe? Irgendwas einfaches jedenfalls... sorry, ich komme vom Thema ab!

Ich denke schon, daß bei einer Batteriespeisung Kondensatoren hilfreich sein können, jedenfalls, wenn man relativ schlappe Batterien hat (hoher Innenwiderstand) und vergleichsweise viel Strom zieht. Je nach Batterietyp sollen die dann sogar Brummen! (Wenn jemand das nachlesen will, suche ich die Quelle raus)
Irgendwie habe ich so ein Gefühl, als ob so eine Batterie mit hohem Innenwiderstand nicht so gerne Strom mit hohen Frequenzen (wie Audio) liefert, wenn man noch dazu strommäßig an Ihre Grenzen geht, aber das mag eben nur ein Gefühl sein!?

Ich kenne mich in der Theorie da nicht so aus, aber im Grunde gibt es bestimmt Artikel irgendwo im Netz über Dimensionierung von Batterieversorgungen. Ich werde mal danach suchen!

So jetzt gehe ich aber schlafen!
Viele Grüße,
Dominique

zucker
Inventar

#15 erstellt: 18. Dez 2005, 14:49

Ave Bubens,

Ich denke schon, daß bei einer Batteriespeisung Kondensatoren hilfreich sein können, jedenfalls, wenn man relativ schlappe Batterien hat (hoher Innenwiderstand) und vergleichsweise viel Strom zieht.

genau das wollte Ultra auch zum Ausdruck bringen. Leider hab ich nämlich nicht den ganzen Fred gelesen und deshalb die Berechnung der Elkos als Sieb- und Ladekapazität am Netztrafo durchgegeben - mein Fehler.

Den Ri kannst Du messen und zwar anhand der Leerlaufspannung und dem Zusammenbruch auf die Klemmspannung. Das Voltmeter muß dazu aber einen hohen Ri haben, weil der sonst wiederum die Batt als Verbraucher belastet.

U = I / (R Last + Ri)

Die Formel mußt Du dann etwas umstellen, so wie benötigt.

Wenn Du 3V hast, 7mA ziehen willst, dann ist der Last-R = 428 R groß. Hat der Ri einen Wert von bspw. 30R, dann sinkt die Klemmspannung um etwa 0.2V ab oder die Batt müßte 3.22V liefern können.

Der Ri des Elko legt sich parallel zum Ri der Batt. Er wäre in dem Fall gegenüber der Batt das passive Glied. Im Zusammenhang mit der Last wird aber der Ri des Elko mit dem Ri der Batt zur aktiven Quelle.

Du schriebst oben von 210mA/h. Da weiß ich nicht so recht, wie man das einordnet. Für meinen Teil würde ich so denken:
Kurzschluss und 3V / 210mA = 14.28R Ri.
Das sagt aber eigentlich (sofern es überhaupt richtig ist) nichts über die Entladekurve aus.
Sieh doch mal im "Hifi Wissen" nach. Da hat es einen Fred über Batterien und deren Ladekapazitäten. Möglicherweis gibt es da solche Entladekurven.

Rein logisch würde ich nun den Ri oder ESR heißt das wohl bei den Elkos in Erfahrung bringen wollen und zudem die Ladung des Elkos ausrechenen.
Ein bissel Lektüre darüber habe ich, nur wo. Wenn es also sehr drückt, dann such ich danach. Vielleicht hat aber auch jemand auf Anhieb etwas parat.

Ob es sinnvoll ist das zu berechnen - ver veiß

Etwas anderes fiel mir aber auf. Wenn ich nicht irre, dann funktionieren die OPV erst ab 3V. Möglicherweise sind die 3V der Batt und die Absenkung der Klemmspannungen dann zu wenig für die OPV.
Mach doch mal 2 Flachbatt a 4.5V dran und sieh, ob es geht.

Dominique
Stammgast

#16 erstellt: 19. Dez 2005, 01:29

Hallo!

Ich habe sogar mal ein Datenblatt so einer Batterie gehabt... liegt wohl irgendwo in den Tiefen meiner Festplatte

Also, den Innenwiderstand krieg' ich schon raus, aber ich bin mir nicht sicher, was ich dann damit mache.
Aber ich überlege noch ein bißchen in den nächsten Tagen. Ist nicht ganz so eilig! Erst wenn das Platinenmaterial kommt, will ich sofort losbelichten, -ätzen, -löten... :-)

Wegen der Versorgungsspannung von OPVs:
Ist total unterschiedlich! Manche brauchen sogar nur 1,5V, andere mindestens +-5V...
Daran lag's bei mir nicht!

So, bin schon wieder spät dran!
Vielen Dank für all die Infos!
Bis bald,
Dominique