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| groups:mg:private:steffensauer:laserdriver_mg [2020/05/11 15:28] – [Offene Fragen] neue Fragen hinzugefügt rholst | groups:mg:private:steffensauer:laserdriver_mg [2021/03/17 14:03] (current) – rholst | ||
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| + | * Version, für die das erste mal Platinen bestellt wurden: {{ : | ||
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| - | ===== Offene Fragen ===== | ||
| - | * Wie schalten wir die Laserdiode? Nur über Hauptschalter oder wie KMK zusätzlich über Schalter, der Anode auf GND zieht? | ||
| - | * Wie viel Zeit wird das Einpflegen aller Bauteile in die Eagle Library benötigen? | ||
| - | * Wie viele Bauteile müssen noch in die Library eingepflegt werden? | ||
| - | * Bei 11 Bauteilen ist es sicher, sieben vielleicht. Diese müssen noch dahingehend überprüft werden, ob der aktuelle Footprint passt, bzw. es ist unklar ob dafür ein neuer footprint entworfen werden muss, oder ob das Bauteil schon in einer der vorgefertigten Eagle-Libraries in passender Form vorliegt. | ||
| - | * Wie lange dauert es, ein Bauteil einzupflegen? | ||
| - | * Welche Bauteile müssen noch in die Library eingepflegt werden? | ||
| - | * Siehe [[groups: | ||
| - | == Spannungsregler == | ||
| - | * Welche Widerstände verwenden wir für die Spannungsteiler der Spannungsregler? | ||
| - | * Wie stabil muss die Spannung sein, die wir durch die Spannungsregler erzeugen möchten? | ||
| - | * Sinn und Zweck der Spannungsregler ist, die Spannung möglichst rauscharm zu machen. Die Stabilität ist zweitrangig, | ||
| - | * Wie stabil müssen die Widerstände sein, um diese Stabilität zu erzeugen? | ||
| - | * Per se gibt es keine besonderen Anforderungen an die Stabilität | ||
| - | * Wie verhält sich die Sache für den LT3045? (hier wird kein Spannungsteiler verwendet) | ||
| - | * Die Ausgangsspannung ist proportional zu dem an den SET-Pin angeshclossenen Widerstand, und damit die Stabilität der Ausgangsspannung gleich der Stabilität des Widerstandes. Auch hier gibt es also keine besonderen Anforderungen an die Widerstände. | ||
| - | * Wie wichtig ist es, dass die Werte der Widerstände exakt sind? | ||
| - | * Durch die Spannungsregler soll eine rauscharme, halbwegs stabile Spannung erzeugt werden. Diese muss mit etwas Abstand über 10V liegen, damit für einen 50 Ohm Messwiderstand Stromstärken bis 200mA möglich sind. Der exakte Wert ist durch die aktive Stromregelung allerdings nicht von besonderer Relevanz. Dementsprechend können auch Widerstände mit normalen Toleranzen verwendet werden. | ||
| - | * Welche Widerstände/ | ||
| - | * An die Widerstände gibt es keine besonderen Anforderungen, | ||
| - | * Bezüglich der Potentiometer: | ||
| - | * **?** Bleibt die Frage: Exakt welche Potentiometer nehmen wir? | ||
| - | * Bezieht sich auf: R1, R4; R10, R68; R20(Poti), R22; R39, R40(Poti). | ||
| - | == Referenzen == | ||
| - | * Welche Widerstände/ | ||
| - | * Wie stabil soll die Sollspannung sein? | ||
| - | * Die Stabilität der Sollspannung bestimmt die Stabilität der Laserstromstärke maßgeblich. Die Stabilität des Laserstroms ist nicht oberste Priorität, eher die Rauscharmut, | ||
| - | * Wie stabil sind die Referenzen? | ||
| - | * Die Temperaturabhängigkeit der Referenzen ist wie folgt. LM399: max. 0.5ppm/°C; LT1236: max. 5ppm/°C; LTC6655: max 2ppm/°C; | ||
| - | * Wie stabil ist der INA(auch in Abhängigkeit der Widerstände zur Einstellung der Verstärkung)? | ||
