Mikrocontroller.net - Benutzerbeiträge [de]

Schaltungssimulation

2015-02-22T16:16:13Z

Jonas k: /* ADS (Advanced Design System) */

==Analog==
Für Analogsimulation und Mixed-Mode (Digital/Analog) ist Spice State-of-the-art. Spice ist inzwischen von vielen Herstellern erhältlich.

Siehe auch:
* [http://bwrc.eecs.berkeley.edu/classes/icbook/spice/ The Spice Page] des EECS Department of the University of California at Berkeley.

===PSpice===

http://www.orcad.com/products/orcad-ee-designer/overview
* http://www.flowcad.de/PSpice.htm (deutsche Produktbeschreibung vom Händler)
* nur für Windows
* kostenlos mit Größeneinschränkung
* Version 16.6 ist die aktuelle Version
* Einführungen
** http://www.flowcad.de/Schnellstart_PSpice_16_6.pdf
** http://people.fh-landshut.de/~wlf/Pspice/Einfuehrung/Einfuehrung.pdf
** http://www.elektronikschule.de/~krausg/ (links im Menü "Einstieg in PSpice leichtgemacht")
** [http://www.spicelab.de/index.htm Robert Heinemanns PSPICE-Seiten]

===GeckoCIRCUITS===

http://www.gecko-simulations.com

* Java-Basierter Schaltungssimulator, speziell für Leistungselektronik geeignet
* Veröffentlicht unter der Gnu Public License (Open-Source)
* Kostenlos
* Wahlweise ausführbar als Java-Applet (Online-Simulation) oder als Download
* Multi-Domain Simulation: Schaltung/Thermische Netzwerke/Regelungstechnik
* Kopplungsmöglichkeit zu Matlab/Simulink
* Skriptsteuerung möglich
* ideale Schalter, Verlustberechnung möglich
* Sehr einfach zu bedienen und anwenderfreundlich, extrem schnell

===Simplorer===

http://www.ansys.com/Products/Simulation+Technology/Electronics/Electromechanical/ANSYS+Simplorer
*kostenlose Studentenversion
*Anmeldung erforderlich
*Besondere Eignung für Leistungselektronik
*Möglichkeit den Simulationsablauf durch Zustandsgraphen zu steuern
*Besonders einfache Möglichkeit Kennlinien zur Parametersteuerung zu verwenden
*Integration verschiedener physikalischer Domänen möglich (Mechanik, Hydraulik, Elektrik (...) )

Beispiel für die Leistungselektronik und Domänenübergriff: Mit den integrierten Mos-Fet Modellen (Level 1-3) wird eine B6 Brücke aufgebaut. Über die Zustandsgraphen kann eine
Raumzeigermodulation programmiert werden die über alpha-beta Koordinaten gesteuert
wird. Die Brücke steuert einen Asynchronmotor (Flussmodell) an diesem ist eine
Mechanische Last angeschlossen, z.B ein Feder-Dämpfer-System. Nun kann der Einfluss der Feder-Komponente auf die Zwischenkreisspannung analysiert werden.

Simplorer wird überwiegend im Mechatronischen Bereich eingesetzt. Die Studentenversion ist leider Stark eingeschränkt.

===LTspice/SwitcherCAD===
[[Datei:LTspice4-screenshot.png|miniatur|300px|Screenshot von LTspice IV]]
http://www.linear.com/designtools/software/#LTspice

* Kostenlos und beliebt

* Keinerlei Einschränkungen bezüglich Anzahl der Bauteile oder Knotenzahl

* SPICE-Simulator integriert unter einer graphischen Oberfläche zum Zeichnen von zu simulierenden Schaltungen

* Zum Einstieg empfehlenswert, da sehr übersichtlich. Erfordert allerdings mittelfristig detailliertere SPICE-Kenntnisse, da nicht alle SPICE-Funktionen hinter der graphischen Oberfläche versteckt sind.

* Das Programm heißt inzwischen offiziell LTspice IV. Man findet oft noch die älteren Bezeichnungen LTspice/SwitcherCAD, LTspice/SwitcherCAD III, SwitcherCAD/LTspice, SwCAD oder LTspice in älteren Unterlagen.

* Windows-Software (98, 2000, XP, Vista, 7), läuft mit WINE unter Linux

* Native Version für Mac OS X 10.7+ seit Ende 2013 erhältlich.

