UVS140

Projekt: UVS140 Universal Labor Verstärker 140Vpp

Lizenz: Creative Commons BY-NC-SA

Zielsetzung:

1. Endstufe 140Vpp 1.4A Anstieg/Abfall-Zeit größer 250V/us
2. Der Endstufe-Ausgang soll Last-Impedanz unabhängig sein
3. Einstellbare Strombegrenzung
4. Einstellbare Anstieg/Abfall-Zeit
5. Einstellbare Verstärkung
6. Kurzschlussfest
7. Offset Drift kleiner +-50mV
8. Eingang wählbar Hochohmig / 50 Ohm
9. Der Eingang soll nicht auf die Quelle Rückwirken.
10. Eingangssignal Invertieren
11. Eingangssignal + Einstellbaren Offset
12. DC-Modus, Spannungsquelle +-70V
13. Endstufe mit wählbarer Versorgungsspannung
14. Endstufe Ein/Ausschaltbar
15. Beim Ein/Ausschalten möglichst wenig Energie am Ausgang
16. Ausgang für Oszilloskope Spannung / Strom
17. Anzeige

Umsetzung:

1. Endstufe 140Vpp 1.24A (Spitze 1.4A) Anstieg/Abfall-Zeit 360V/us
Reicht für 120Vpp an 50 Ohm (ohne Verzerrung durch Strombegrenzung)

2. Endstufe-Ausgang Last-Impedanz unabhängig ???
Wird mit Kapazitiven-Lasten nicht fertig (Überschwingen)
Ausgang ca. 55mOhm + 0.22uH + Kapazität ergibt einen Schwingkreis.
Bleibt jedoch stabil, keine selbst Erregung.

3. Einstellbare Strombegrenzung:
Endstufe Versorgungsspannung +-25/50/75V 0.15 - 1.40A
Endstufe Versorgungsspannung +-25V 2A 0.30 - 2.80A
Hysterese: 0.15..0.6A -0.08A ; 0.62..1.4A -0.16A ; 1.24..2.8A -0.32A
Strom größer 1.0A (2.0A) steht max. für 10ms (50Hz) zur Verfügung.
Die Strombegrenzung ist durch die hohe Geschwindigkeit nicht genau
und wird mit Kapazitiven-Lasten zickig.

4. Einstellbare Anstieg/Abfall-Zeit:
360 / 100 / 50 / 25 / 10 / 5 V/us

5. Einstellbare Verstärkung:
Eingangs Spannungsteiler wählbar 2x (Vin max. 70 Vpp) / 20x (Vin max. 7 Vpp)
und zusätzlich mit einen zuschaltbaren Lin. Poti. regelbar.
Achtung !!! Vin max. 10V RMS an 50 Ohm

6. Kurzschlussfest:
Endstufe Versorgungsspannung +-25/50V oder +-25V 2A Ja
Endstufe Versorgungsspannung +-75V hoffentlich.
Nur mit Hilfe der CPU ist ein Schutz der Endstufe (Safe Operating Area) möglich.
Die Endstufen Transistoren können bei 1.4A 60°C Verssp.+-75V einen
Kurzschluss nur 300us lang Verkraften !!!!
Beim überschreiten der SOA wird eine Not-Abschaltung vorgenommen.

7. Offset Drift kleiner +-50mV:
Bei ordentlichen Abgleich und mehreren 100 Betriebsstunden kleiner +-20mV

8. Eingang Impedanz wählbar: Ja mit Kippschalter 1M || 15p oder 50 Ohm
Achtung !!! Vin max. 10V RMS an 50 Ohm

9. Der Eingang soll nicht auf die Quelle Rückwirken:
FET-Eingang, wie bei einen Oszilloskope, jedoch der abgleich (DC-Verstärkung)
ist ohne Differenzial Tastkopf nicht möglich.

10. Eingangssignal Invertieren: Ja schaltbar

11. Eingangssignal + Einstellbaren Offset: Ja mit zuschaltbaren 10 Gang Poti.
Offset max. +-25V

12. DC-Modus, Spannungsquelle: Ja mit 10 Gang Poti. +-70V

13. Endstufe mit wählbarer Versorgungsspannung:
+-25/50/75V (Manuell oder Automatisch bis 25V/us)
1 Netzteil 25V 0.6A für CPU und Relais
6 Netzteile 25V 1.1A für die Endstufe
Durch das Parallel schalten von je 2 Netzteilen ist der +-25V 2A Modus möglich

14. Endstufe Ein/Ausschaltbar: Ja eigene Taste

15. Beim Ein/Ausschalten möglichst wenig Energie am Ausgang:
Einige mA und V bleiben übrig.

16. Ausgang für Oszilloskope Spannung / Strom:
Ausgang Spannung: 50 Ohm 100:1
Ausgang Strom: 50 Ohm
0.15..0.6A 0.5A = 1V (Shunt = 1.00 Ohm)
0.62..1.4A 1.0A = 1V (Shunt = 0.50 Ohm)
0.30..1.2A 1.0A = 1V (Shunt = 0.50 Ohm)
1.24..2.8A 2.0A = 1V (Shunt = 0.25 Ohm)

17. Anzeige:
LCD 128x64 Pixel mit Hintergrundbeleuchtung
Die Ausgangs Spannung/Strom Messung wird mit einen ADC (MCP3903) mit
einer Genauigkeit von 10000:1 gemessen.
Jedoch die "Peak Detector" werden ab 200kHz oder kleiner 4Vpp ungenau.