| - | * Der INA(AD8429) hat für Verstärkungsfaktor G=1 eine Temperaturabhängigkeit von max. 5ppm/°C. Betrieb mit G>1 ist nicht sinnvoll für unsere Anwendung. | ||
| - | * **?** Wie stabil müssen die Widerstände/ | ||
| - | * **?** Welche Widerstände/ | ||
| - | * Bezieht sich auf: R6, R7, R15, R16, R17 bzw. R60, R61, R63, R64, R65 | ||
| - | * Welche Widerstände verwenden wir für den LT1236? (R11, R32) | ||
| - | * Wie stabil müssen die Widerstände sein? | ||
| - | * Da der Trim-Pin um 70:1 abgeschwächt ist, manifestieren sich Schwankungen der Widerstände nur sehr geringfügig in der Ausgangsspannung. Ändert sich die Temperatur beider Widerstände, | ||
| - | * Grob überschlagen dürfte die Schwankung der Ausgangsspannung bei Widerständen mit einer Temperaturabhängigkeit von weniger als 100ppm/°C deutlich unterhalb von 0.5ppm liegen, also weniger als 5µV (Berechnung: | ||
| - | * **!** Das ist mehr eine erste Überlegung als eine abschließende Entscheidung. Hier muss ich noch einmal drüber nachdenken, wenn ich weiss, wie stark die anderen Bauteile schwanken. | ||
| - | * Wie groß müssen die Widerstände sein? | ||
| - | * Im [[https:// | ||
| - | * Welche Widerstände erüllen die Bedingungen? | ||
| - | * Jeder normale 0805er, unter Umständen(**? | ||
| - | == Widerstandsdimensionierung == | ||
| - | * Wie viel Leistung fällt an ... ab? Wie müssen diese Widerstände dimensioniert sein? Welche Widerstände verwenden wir? | ||
| - | * R18, R19 | ||
| - | * knapp 200mW (angenommen I=200mA) | ||
| - | * Es gibt 0805 Widerstände mit 250mW Rating, diese sind aber nicht der Standardfall und entsprechend etwas teurer (Beispielsweise: | ||
| - | * R14, R27 | ||
| - | * ca. 100mW | ||
| - | * Es gibt 0805 Widerstände mit 125mW (1/8W) Rating. Preislich ebenfalls bei ca. 0, | ||
| - | * R2 | ||
| - | * ebenfalls knapp 200mW | ||
| - | * siehe R18, R19(gleiches Szenario). | ||
| - | == Kondensatoren == | ||
| - | * C19 (Seite 3): Was für ein Kondensator soll hier eingebaut werden? | ||
| - | * Stimmt die Größe? | ||
| - | * Ja, siehe [[https:// | ||
| - | * **?** Welcher Footprint? | ||
| - | * **?** Ist der Footprint in der Lasertreiber-Library? | ||
| - | * C72 (Seite 3): | ||
| - | * Was ist seine Funktion? | ||
| - | * Um Spannungseinbrüche bei Lastschwankungen zu vermeiden. Siehe [[https:// | ||
| - | * Eine größere Kapazität sollte kein Problem sein | ||
| - | * Es stellt sich die Frage nach seiner Notwendigkeit, | ||
| - | * Warum ausgerechnet 10uF? Stimmt die Größe? | ||
| - | * 4.7uF werden im [[https:// | ||
| - | * Ist es wichtig, dass es ausgerechnet 10uF sind, oder würde auch ein anderer Kondensator gehen? | ||
| - | * Der Kondensator sollte die empfohlenen 4.7uF nicht unterschreiten. Abgesehen davon sehe ich keinen Grund, warum der Kondensator nicht auch deutlich größer gewählt werden könnte. | ||
| - | * Eine mögliche Option wäre ein 100uF-Kondensator, | ||
| - | * Wie viele andere 10uF-Kondensatoren gibt es? | ||
| - | * 2, an diese werden aber besondere Anforderungen gestellt -> vermutlich anderer Footprint | ||
| - | * Welche Größe wählen wir jetzt und warum? | ||
| - | * 100uF. Wahrscheinlich ist das Einplanen unnötig, da wir bereits viele Kondensatoren parallel zur Versorgung haben. Für den Fall, dass es einen Unterschied macht, ist es aber gut einen zu haben. 100uF, damit wir keinen neuen Footprint verwenden müssen und weniger Bauteile haben müssen. | ||
| - | * Welche Bauform? Welcher Footprint? | ||
| - | * Wie bei allen 100uF: der aus der Lasertreiber Library | ||
| - | * Ist der Footprint in der Lasertreiber-Library? | ||
| - | * Ja | ||
| - | * C70 (Seite 3): | ||