* Von einem Halbleiterhersteller ([http://www.linear.com/ Linear Technology]). Kommt daher mit einer großen Anzahl von Modellen für Linear Technology-Bauelemente und vielen Beispielen für diese. Darüber hinaus erlaubt LT die Verwendung als allgemeines Werkzeug zum Schaltplan-Zeichnen und zur SPICE-Simulation.
: Andere Halbleiterhersteller liefern normalerweise keine explizit für LTspice vorgesehenen oder getesteten Modelle, da sie logischerweise keinen Mitbewerber (Linear Technologies) unterstützen wollen. LTspice versteht jedoch normale SPICE-Modelle (.SUBCKT, .MODEL, usw.). Da LTspice weitgehend die SPICE-Erweiterungen von PSPICE versteht, können auch PSPICE-Modelle verwendet werden. Allerdings muss man eventuell, wie bei reinen SPICE-Textmodellen, ein eigenes Schaltzeichen-Symbol für das Bauteil erstellen (LTspice versteht diesen Teil von PSPICE nicht).

: '''Das Einbinden von Fremdmodellen''' wird im Handbuch / der Programm-Hilfe von LTspice erklärt. Jedoch nicht im Hauptteil, sondern versteckt '''im Kapitel ''FAQ''''', wo die Erklärungen gerne übersehen werden.

* Handbuch (entspricht der Programm-Hilfe): http://cds.linear.com/docs/ltspice/LTspiceHelp.chm

* Kleine Einführung: http://www.ee.hm.edu/fk/lab/lst/spice/LTSpiceInfo.pdf

* Längere, empfehlenswerte Einführung und zugehörige Beispielschaltungen: http://highered.mcgraw-hill.com/sites/0073106941/student_view0/lt_spice_instructions_and_support_files.html

* International User Group: http://groups.yahoo.com/group/LTspice/
: Die User Group erfordert eine Anmeldung bei Yahoo und eine Zulassung zur Gruppe.

: Eine Liste von Bauteilen, die aus verschiedenen Quellen stammen, ist nach Anmeldung in der obigen User Group zu bekommen. Dort gibt es auch die Modelle zum Download. Die erste Anlaufquelle, um häufig eingesetzte Bauteile zu finden.

: Die Diskussion undokumentierter Befehle und Modelle sowie die Untersuchung der internen Funktionsweise wird konsequent unterbunden.

* Eine Menge Modelle und eine gute Einführung http://www.elektronikschule.de/~krausg/

* [http://ltwiki.org/index.php5?title=Main_Page LT Wiki Tipps, Tricks, undokumentierte Befehle] (englisch)

* Regelungstechnik-Modelle http://home.scarlet.be/nap0/ltspice/

===SIMetrix===
http://www.simetrix.co.uk/
* kostenlose Version verfügbar, beschränkt auf 140 Nodes
* ab Windows Vista, Support für virtualisierte oder emulierte Systeme eingeschränkt, siehe http://www.simetrix.co.uk/site/system-requirements.html

===ngSpice===

http://ngspice.sourceforge.net/
* Open Source (BSD-Lizenz)
* Kommandozeilenorientiert, mit graphischer Ausgabe
* Erweitert Berkeley spice3f5 [http://ngspice.sourceforge.net/extras.html um viele zusätzliche Möglichkeiten]
* für Linux, Windows, MacOS
* integriert XSPICE, daher auch für Mixed-Signal-Simulation geeignet
* eigene XSPICE code models können erstellt werden
* integriert TclSpice, eine tcl/tk-Schnittstelle
* ausführliches Manual mit Einführung, Beipielen und allen aktuellen Features unter http://ngspice.sourceforge.net/docs/ngspice-manual.pdf
* Anleitung für gEDA und Spice http://www.brorson.com/gEDA/SPICE/t1.html
* [http://sourceforge.net/projects/gspiceui/ GSpiceUI - A graphic interface for SPICE] (Linux)

===TCLSpice===

http://tclspice.sourceforge.net/

* TclSpice ist eine verbesserte Version von Berkeley Spice und benutzt die Tcl/Tk Skript Sprache.
* open-source (BSD Lizenz) basierend auf NG-Spice Quellcode

