Generador de formas de onda de bajo costo (0 - 20 MHz): 20 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

RESUMEN Este proyecto surge de la necesidad de conseguir un generador de ondas con un ancho de banda superior a 10 Mhz y una distorsión armónica inferior al 1%, todo ello a un precio reducido. Este documento describe un diseño de un generador de ondas con un ancho de banda superior a 10 MHz, que produce formas de onda sinusoidal, triangular, de diente de sierra o cuadrada (pulso) con una distorsión armónica inferior al 1%, ajuste del ciclo de trabajo, modulación de frecuencia, salida TTL y compensación. Voltaje. También se presenta el diseño de un contador de frecuencia.

Paso 1: Lista de piezas

Esta es la lista de piezas principal. La parte principal, MAX 038 es una parte descatalogada, pero aún se puede comprar. Se adjunta presupuesto aproximado.

Paso 2: PCB hecho

Prepara la PCB para la serigrafía. Es PCB de doble cara. El proceso elegido es químico, por lo que lo primero que tenemos que hacer es la serigrafía de la maquetación con máquina láser, y después el proceso químico. En primer lugar, comenzamos con los layouts en formato JPG, debido a que es una PCB de doble cara, tendremos que darle la vuelta a la PCB para hacer la serigrafía por ambos lados, porque vamos a utilizar una máquina láser. por esta razón la PCB debe tener exactamente el mismo tamaño que el diseño o al menos uno de los tamaños, (dependiendo de la dirección en la que volteemos la PCB). Después de cortar el PCB con las medidas exactas (también es posible ajustar el diseño en el PCB), el PCB se pinta con pintura acrílica negra en aerosol. (se debe pintar al menos un día antes) La PCB debe colocarse en la esquina superior izquierda, (el punto 0, 0 de la máquina debe estar exactamente en este punto) porque cuando volteamos la PCB, tiene que estar exactamente en el mismo lugar para hacer coincidir los agujeros. Las dimensiones del diseño son: 207, 5 mm X 52 mm.

Paso 3: PCB hecho (serigrafía)

Serigrafía. La máquina láser eliminará la pintura en las partes donde sea necesario que ataque el ácido. Los parámetros de la máquina láser para este proceso son: Velocidad 60. Potencia 30. Puntos de resolución 1200, estado de ánimo Raster. Necesitamos hacer el proceso dos veces en ambos lados de la PCB, para poder quitar la pintura correctamente.

Paso 4: PCB hecho (eliminación de rastros de pintura)

Eliminación de restos de pintura. Tras el proceso anterior aún quedan restos de pintura y hay que eliminarlos antes del proceso ácido, pero tras sacar el PCB de la máquina láser tenemos que esperar al menos una hora para que se seque. Para ello utilizamos un disolvente blando como trementina o una sustancia sustituta. Una vez que hayamos limpiado la PCB, tiene que quedar como la de la imagen.

Paso 5: PCB fabricado (ataque con ácido)

Ataque ácido Para este proceso necesitamos el ácido y otro producto para iniciar la reacción y hacer el proceso más rápido. Lo necesario para este proceso se puede comprar en una tienda electrónica. En general, el ácido utilizado es el ácido clorhídrico más agua, que se vende en los supermercados como un producto limpiador (ácido muriático). Cuanto mayor sea la concentración, más rápido será el proceso. Aparte del ácido necesitamos, como dijimos antes, un producto acelerador. El mejor es el perborato de sodio que se vende en tiendas de electrónica y en supermercados como producto para blanquear la ropa (al menos en España), otro producto es el agua oxigenada, pero necesita un alto nivel de concentración.

Paso 6: PCB hecho (resto de eliminación de pintura)

Retirada de pintura en reposo Después del proceso ácido retiramos el resto de pintura con un solvente fuerte.

Paso 7: Esquema del generador de forma de onda

Paso 8: Montaje del generador de forma de onda. 1

Primero tenemos que perforar la PCB y empezamos a soldar los componentes. Hay que prestar atención al hecho de que es una PCB de doble cara, por lo que tiene vías para conectar ambos lados y la mayoría de los componentes están soldados por ambos lados en este circuito. Podemos ver esto en las imágenes. La ubicación de los componentes es como muestran las imágenes. Las resistencias de 100K, el chip 1 (amplificador operacional), los condensadores asociados al chip 1 y el potenciómetro de 220K, constituyen el ajuste del ciclo de trabajo, útil solo para inclinar la onda. Este circuito puede generar alguna distorsión, por lo que suele conmutarse a tierra a través del interruptor SW3. (Tipo interruptor ON-ON). Si no lo usamos podemos eliminarlo, recordando conectarlo a tierra.