| - | * Was ist seine Funktion? | ||
| - | * Datenblatt des LT3045, S. 12: " | ||
| - | * Stimmt die Größe? Warum ausgerechnet 1uF? | ||
| - | * Nach Datenblatt des Lt3045, S. 19 ist die Zeit nach Einschalten der Versorgungsspannung, | ||
| - | * für $R_{set} = 120k\Omega$ und $C_{set} = 1uF$ ergibt sich $t_{ss} \approx 0, | ||
| - | * Für $C_{set} = 10uF$ ist also $t_{ss} \approx 2, | ||
| - | * Wie lang soll die Soft-Start-Zeit sein? Daraus ergibt sich die Größe | ||
| - | * 0,28s sind meines Erachtens etwas wenig. 28s sind andererseits wieder ziemlich viel. Ich denke 2,8s sind ein guter Mittelweg | ||
| - | * Es gibt die Möglichkeit, | ||
| - | * Also: 10uF (und 100uF optional) | ||
| - | * Gibt es besondere Anforderungen an die Kondensatoren? | ||
| - | * Nein, nicht wirklich | ||
| - | * Welche Kondensatoren erfüllen diese Eigenschaften? | ||
| - | * 10uF Folienkondensatoren aus der Elektronikwerstatt | ||
| - | * 100uF Elektrolytkondensatoren aus der Elektronikwerkstatt | ||
| - | * Welche Bauform? Welcher Footprint? | ||
| - | * **?** für 10uF unbekannt | ||
| - | * für 100uF: [[groups: | ||
| - | * Ist der Footprint in der Lasertreiber-Library? | ||
| - | * **!** 10uF: NEIN | ||
| - | * 100uF: Ja | ||
| - | * C69 (Seite 3): | ||
| - | * Was ist seine Funktion? | ||
| - | * Datenblatt zum LT3045, S. 13: " | ||
| - | * Stimmt die Größe? Warum ausgerechnet 10uF? | ||
| - | * Die Größe stimmt, 10uF werden empfohlen | ||
| - | * Welche besonderen Eigenschaften muss er erfüllen? | ||
| - | * ESR < 20mOhm, ESL < 2nH | ||
| - | * Welche Kondesatoren erfüllen diese Eigenschaften? | ||
| - | * Datenblatt zum Lt3045, S. 17: "Due to its good voltage coefficient in small case sizes, LTC recommends using Murata’s GJ8 series ceramic capacitors" | ||
| - | * Suche auf Murata-Webseite liefert, dass die GJ8-Reihe als "Not Recommended for new Designs" | ||
| - | * Aus den Datenblättern wird nicht ersichtlich, | ||
| - | * Also: suche andere Kondensatoren | ||
| - | * Datenblatt zum LT3045, S. 17: "X5R and X7R dielectrics" | ||
| - | * Suche [[https:// | ||
| - | * Bei vielen Kondensatoren im Datenblatt keine Informationen zu ESR | ||
| - | * Bisher noch keine geeigneten Kondensatoren gefunden | ||
| - | * **?** Wie weiter verfahren? | ||
| - | * **?** Welchen Kondensator wählen wir hier genau? | ||
| - | * **?** Welche Bauform? Welcher Footprint? | ||
| - | * **?** Ist der Footprint in der Lasertreiber-Library? | ||
| - | * C10 (Seite 4): | ||
| - | * Was für ein Kondensator ist da verwendet? | ||
| - | * 1uF Folienkondensator wie im Elektroniklabor, | ||
| - | * ist in Lasertreiber-Library | ||
| - | * Ließe sich dieser auch an den anderen Stellen, wo ein 1uF Kondensator benötigt wird, verwenden? | ||
| - | * 1uF wird auch bei C11 (Seite 6) und C19 (Seite 3) benötigt | ||
| - | * Lässt sich bei beiden Stellen verwenden (wird er jetzt) | ||
| - | * C65 (Seite 5): | ||
| - | * Was ist seine Funktion? | ||
| - | * Soll die Ausgangsspannung glätten/ | ||
| - | * Datenblatt zum LTC6655, S. 13: "An output capacitor with a value between 2.7μF and 100μF is also required." | ||
| - | * Stimmt die Größe? Warum ausgerechnet 10uF? | ||
| - | * gängige Größe, relativ mittig in der empfohlenen Spanne | ||
| - | * Welche besonderen Eigenschaften muss er erfüllen? | ||
| - | * ebenda: "It is recommended to keep ESR less than or equal to 0.1Ω. Capacitance and ESR are both frequency dependent. At higher frequencies capacitance drops and ESR increases. To insure stable operation the output capacitor should have the required values at 100kHz." | ||