===NI MultiSim / Electronics Workbench===

http://www.ni.com/multisim/
http://www.electronicsworkbench.com/edu/eduhom.html

* Electronics Workbench wurde von National Instruments aufgekauft. In NIs MultiSim aufgegangen.
* 30-Tage Testversionen erhältlich
* nur für Windows
* Ab Wine 1.0 und bis MultiSim 9 auch auf Linux lauffähig

===Tina===
http://www.tina.com/
* sehr eingeschränkte Demo-Version (PCB Layout nur mit weniger als 50 Pads erlaubt)
* [http://focus.ti.com/docs/toolsw/folders/print/tina-ti.html Tina-TI Version von Texas Instrument] ähnlich dem LTSpice von Linear Technology, ebenfalls kostenlos

===Gnucap===
* http://www.geda.seul.org/tools/gnucap/
* [http://sourceforge.net/projects/gspiceui/ GSpiceUI - A graphic interface] (Linux)

===qucs===
http://qucs.sourceforge.net/
* freie Software
* für Linux, Windows, OS X
* viele Modelle aus dem HF-Bereich

=== lcfilter ===
http://www-users.cs.york.ac.uk/~fisher/lcfilter/
Online-Filterberechnung L-C-Filter

=== eispice ===

http://www.thedigitalmachine.net/eispice.html

SPICE ähnlicher Schaltungssimulator mit Python Interface

=== Yenka Analogue Electronics ===

[http://www.yenka.com/ Yenka] is a simulator for designing circuits using analogue electronic components. Mac OS X or Windows XP/Vista. You can use all Yenka products free of charge at home.

=== Solve Elec ===

With [http://www.physicsbox.com/indexsolveelec2en.html Solve Elec] you can:
* draw and analyze electrical circuits functioning in direct or alternating current
* get literal formulas and values for current intensities and voltages defined in the circuit.
* verify circuit related equations.
* draw graphs.
* get the equivalent circuit of displayed circuit
* browse an integrated documentation
* edit, save and print reports made of various elements displayed in main window
(MacOSX, Windows, Free)

===PLECS===

http://www.plexim.com/de/plecs

* Die Simulationsplattform für leistungselektronische Systeme
* als MATLAB Toolbox und Standalone erhältlich
* freie Version je nach Universität erhältlich
* 30 Tage Testversion erhältnlich
* Schaltung mit elektrischer, magnetischer, mechanischer und thermischer Domain

==Digital==

===Simulo===
http://www.codeplex.com/simulo (Link is dead)
* Simple and modern digital simulation program. It's based upon .NET Framework 3.5 SP1 and WPF.

===DigitalSimulator===
http://www.draw2d.org/digitalsimulator/ (Link is dead)
* Windows und Online Browser Variante verfügbar

=== HADES ===
http://tams-www.informatik.uni-hamburg.de/applets/hades/html/index.html
* betriebssystemunabhängig (Java)

=== mkfilter ===
http://www-users.cs.york.ac.uk/~fisher/mkfilter/
Online-Digitalfilterberechnung FIR, IIR

=== edef ===
[http://edef.sourceforge.net/ edef] - A simple discrete event simulation. The edef framework can be used to simulate typical logical circuits, autoregressive processes or digital controller circuits and maybe some more. It is designed to be simple enougth for use in schools or other educational context. It is also truly easy to extend.

=== TkGate ===
[http://www.tkgate.org/ TkGate] is a event driven digital circuit simulator with a tcl/tk-based graphical editor. (GPL)

=== Atanua ===

[http://atanua.org/ Atanua ] is a real-time logic simulator, designed to help in learning of basic boolean logic and electronics. It uses OpenGL hardware-accelerated rendering and a custom UI designed for a fast workflow and a very low learning curve, letting the students concentrate on learning the subject instead of spending time learning the tool. (Personal non-commercial license: Free. Andere Nutzungen: siehe Webseite)

=== MMLogic ===

[http://www.softronix.com/logic.html MMLogic] is a MultiMedia Logic Design System for Windows (NT/2K/Xp/95/98/ME, now Freeware)

=== WireItUp ===

[http://www.wireitup.de WireItUp] is a Digital Logic Simulator especially made for educational purposes.(Windows 8/7/Vista/XP, Freeware)

=== Yenka Digital Electronics ===

[http://www.yenka.com/ Yenka] is a simulator for designing circuits using digital 4000 and 7400 series electronic components. Mac OS X or Windows XP/Vista. You can use all Yenka products free of charge at home.