  Gemessene Linearität der "Peak Detector"
  z.B.: Vout Sinus 30.00Vpp +-0.01V
  ----------------------------------------------------------------------
   10Hz   300Hz   700Hz   200kHz  500kHz 1000kHz 1500kHz 2000kHz 3000kHz
  30.00V  30.00V  29.97V  29.97V  29.88V  29.65V  29.50V  29.39V  29.23V

Nachbau:

Der Verstärker ist sehr aufwendig und nicht einfach zum abgleichen,
daher nur für erfahrene Elektroniker zum Nachbau geeignet.

Vin=6.5Vpp 500kHz
Vout=130Vpp 360V/us Last=50 Ohm

Vin=3.0Vpp 1MHz
Vout=60Vpp 360V/us Last=Tastkopf
RG58 100cm mit Krokoklemmen

Vin=3.0Vpp 1MHz
Vout=60Vpp 360V/us Last=50 Ohm

Vin=3.0Vpp 1MHz
Vout=60Vpp 360V/us Last=25 Ohm

Vin=3.0Vpp 100kHz
Vout=60Vpp 360V/us Last=1500pF
RG58 100cm mit Krokoklemmen

Vin=3.0Vpp 100kHz
Vout=60Vpp 100V/us Last=1500pF
RG58 100cm mit Krokoklemmen

Vin=3.0Vpp Sinus 1MHz
Imax=0.4A 360V/us Last=50 Ohm

Vin=3.0Vpp Sinus 1MHz
Imax=0.8A 360V/us Last=25 Ohm

Downloads:

LE0010_UVS140_SCH.pdf
Verstärker Rev 1.02: Schaltplan, Bestückung, Material Liste
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LE0010_UVS90_SCH.pdf
Verstärker Rev 1.00: Schaltplan, Bestückung, Material Liste
[ ]

LE0010_UVS140_BesErr.pdf
Verstärker Rev 1.02: Bestückung, Layout Errata
[ ]

LE0010_UVS140.zip
Verstärker: PCB Layout Daten (RS274X Format / Extended Gerber)
[ ]

UVS140_LE0010-1.0.4.tar.bz2
Sourcecode für CPU: Microchip dsPIC33EP128GP506
[ ]

LE0010_UVS140_IBS_beta.tar.bz2
Verstärker Inbetriebnahme und Abgleich: Dieses Dokument ist ein Entwurf und weder vollständig noch auf Richtigkeit überprüft.

[ ]

LE0011_DPK01_SCH.pdf
Display Rev 1.00: Schaltplan, Bestückung, Material Liste
[ ]

LE0011_DPK01.zip
Display: PCB Layout Daten (RS274X Format / Extended Gerber)

[ ]

LE0005_LVS140PWR_SCH.pdf
Netzteil-Lüfter-Steuerung Rev 1.00: Schaltplan, Bestückung, Material Liste
[ ]

LE0005_LVS140PWR.zip
Netzteil-Lüfter-Steuerung: PCB Layout Daten (RS274X Format / Extended Gerber)

Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung - Nicht-kommerziell - Weitergabe unter gleichen Bedingungen 4.0 International Lizenz.

Display: DPK01 Tasten - LEDs

Taste K1: Fn
Taste K2: Cursor auf oder Wert+
Taste K3: Cursor ab oder Wert-
Taste K4: Menü öffnen (Parameter Eingabe öffnen)
Taste K5: Return
Taste K6: Endstufen Versorgungsspannung Auto/Konstant
Taste K7: Endstufen Versorgungsspannung- (75 --> 50 --> 25V)
Taste K8: Endstufen Versorgungsspannung+ (25 --> 50 --> 75V)
Taste K9: DC - Modus
Taste K10: 25V 2A Modus Ein/Aus
Taste K11: Endstufen Power Ein/Aus (oder Reset Störung)
Taste K12: SR- (360 --> 100 --> ... --> 5V/us)
Taste K13: SR+ (5 --> 10 --> ... --> 360V/us)
Taste K14: Eingang-Spannungsteiler 2x / 20x
Taste K15: Invertierter Ein/Aus
Taste K16: Offset Ein/Aus

LED D1: Endstufen Power Ein
LED D2: I-max. +
LED D3: ERROR
LED D4: I-max. -
LED D5: Eingangs-Spannungsteiler Aus (Eingangssignal direkt, Vin * 20)
LED D6: Invertierter Ein
LED D7: Offset Ein

Front: