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--- elektronik_labor:tipps_fuer_komplexere_aufbauten [2023/09/25 19:07]
mexleadmin [Allgemeines]
+++ elektronik_labor:tipps_fuer_komplexere_aufbauten [2024/05/12 21:48] (aktuell)
mexleadmin [Allgemeines]
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   * __**Blick in Datenblätter der ICs**__ : Prüfen Sie
     * den elektrischen Arbeitsbereich. Die "**Absolute maximum ratings**" sind absolute Grenzen! D.h. in der Regel keine Spannungen, Ströme und Temperaturen für den Normalgebrauch. Um die Komponente für den Normalgebrauch auszulegen, ist die Betrachtung der "**Electric Characteristics**" besser geeignet. Bitte den Fokus auf typical und nicht min/max Ratings legen.
-    * ob die Komponente für Ihre **Versorgungsspannung **geeignet ist
+    * ob die Komponente für Ihre **Versorgungsspannung **geeignet ist.
     * ob das **Packaging** gerade noch handlötbar und analysierbar ist: Es sollen bevorzugt SMD-Komponenten genutzt werden (keine THT), die ICs sollten Beinchen haben, also kein ...GA ("... __g__rid __a__rray"), kein ...CSP ("... __c__hip __s__cale __p__ackage"), kein ...FN ("... __F__lat __N__o Leads").
     * welche **weiteren Komponenten **  (Widerstände, Induktivitäten, Kapazitäten, Dioden etc) benötigt werden,
-    * bei **Strommess-Widerständen ** (auch Shunt, Rsense) nicht nur die Formel im Datenblatt des Treibers zu berücksichtigen, sondern auch die maximale Leistung des Widerstands. Wenn z.B. $0.2 ~\rm\Omega$ Widerstände nur bis $0.2 ~\rmW$ Maximalleistung verfügbar sind, so wäre der Maximalstrom: $I = \sqrt{P \over R} = 1 ~\rm A$
+    * bei **Strommess-Widerständen ** (auch Shunt, Rsense) nicht nur die Formel im Datenblatt des Treibers zu berücksichtigen, sondern auch die maximale Leistung des Widerstands. Wenn z.B. $0.2 ~\rm\Omega$ Widerstände nur bis $0.2 ~\rm W$ Maximalleistung verfügbar sind, so wäre der Maximalstrom: $I = \sqrt{P \over R} = 1 ~\rm A$
     * die **Schnittstellen:** Nicht nur der Footprint einer Komponente ist wichtig, sondern auch die Belegung.
+    * Insbesondere bei **Operationsverstärkern** ist folgendes zu beachten:
+      * nur "Rail-to-Rail" Operationsverstärker sind für Spannungswerte ausgelegt, die von der negativen bis zur positiven Versorgungsspannung reichen. \\ Dabei wird gelegentlich unterschieden, ob nur die Eingangswerte in diesem Bereich sein dürfen (Rail-to-Rail Input OpAmp bzw. Full-Swing OpAmps) oder ob auch der Ausgangswert diesen Spannungsbereich abdeckt (Rail-to-Rail Input/Output OpAmps).
+      * Nicht alle OpAmps können mit unipolar versorgt werden, d.h. z.B. mit GND und 3.3V. Um dies aus dem Datenblatt herauszulesen sollte nach "Single supply", "single supply operation" oder "unipolar" gesucht werden. Wenn in den Tabellen und Beispielschaltungen nur bipolare Angaben gemacht werden (z.B. $V_{\rm S} = \pm 2.5 ~\rm V$) sollte intensiv gesucht werden, ob dieser OpAmp nur ein "dual supply" Verstärker ist
   * __**Vogelfutter heraussuchen**__ :
     * verschiedene Größen bei **Induktivitäten:**  Achten Sie darauf, dass Induktivitäten **ab $10..100 ~\rm\mu H$ **nicht mehr günstig in einem kleinen Formfaktor (z.B. 0603 oder 0402) erhältlich sind. Diese benötigen somit eine **größere Fläche **auf dem Board. Weiterhin haben Induktivitäten häufig ein Strom-begrenzenden Widerstand, u.a. um eine Sättigung zu vermeiden. Beachten Sie die begrenzte Auswahl der Distributoren!
-    * verschiedene Größen bei **Kapazitäten:** Auch Kapazitäten **ab $10 ~\rm\mu F$ **sind nicht mehr günstig in einem kleinen Formfaktor (z.B. 0603 oder 0402) erhältlich. Gelegentlich werden für Anwendungen oder Bauteile bestimmte, teurere [[https://de.wikipedia.org/wiki/Keramikkondensator#Spannungsabhängigkeit_der_Kapazität|Dielektrika]] (z.B. NP0) benötigt. Hier ist das Datenblatt / die Anwendung auf Hinweise zu überprüfen (Frequenzbereich, Relevanz von Alterung und Temperatur-/Spannungsabhängikeiten, ..).
+    * verschiedene Größen bei **Kapazitäten:** Auch Kapazitäten **ab ca $40 ~\rm\mu F$ **sind nicht mehr günstig in einem kleinen Formfaktor (z.B. 0603 oder 0402) erhältlich. Gelegentlich werden für Anwendungen oder Bauteile bestimmte, teurere [[https://de.wikipedia.org/wiki/Keramikkondensator#Spannungsabhängigkeit_der_Kapazität|Dielektrika]] (z.B. NP0) benötigt. Hier ist das Datenblatt / die Anwendung auf Hinweise zu überprüfen (Frequenzbereich, Relevanz von Alterung und Temperatur-/Spannungsabhängigkeiten, ..).
   * __**Verfügbarkeit prüfen**__: Wenn Sie die Komponenten gesucht haben, sollten Sie die Kosten und Verfügbarkeit prüfen (z.B. sind nur noch 10 beim Distributor verfügbar?). Es sind Komponenten aus dem Elektroniklager (siehe [[http://141.7.22.10/part-db/startup.php|Part-DB]]) zu bevorzugen. Sind Ihre gewünschten Komponenten nicht vorhanden, suchen Sie diese bei [[elektronik_labor:hardware_fuer_schaltungserstellung|unseren Lieferanten]] und geben Sie dem Betreuer bescheid.
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     - Darstellung und Beschreibung des Bodediagramms
     - Darstellung und Beschreibung des Gruppendelay
-    - Sprungantwort und Darstellung des Ausgangssignals, je für PWM mit $50Hz$, $100Hz$, $500Hz$, $1kHz$, $7kHz$, $10kHz$, $40kHz$, $50kHz$
+    - Sprungantwort und Darstellung des Ausgangssignals, je für PWM mit $50~\rm Hz$, $100~\rm Hz$, $500~\rm Hz$, $1~\rm kHz$, $7~\rm kHz$, $10~\rm kHz$, $40~\rm kHz$, $50~\rm kHz$
 ==== Motoren ====
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 ^Wirkungsgrad|niedrig|mittel|mittel|hoch|hoch|
-Gelegentlich werden bei Schrittmotoren 2 weitere Spulen mit höherem Widerstand verbaut (z.B. 2x $1 \Omega$ und 2x $10 \Omega$). Es werden nur 2 Spulen mit gleichem Widerstand zum Betrieb benötigt.
+Gelegentlich werden bei Schrittmotoren 2 weitere Spulen mit höherem Widerstand verbaut (z.B. 2x $1 ~\rm \Omega$ und 2x $10 ~\rm \Omega$). Es werden nur 2 Spulen mit gleichem Widerstand zum Betrieb benötigt.
 Weiterhin gibt es mechanische Möglichkeiten die o.g. Eigenschaften zu ändern (z.B. DC-Motor mit 1:1000 Getriebe). Dabei ist zu beachten, dass diese i.d.R. in Akustik und im Wirkungsgrad negative Einflüsse zeigen. Zusätzlich muss speziell bei der Verwendung eines Schneckengetriebe beachtet werden, dass eine Selbsthemmung auftritt - Die Achse lässt sich nicht freidrehen.
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   * Als Microcontroller wird ein 8bit AVR Microchip Chip (ehemals ATMEL AVR) empfohlen. Auf diesem Chipsatz wurde in Microcontrollertechnik aufgebaut. Im Elektronik-Lager stehen einige ATmega 328 zur Verfügung.
-  * In den grundlegenden 1×1 MexlePlatinen (hier die [[mexle2020:mmc_1x1_328pb|MmC1x1 328_2.x]]-Platine) sind ATmega32xx verbaut, welche prinzipiell mit $5 V$ oder $3.3 V$ betrieben werden können. Die gesamte Schaltung sollte aber auf $3.3 V$ ausgelegt werden. Damit ist die Verwendung aktueller Sensoren möglich.
+  * In den grundlegenden 1×1 MexlePlatinen (hier die [[mexle2020:mmc_1x1_328pb|MmC1x1 328_2.x]]-Platine) sind ATmega32xx verbaut, welche prinzipiell mit $5 ~\rm V$ oder $3.3 ~\rm V$ betrieben werden können. Die gesamte Schaltung sollte aber auf $3.3 ~\rm V$ ausgelegt werden. Damit ist die Verwendung aktueller Sensoren möglich.
   * Für die Auswahl eines Chips für Zusatzplatinen ist auf der Herstellerseiten von [[https://www.microchip.com/design-centers/8-bit/avr-mcus|AVR]] eine übersichtliche Tabellen zu finden. Für ATtiny104, ATmega88, ATmega32xx ist Prototypen-Equipment vorhanden.
       * Die Chip-Varianten mit "U" haben dabei direkt eine Möglichkeit einen USB-Anschluss direkt zu nutzen