=== KSimus ===

[http://ksimus.berlios.de/ KSimus] is a simulator for KDE.

=== Digital Simulator ===

[http://www.mit.edu/~ara/ds.html Digital Simulator] has a toolbar of digital circuit elements, including logic gates, flip-flops, switches, and indicators. Drawing a circuit with Digital Simulator is like using a paint program. You click the element's icon on the toolbar, then click where you want the element to go. You use a similar procedure to draw wires and indicate connections. It's that simple. Free for educational institutions or students. (Windows 3.1, 95/NT)

=== KLogic ===

[http://www.a-rostin.de/indexd.html KLogic] ist eine Anwendung zum einfachen Entwurf und zur Simulation von Digitalschaltungen. KLogic ermöglicht einen einfachen Aufbau von Schaltungen aus Standardkomponenten wie UND, ODER, XOR, und Flipflops wie RS und JK. Um komplexere und wiederverwendbare Schaltungen zu entwerfen, können Teilschaltungen gespeichert und wiederverwendet werden. (Linux, GPL)
Die letzte Version stammt aus dem Jahr 2006 und läuft leider recht instabil. Es gibt mittlerweile jede Menge grafisch unschöne Stellen und, schlimmer noch, auch diverse Bugs, die einen Crash verursachen.

=== Logic Simulator ===

With [http://www.tetzl.de/java_logic_simulator.html LogicSim] you can design and simulate digital logic circuits with logic gates like AND, OR, FlipFlop, etc.

=== HS-FIR-Compiler ===
[http://www.steepestascent.com/content/default.asp?page=s2_22 steepestascent.com]
14 day evaluation license:
The High Speed FIR Filter Compiler is a standalone utility that automatically generates VHDL code for fast and efficient FIR filters and is ideal for both FPGA and ASIC implementation.

=== Interactive 595 Shift Register Simulator ===

[http://conductiveresistance.com/interactive-595-shift-register-simulator/ Interactive 595 Shift Register Simulator]

=== Logic Circuit ===

[http://www.logiccircuit.org/ Logic Circuit] is free, open source educational software for designing and simulating digital logic circuits. Intuitive graphical user interface, allows you to create unrestricted circuit hierarchy with multi bit buses, debug circuits behavior with oscilloscope, and navigate running circuits hierarchy. (GPLv2, Windows: .NET 4.0 erforderlich)

== Mixed Analog-Digital ==

===SPECTRE===

Der [http://www.cadence.com/products/rf/spectre_circuit/pages/default.aspx Cadence Virtuoso Spectre Circuit Simulator] ist ein Mixed AD-Simulator auf der Basis von Spice. (Kommerziell)

===HSPICE===

[http://www.synopsys.com/Tools/Verification/AMSVerification/CircuitSimulation/HSPICE/Pages/default.aspx HSPICE] ist ein PSpice-ähnlicher Simulator, der sowohl ABM-Modelle, als auch eigens erstellte library-Modelle verarbeiten kann. (Kommerziell)

===XSPICE===
http://users.ece.gatech.edu/~mrichard/Xspice/

===ngSpice===

http://ngspice.sourceforge.net/
* Open Source (BSD-Lizenz)
* Kommandozeilenorientiert, mit graphischer Ausgabe
* Erweitert Berkeley spice3f5 [http://ngspice.sourceforge.net/extras.html um viele zusätzliche Möglichkeiten]
* für Linux, Windows, MacOS
* integriert XSPICE, daher auch für Mixed-Signal-Simulation geeignet
* eigene XSPICE code models können erstellt werden
* ausführliches Manual mit Einführung, Beipielen und allen aktuellen Features unter http://ngspice.sourceforge.net/docs/ngspice-manual.pdf

=== SMASH from DOLPHIN INTEGRATION ===
http://www.dolphin.fr/index.php/eda_solutions/products/smash/overview
* SMASH from Dolphin Integration is a mixed-signal, multi-language simulator for IP and IC designs. It uses [[SPICE]] syntax for analog descriptions, [[Verilog]]-HDL and [[VHDL]] for digital, Verilog-A/AMS, VHDL-AMS and ABCD (a combination of SPICE and C) for analog behavioral, and C for [[DSP]] algorithms.
* Logik, Analog und Mixed-Simulation
* Für Linux und Windows
* Engeschränkte Evaluationsversion erhältlich

===Micro-Cap===

http://www.spectrum-soft.com
* nur für Windows
* Evaluation Version (mit Einschränkungen) nach Registrierung erhältlich

===GNU-Radio===
http://gnuradio.org/redmine/wiki/gnuradio
GNU Radio is a free software development toolkit that provides the signal processing runtime and processing blocks to implement software radios using readily-available, low-cost external RF hardware and commodity processors. It is widely used in hobbyist, academic and commercial environments to support wireless communications research as well as to implement real-world radio systems.