Paso 9: Montaje del generador de forma de onda. 2

El condensador de 1uF no está polarizado (consulte la explicación del circuito 3.2.1). El conector de la selección de rango está conectado a un interruptor giratorio, en el que el pin del conector unido a la resistencia 4K7 está conectado al pin común (A) del interruptor. Este interruptor giratorio está configurado para cuatro interruptores, dejando uno libre (selección de alta frecuencia, 27pF). Como se comenta en la explicación del circuito, la capacidad del parásito puede limitar el ancho de banda. En este diseño existen capacidades parásitas debido al uso de transistores para la conmutación de los condensadores, por lo que la frecuencia máxima alcanzada es de 10MHz, pero si queremos superar este límite solo es necesario desconectar el condensador de 27pF o utilizar uno más pequeño. obteniendo un ancho de banda superior a 20MHz. El otro conector es para escribir la selección de forma de onda. Tenemos que poner el conmutador rotatorio en 3 conmutación. El pin de 5V se conecta al pin común del conmutador rotatorio (A) y A0 y A1 a los pines 1 y 2, dejando libre el pin 3. El MAX038 es un componente no listado, pero es posible comprarlo. No se recomienda comprarlo en China porque aunque es más barato no funciona.

Paso 10: Montaje del generador de forma de onda. 3

El conector BNC es para la salida TTL. Los puentes p1 y p2 reemplazan las resistencias de 47 ohmios, porque el conector BNC tiene implementada esta impedancia. El pin positivo del condensador electrolítico está conectado en la huella cuadrada. Se colocan según la imagen. El potenciómetro de 1K sirve para controlar el nivel de salida de la forma de onda. El potenciómetro azul de 4k7 controla la ganancia para elegir el nivel máximo de salida.

Paso 11: Montaje del generador de forma de onda. 4

El interruptor SW5 conmuta la tensión de compensación a cero. El potenciómetro 4K7 se utiliza para cambiar el voltaje de compensación. El puente p3 y el agujero que está arriba y un amplificador operacional funcionan como un seguidor de circuito, para enviar la señal al contador de frecuencia.

Paso 12: Montaje del generador de forma de onda. 5

En esta imagen podemos ver la correcta colocación de los amplificadores operacionales.

Paso 13: Esquema de la fuente de alimentación

Paso 14: Montaje de la fuente de alimentación 1

El diseño tiene las dimensiones de: 63, 4 mm X 7, 9 mm.

Paso 15: Montaje de la fuente de alimentación 2

Los componentes están colocados como podemos ver en la imagen.

Paso 16: Montaje de la fuente de alimentación 3

Los cables sin marcar suministran voltaje a un diodo LED, para saber cuándo se enciende el generador.

Paso 17: Caja de estructura

La estructura está realizada en contrachapado pieza de madera de 5mm. El diseño ha sido realizado con el programa Rhinoceros de Zoe Carbajo. Está hecho con una máquina láser. Es necesario agregar tolerancias en el diseño, para que las diferentes partes se unan perfectamente. Dependerá del material. Se ha adherido un trozo de papel de aluminio adhesivo (utilizado habitualmente en fontanería) con el fin de conectar a tierra, las partes metálicas de los potenciómetros y los interruptores. La tierra se une al papel de aluminio a través del conector BNC de entrada FM.

Paso 18: Montaje de la caja de estructura y la PCB 1

Se ha adherido un trozo de papel de aluminio adhesivo (utilizado habitualmente en fontanería) con el fin de conectar a tierra, las partes metálicas de los potenciómetros y los interruptores. La tierra se une al papel de aluminio a través del conector BNC de entrada FM.

Paso 19: Montaje de la caja de estructura y PCB 2

A continuación podemos ver el lugar del transformador, un conector para el cable de alimentación y un interruptor. Estos dos últimos componentes se han obtenido de una fuente de alimentación de una computadora. Los dos pines de 0V del secundario del transformador, deben estar unidos, porque nuestro suministro requiere un tomacorriente medio. Estos van conectados a tierra (pin medio del conector) La tierra del cable de alimentación también debe estar conectada a la tierra de la fuente de alimentación

Paso 20: Forma de onda terminada y funcionando

Cuarto premio en el concurso Build My Lab