| - | * ebenda: " | ||
| - | * Also: Folienkondensator mit ESR@100kHz < 100mOhm, aus Polyester o.Ä. | ||
| - | * Welche Kondesatoren erfüllen diese Eigenschaften? | ||
| - | * ebenda, Table 1: Tabelle mit möglicherweise geeigneten Produkten | ||
| - | * **?** Welchen Kondensator wählen wir hier genau? | ||
| - | * **?** Welche Bauform? Welcher Footprint? | ||
| - | * **?** Ist der Footprint in der Lasertreiber-Library? | ||
| - | * C66 (Seite 5): | ||
| - | * Was ist seine Funktion? | ||
| - | * Es gibt den LTC6655 und den LTC6655LN. Der LTC6655 hat einen Sense-Pin für das Messen der an der Last anliegenden tatsächlichen Spannung, um die Spannung danach zu regeln, was am Ende bei der Last ankommt. Wir verwenden den LTC655LN, haben als Provisorium im Schaltbild das Symbol eines LTC6655 mit dem dazugehörigen Sense-Pin verwendet. Diesen Pin hat der LTC6655LN nicht, an der gleichen Stelle ist allerdings ein Noise Reduction Pin (NR), an den ein Konensator zur Rauschunterdrückung angeschlossen werden kann. | ||
| - | * Welche Größe? | ||
| - | * 100uF - ist der größte erwähnte Wert im Datenblatt, hat aber auch den stärksten Effekt ([[https:// | ||
| - | * Welchen Kondensator verwenden wir? | ||
| - | * Den gleichen 100uF Elektrolytkondensator wie sonst auch überall in der Schaltung (aus dem Elektroniklabor, | ||
| - | == Transistoren == | ||
| - | * T3, T4 (Seite 1) | ||
| - | * Sind noch falsche Transistoren, | ||
| - | * Warum ausgerechnet IRML9301 bzw. IRML0060? | ||
| - | * Woher kommt die Schaltung? Vielleicht KMK Lasertreiber? | ||
| - | * Gibt es einen vorgefertigten Footprint oder muss dieser noch erstellt werden? | ||
| - | * Bauteil durch richtiges ersetzen | ||
| - | * T1 (Seite 3) | ||
| - | * Laut Anmerkung im Schaltplan falscher Transistor | ||
| - | * Welcher Transistor sollte hier verwendet werden? | ||
| - | * In Schaltplan einarbeiten | ||
| - | * T2 (Seite 4) | ||
| - | * Welcher Transistor soll das hier sein? (Kein Name) | ||
| - | * Richtigen Transistor auswählen und in Schaltplan einarbeiten | ||
| - | * Q2 (Seite 4) | ||
| - | * Warum BC848SMD? | ||
| - | * Ist der Footprint/ | ||
| - | * Q3 (Seite 4) | ||
| - | * Warum IRF512? | ||
| - | * Ist der Footprint/ | ||
| - | == Dioden == | ||
| - | * D18 (Seite 4) | ||
| - | * Warum Zenerdiode 7,5V? | ||
| - | * Welche Diode sollen wir hier verwenden? (Am liebsten SMD) | ||
| - | * Bauteil in Library einpflegen | ||
| - | == Schalter == | ||
| - | * S1 (Seite 1, Hauptschalter) | ||
| - | * Welchen Schalter wollen wir hier verwenden? | ||
| - | * Welche Schalter haben wir im ELektroniklabor vorrätig? | ||
| - | * Gibt es wesentliche Unterschiede zwischen Schaltern? | ||
| - | * Bauteil in Library/ | ||
| - | * S3 (Seite 6, Schalter für Modulation) | ||
| - | == Spannungsversorgung == | ||
| - | * Wie soll die Spannungsversorgung angeschlossen werden? | ||
| - | * XLR in der ersten Testversion | ||
| - | * **? | ||
| - | * Damit einhergehend, | ||
| - | * Backpane in der finalen Version | ||
| - | == Steckverbindungen == | ||
| - | * Stecker für Regelkreisplatine (S. 6) | ||
| - | * Ist das wirklich so sinnvoll mit der Extra-Platine? | ||
| - | * Welche Stecker? | ||
| - | * Welche Größe hat die andere Platine? | ||
| - | * Wo genau müssen die Steckerleisten platziert werden? | ||
| - | * Stecker für Display | ||
| - | * Was für einen Stecker verwenden wir hier? | ||
| - | * Footprint etc. | ||
| - | * Anschluss für Laserdiode | ||
| - | * Stimmt die Pinbelegung wirklich? (Vergleichen mit Schaltplan von KMK-Lasertreiber) | ||