=== Oregano ===

http://oregano.gforge.lug.fi.uba.ar/

Beschreibung von [http://elettrolinux.com/Simulations/oregano-an-electrical-tool.html elettrolinux.com]:

'''Oregano''' is a LINUX application for schematic capture and simulation of electronic circuits. Oregano has an user friendly graphic interface that allows to design and describe the circuit to simulate. It provides a wide variety of component libraries, including CMOS, TTL, lineal, operational amplifiers, and a lot more! Oregano lets you simulate the designed circuits. The actual simulation is performed by Berkeley Spice BSIM, GnuCAP or the new generation NGSpice. Oregano is licensed under the terms of the GNU GPL.

=== VirtualBreadboard ===

[http://www.virtualbreadboard.com/ VirtualBreadboard] is an easy to use simulation and modelling tool that can be used in place of a real breadboard for quickly performing experiments and testing out electronic and microcontroller ([[PIC]]) powered 'embedded' applications. (Seit Version 3.3.12 11 July 2009 Freeware, Windows)

=== BasicDSP ===
[http://www.vf.utwente.nl/~ptdeboer/ham/basicdsp/ von Pieter-Tjerk de Boer, PA3FWM, und Niels Moseley, PE1OIT]
A program for experimenting with simple audio DSP algorithms

===LTspice/SwitcherCAD===
http://www.linear.com/designtools/software/#LTspice

Hauptsächlich für die Simulation analoger Schaltungen verwendet, enthält LTspice doch einig digitale Grundfunktionen. Diese sind nur zum Teil im Handbuch als A-Schaltungselemente (''Circuit Elements'' --> ''A. Special Functions'') beschrieben.

==Hochfrequenztechnik==

=== Linksammlungen ===

* [http://www.circuitsage.com/tline.html Transmission Line Design and Analysis]
* [http://www.mwrf.com/Articles/Print.cfm?ArticleID=22572 Übersichtsartikel der Microwave & RF] [http://www.mwrf.com/Articles/Print.cfm?ArticleID=22809 und hier]

=== Ansoft ===
*Maxwell SV: Simulation von elektrischen und magnetischen Feldern (2D)
*Simplorer SV: Schaltungssimulation
*PExprt SV: Berechung von Schaltnetzteilen

Wurde 2008 von [http://www.ansys.com/ Ansys] gekauft,
http://www.ansys.com/Products/Simulation+Technology/Electromagnetics

die kostenlose Studentenversion "Ansoft Designer" gibts nur noch von G.Kraus:
http://www.gunthard-kraus.de
[http://www.gunthard-kraus.de/Ansoft%20Designer%20SV/DesignerSV050610.exe Download exe-File]
=== ARRL Radio Designer ===
für 169€ bei http://www.ukw-berichte.de erhältlich http://www.arrl.org
* Amateurversion der amerikanischen Design-Software Super Compact.
* Mittlerweile durch Ansoft Designer (ehem. Ansoft Serenade) überholt

=== AADE Filter Design ===
Homepage: http://www.aade.com/filter.htm

kostenlose Analog-Filterberechnung:
* Butterworth, Chebyshev, Elliptic (Cauer), Bessel, Legendre and Linear Phase
* low-pass, high-pass, band-Pass, and band-reject filters.
* Coupled Resonator band-pass filters
* Crystal Ladder band-pass filters using identical crystals

=== ActiveFilterDesign ===
Active Filter Design für Matlab, kostenloser Download: http://academics.vmi.edu/ee_js/Research/Programs/materials/AFD12.zip

Handbuch: http://academics.vmi.edu/ee_js/Research/Programs/materials/Analog%20Filter%20Designer.pdf

* FIR, IIR, analoge Filter, Synthese und Analyse

=== atlc - Arbitrary Transmission Line Calculator ===

* freie Software (Gnu General Public License)

