Messvorrichtung

Eine Fotozelle mit 0,5 nF Kapazität soll innerhalb 5 ns umgeladen und der Strom gemessen werden. Soweit so gut. Nur der Messaufbau ist — haarsträubend: Zwei Demoplatinen generieren den Spannungssprung bzw. messen den Strom. Mit einigem Abstand zum Messobjekt. Funktioniert immerhin, aber ist natürlich suboptimal.

Die richtige Lösung ist es, entweder die Demoplatinen mechanisch eng an das Messobjekt (von 12×12 mm Größe) zu platzieren oder die Demoplatinen nachzubauen. Da ohnehin eine Platine erforderlich erscheint, fällt die Entscheidung wohl auf letzteres, auch um ein Backupsystem behalten zu können.

Eagle-Entwurf⚓

Schaltplan

interaktiv
Flachseite
Hochseite

Platinenlayout

Eagle4-Dateien
Hm, mit dem Quellwiderstand von 50 Ω sind 0,5 nF mit Zeitkonstande τ = R∙C = 25 ns umgeladen. Der Quellwiderstand darf demnach höchstens 10 Ω betragen! Ob damit der THS3491 noch stabil arbeitet? Und den Strom zu liefern vermag?

Der Platinenentwurf ist so gestaltet, dass der Signalfluss linear von links nach rechts geht, der vorhergehende Mäander wurde zugunsten einer größeren Platine und der Parallelschaltung von bis zu 4 THS3491 aufgegeben. Das Testobjekt befindet sich exakt in Platinenmitte. Signalführende Zuleitungen sind kapazitätsarm mit extra weit abgesetzten Masseflächen (via Signal-Klasse) angebunden. Die Stromversorgungsleitungen sind mit Kondensatoren entkoppelt und damit HF-mäßig wie Masseflächen zu behandeln, dadurch unkritisch. Zur Stromversorgung habe ich mittlerweile weit verbreitete RJ45-Stecker vorgesehen, da SubD mittlerweile ausstirbt. Da ist kein Ethernet und kein Telefon anzustecken!

Die Kunst des Hochfrequenz-Entwurfs⚓

Eine Platine für eine Hochfrequenzanwendung (> 100 MHz) zu entwickeln ist nichts für Anfänger und auch nichts für Autoplace und Autoroute. Denn der Schaltplan verrät nicht, wie Bauelemente anzuordnen sind und wo Trennstege hinsollen. Häufig wird spezielles, teures Platinenmaterial eingesetzt, obwohl das übliche FR4 nicht soo schlecht ist. Bisweilen wird sogar auf Lötstopp verzichtet, weil das wieder Verluste macht. Dazu eine Bildersammlung von einem Satellitentuner (nur 2 GHz).

TODO: Bilder von einem LNB (10 bis 12 GHz).

Lötarbeit⚓

Erst mal die SMD-Bestückung mittels Lötpaste, Pastenschablone und Heizplatte. Wie man sieht, wird wohl professionell im Reinraum gelötet, denn hier sieht man überall Staub herumliegen.

Das Gehäuse wurde aus Kupferblech 0,5 mm dick per Wasserstrahl zugeschnitten, die Umrandung angelötet (dadurch wird die Platine tragendes Teil des Gehäuses), Trennstege eingelötet und die gefiederten Deckel aufgesteckt. Dabei zeigte sich, dass die hohe Wärmeleitfähigkeit des Kupfers eher ungünstig für die Verarbeitung ist, es längt sich deutlich beim Löten und führt zu Verwerfungen. Außerdem ist eine Klarlack-Lackierung angeraten, damit das Gehäuse sich nicht alsbald dunkel verfärbt. Besser ist verzinntes Messingblech, und es darf auch etwas dünner sein.

CAD-Dateien, 3D-Ansicht