| - | * Was für einen SUB-D9 Anschluss verwenden wir? (Direkt auf Platine oder an Gehäuse montiert und mit Kabeln verbunden?) | ||
| - | * Footprint etc. | ||
| - | * SMA für Modulation | ||
| - | * Wirklich SMA? Warum nicht BNC? | ||
| - | * Was für eine SMA-Buchse verwenden wir? Auf Platine oder an Gehäuse montiert mit Kabeln zur Platine? | ||
| - | * Gibt es unterschiedliche Varianten, welche ist die richtige? | ||
| - | * Footprint etc. | ||
| - | == ICs == | ||
| - | * LM317: IC1, IC9 (Seiten 3, 7) | ||
| - | * Welche verschiedenen Varianten gibt es? (Through hole, SMD, ...?) Welche verwenden wir? | ||
| - | * Footprint etc. | ||
| - | * LT3045: U2 (Seite 3) | ||
| - | * Footprint, Symbol etc. | ||
| - | ===== Beantwortete Fragen ===== | ||
| - | == Allgemein == | ||
| - | * Q: Welches Gehäuse verwenden wir? Unbedingt klären, bevor wir mit dem Layout anfagen, da das komplette Design maßgeblich davon abhängt | ||
| - | * A: 19 Zoll Rackeinschub, | ||
| - | == Referenzen == | ||
| - | * Q: LTZ1000 trotz großen Aufwand einarbeiten? | ||
| - | * Q: Welchen Widerstand verwenden wir für R5? | ||
| - | * Q: Welche Leistung fällt daran ab? | ||
| - | * Bei Verwendung von GND als niedriges Potential: knapp 5mW | ||
| - | * Bei Verwendung von -15V als niedriges Potential: gut 50mW | ||
| - | * Kleinstmögliches Leistungsrating: | ||
| - | * Q: Wie beeinflusst die Stabilität von R5 die Stabilität der Referenzspannung(Sollspannung)? | ||
| - | * Über Veränderung im Leistungsabfall: | ||
| - | * Über Veränderung im Stromfluss | ||
| - | * Je nach Stromstärke ändert sich die Spannung, die an der Zenerdiode abfällt (meine Interpretation von dem ersten Graphen im [[https:// | ||
| - | * bei -15V als niedriges Potential: Stromstärke (ca. 2,67mA) ist hoch genug, dass der Spannungsabfall an der Diode sich auch bei leichten Schwankungen nicht ändert. | ||
| - | * bei GND als niedriges Potential: Stromstärke (ca. 0,67mA) ist womöglich niedrig genug, als dass eine kleine Änderung der Stromstärke auch eine Änderung der an der Diode abfallenden Spannung verursachen könnte. -> mögliches Problem, aber was sind die tatsächlichen Auswirkungen? | ||
| - | * Q: Welcher Widerstand ist demnach der beste? | ||
| - | * Vorschlag: einen 1/16W oder 1/10W 0805 Widerstand verwenden. Die Stabilität dessen nimmt keine herausragende Rolle ein. | ||
| - | == Verwenden des INA mit den Referenzen == | ||
| - | * Q: Welchen Instrumentenverstärker sollen wir nehmen? A: AD8429, weil der rauschärmste. Auch bei TI keine besseren | ||
| - | * Q: Wie wünschendswert wäre es, die 5V Referenz mit dem INA dahinter auf 10V zu verstärken? | ||
| - | * Q: Rauschen? A: Sollte keinen Unterschied machen, da der INA sowieso dazwischen hängt | ||
| - | * Q: Abhängigkeit von dem Wiederstand, | ||
| - | * Q: Lässt sich die Verstärkung des INA(AD8429) dazu nutzen, um niedrigere Referenzspannungen zu verstärken und somit auch höhere Laserstromstärken bei höheren Messwiderständen zu ermöglichen? | ||
| - | * A: Nein. Nach dem [[https:// | ||
| - | * Q: Welche Widerstände verwenden wir, um die Verstärkung beim INA einzustellen? | ||
| - | * A: Diese Frage erübrigt sich, da G=1 die einzig sinnvolle Einstellung für den INA ist und demetsprechend keine Widerstände zur Einstellung der Verstärkung benötigt werden. | ||
| - | * Wie wählen wir den Widerstand R33 für die Verstärkung der Referenz für 5V? 6kOhm für Verstärkung G=2, aber nicht in E-Serie | ||
| - | * ALTE ANTWORT: U_Ref< | ||
| - | * Diese Frage erübrigt sich, da G=1 hier die einzig sinnvolle Einstellung für den INA ist | ||