Übertragungsleitungen (und eingeschlossen Richtkoppler) können mit der Open Source Software auf ihre Impedanz, aber nicht ihre Dämpfung berechnet werden.
Dabei ist die Form und Anordnung der Leiter und Dielektrica beliebig, aber die Anzahl der Leiter ist auf maximal Drei beschränkt. Es können keine Hohlleiter berechnet werden. Die üblichen Anordnungen auf Leiterplatten werden aber abgedeckt. Es wird eine Bitmap erstellt, die geometrischen und elektrischen Eigenschaften des Leitungsquerschnits als Farbe codiert enthält. Diese Bitmap wird dann vom Programm bearbeitet. Die Methode, die das Programm benutzt, ist die der [http://de.wikipedia.org/wiki/Finite-Differenzen-Methode finiten Differenzen]. Autor des Programmes ist Dr. David Kirkby alias G8WRB.
Das Programm ist in den meisten gängigen Linux Distributionen als Package erhältlich. Die Homepage mit Anleitungen, FAQ und Beispielen findet sich hier:
http://atlc.sourceforge.net/

=== Avago AppCAD Design Assistant ===
Der Hersteller von HF-Dioden und Transistoren bietet das kostenlose Programm AppCAD zur Berechnung von Transistorarbeitspunkten, Leitungsgeometrien usw. an.
http://www.avagotech.com/pages/appcad
Leider nicht lauffähig unter Windows 7.

=== AWR ===
http://web.awrcorp.com/

free trial versions erhältlich für:
* ANALOG OFFICE - High-Frequency Design Software for Analog and RFICs
* APLAC - Harmonic balance simulation engine
* AXIEM - 3D Planar Electromagnetic Software for Antennas and Passives
* MICROWAVE OFFICE - RF and Microwave Design Software for MMIC, RF PCB and Modules
* VISUAL SYSTEM SIMULATOR - Wireless Communication System Design Software

* TxLine [http://web.awrcorp.com/Usa/Products/Optional-Products/TX-Line/ free Transmission Line Calculator]

=== CST STUDIO SUITE™ ===
http://www.cst.com/

...deckt alles ab, 3D-EM Simulation für elektrostatische Probleme bis Hochfrequenz, Zeit- und Frequenzbereich, Fernfelder, EMV, Spice-Ersatzmodelle, PCBs, Partikelsimulation, Co-Simulation mit thermischen und mechanischen Problemen, Raytraycing.

=== Elsie ===
http://www.tonnesoftware.com/elsie.html
a Windows electrical filter design and analysis program handling all of the usual options (family, topology, bandwidth, etc.). It has a nice toolbox including real-time tuning modes and optimization. Outputs are presentation quality. Student edition is free.

=== FastHenry ===
Windowsversion http://www.fastfieldsolvers.com/

* open source
* Impedanzextraktion (R und L) aus 3D-Geometrieen
* Erfasst Skin-, Proximity-Effekte, magnetische Kopplungseffekte
* Erstellung von Spice-Modellen möglich

=== FilterFree ===
http://www.nuhertz.com/filter/

Filter Free is the free version of Filter Solutions and Filter Light. Functionality is limited 3rd order analog and IIR filters, and 10 tap FIR filters. Filters are synthesized. Frequency, time, and reflection analysis are performed on the ideal, unmodified filters only. Transfer functions are displayed in standard form only.

=== HP AppCAD ===
http://www.hp.woodshot.com/

RF design software is provided free of charge by Agilent Technologies
as a service to the RF and microwave design community

Läuft unter Windows ab 95c/NT4

=== Nova.exe ===
http://www.pcb-pool.com/ppde/service_downloads.html

NOVA is a program that can be used to analyze most linear (AC) circuits. It
can calculate voltage, phase, and delay at any circuit point (node) at any
frequencies. Most (AC) circuit analysis programs can only give useful results
for low frequencies (below 10 Mhz). NOVA can do this but it can also be used
for RF and microwave circuits. Microwave circuits require the analysis be done
in terms of S-parameters, rather then AC voltages. NOVA does AC, time domain,
and S-parameter analysis.This version of NOVA has circuit tweaking while in the graph mode. You may find it extremely useful. Vary a component and watch the response, return loss, and delay change.

Gutes altes DOS-Programm, AC- oder S-Parameter-Darstellung.
Ausdruck unter WinXP nur mit Screenshot-Programm möglich, getestet z. B. mit Snarf15: http://www.idcomm.com/personal/lorenblaney/SNARF15.ZIP

=== PUFF - Microwave Design Software ===
für 22€ bei http://www.ukw-berichte.de/ erhältlich
* altes DOS-Programm für HF-Simulation und Platinenentwurf
* Microstrip HF-Berechnungen, Smith-Diagramm
* in den UKW-Berichten standen schon mehrere Artikel mit Beispielen
* zur Nutzung einer Kombination aus PUFF und Ansoft SV (=Studentenversion)

Seit Anfang 2010 wird PUFF unter der GPLv3 License geführt. Der Pascal Quelltext mit Linux Package und Handbuch ist frei verfügbar. [http://wwwhome.cs.utwente.nl/~ptdeboer/ham/puff/ PUFF microwave CAD software on Linux]

=== RF-Sim 99 ===
kostenlos z. B. von: http://www.janson-soft.de/amateurfunk/rfsim99/rfsim99.htm

oder neben anderen PDFs zur HF-Technik: http://home.sandiego.edu/~ekim/e194rfs01/
* Berechnung aktiver und passiver Filter einschließlich Schaltplaneingabe
* Ausgabe von Frequenz- und Phasengang, Smith-Diagramm

=== Smith Plot ===
Neben diversen Mathcad-Beispielen und Skripten aus der HF-Technik eine Smith-Chart-Software:
http://www.fritz.dellsperger.net/downloads.htm

=== Sonnet Lite ===
Sonnet Lite provides a full-wave EM solution for 3D planar circuits
A fully functional and powerful EM analysis software.
Get started on your EM analysis within the next 30 minutes by downloading SONNET Lite!
http://www.sonnetsoftware.com/products/lite/
http://www.sonnetsoftware.com/

===qucs===
http://qucs.sourceforge.net/
* freie Software
* für Linux, Windows, OS X
* hervorragende technische Dokumentation
* Impedanzrechenfunktionen für Strip- und Microstripleitungen
* Filterberechnungstool

===ADS (Advanced Design System)===
http://www.keysight.com/en/pc-1297113/advanced-design-system-ads?&cc=DE&lc=ger

http://de.wikipedia.org/wiki/Advanced_Design_System

Advanced Design System, kurz ADS, ist eine spezielle Simulationssoftware der Firma Keysight (ehemals Agilent) zur Simulation von elektrischen Schaltungen für die Hochfrequenztechnik und stellt in diesem Segment einen Industriestandard dar.

==Antennensimulation==

=== cocoaNEC ===
Homepage: http://homepage.mac.com/chen/w7ay/cocoaNEC/index.html
* Design und modulierung von Antennen
* MacOS X (PowerPC und Intel)
* Frei erhältlich (mit Quellcode)

=== EZ-NEC ===
Homepage: http://eznec.com/
* Antennenberechnung
demo program allows only 20 segments, which limits the complexity of antenna
you can analyze. (EZNEC 4.0 allows 500 )

=== MiniNEC ===
Homepage: http://www.emsci.com/ '''(2013-05-01 Seite nicht mehr vorhanden)'''
* Antennenberechnung mittels "Momentenmethode" (Zerlegung der Antenne in kleine Segmente, Überlagerung der Teilfelder)
* eingeschränkte Studenten/Amateurversion erhältlich
* NEC = Numerical Electromagnetics Code

=== SuperNEC ===
Homepage: http://www.supernec.com/
* Antennenberechnung mittels "Momentenmethode"
* 30-Tage-Testversion sowie unbegrenzt lauffähige Studentenversion (gegen Nachweis) erhältlich

=== MMANA ===
Homepage (deutsche Version) : http://dl2kq.de/mmana/4-7.htm

Kostenlose Antennen-Analysesoftware, auf der mit MININEC Version 3 eingeführten Momentenmethode basierend

=== RadioMobile ===
Hochfrequenz-Ausbreitungssimulation
* [http://www.cplus.org/rmw/english1.html Hauptseite]
* [http://www.cplus.org/rmw/rme.html Beispielbilder]
* [http://www.cplus.org/rmw/dataen.html dazu erforderliche Kartendaten]
* [http://de.wikipedia.org/wiki/SRTM-Daten Wikipedia zum SRTM-Kartendatenformat]

== Sonstige ==

=== FEMM ===
* [http://www.femm.info/wiki/HomePage Finite Element Method Magnetics] (FEMM)

=== GALEMU ===

[http://bu3sch.de/joomla/index.php/galpal-emulator Galemu] is a [[GAL]]/[[PAL]] chip emulator. (GPL)

==Numerische Berechnungswerkzeuge==

===Derive===
http://education.ti.com

===FreeMat===
http://freemat.sourceforge.net
* freier MatLab-Clone
* für Windows, Linux, Mac OS X

===GAUSS===
Wissenschaftliche Simulationssoftware zur Berechung 3-dimensionaler Ladungsverteilungen in z. B. Halbleitern. Kann aus Geometrie und Dotierungsprofilen die Halbleitergleichungen ableiten.

===GnuPlot===
http://www.gnuplot.info/
* freie Software
* für Linux, Windows und weitere
* sehr mächtiges Tool, aber eher im Bereich der Datenauswertung (Diagramme)
* [http://ttsiodras.googlepages.com/gnuplotStreaming.html Visualize real-time data streams with Gnuplot] (Perl)

===Maple===
http://www.maplesoft.com/
* Wissenschaftliche Analyse und Simulationssystem zur Lösung komplexester Aufgaben der Mathematik. Lizenzpflichtig.

===JMathLib===
http://mathlib.sourceforge.net
* freier Matlab-Clone in 100% Java
* für Windows, Linux, ...

===MatLab===
http://www.mathworks.com/

===MuPad===
http://www.mupad.de/

===Mathcad===
http://www.mathsoft.com/ http://www.ptc.com/appserver/mkt/products/home.jsp?k=3901
* rechnen mit Formeln wie auf dem Papier

===Maxima===
http://maxima.sourceforge.net/
* freie Software für Linux, OSX, Windows

===Octave===
http://www.octave.org/
* freier MatLab-Clone. Die Syntax ist überwiegend identisch
* für Linux, Windows, OSX

===GNU R===
http://www.r-project.org/
* freier S-Clone. Die Syntax ist überwiegend identisch
* für Linux, Windows, OSX

===SciLab===
http://www.scilab.org/
* freie Software
* für Linux, Windows, MacOS
* stellt eine C++ Library bereit, die in eigene DSP-Systeme eingebunden werden kann

===scipy===
scipy [http://www.scipy.org/] ist eine Erweiterung der Skriptsprache Python [http://www.python.org] mit numerischen Funktionen
* freie Software
* für Linux, Windows, OSX

===SMathStudio===
SMathStudio [http://www.smathstudio.com/] ist ein an MathCad angelehntes numerischer Berechnungs-, Visualisierungs-, und Dokumentationstool. Die Software ist Freeware/Donationware. Sie ist ins deutsche übersetzt, wird derzeit (Stand 26.06.2012) aktiv weiterentwickelt und supported im eigenem Forum

== Online Schaltungssimulatoren ==

* [http://www.mikrocontroller.net/topic/79658#664688 Diskussion im Forum]
* http://www.falstad.com/circuit/
* [http://www.intersil.com/isim/ Intersil’s iSim]
* [http://smile.hsu-hh.de/Schaltungen/Index.htm WSPICE] (fixe Schaltungen)
* [http://micropci1.imtek.uni-freiburg.de/svs/ spicy VOLTsim]
* [http://www.gecko-simulations.com/geckocircuits.html GeckoCIRCUITS]
* [https://www.circuitlab.com CircuitLab]
* [http://www.poweresim.com/ PowerEsim] - Free SMPS Switching Power Supply / Transformer Design Software

== Tutorials ==

* [http://www.elektronikschule.de/~krausg/ Elektronikschule.de von Gunthard Kraus] (ORCAD-PSPICE, LTspice IV)

[[Kategorie:Entwicklungstools]]
[[Kategorie:Schaltplaneditoren]]

VHDL

2014-12-01T17:56:35Z

Jonas k: /* VHDL als Sprache */

== VHDL als Sprache ==

VHDL (VHSIC (Very High Speed Integrated Circuits) Hardware Description Language) ist eine Sprache mit zwei Aspekten: sie enthält, wie andere typische Programmiersprachen, eine Reihe von Konstrukten und Befehlen, die Abläufe und zeitliches Verhalten beschreiben, sowie ferner auch Elemente, die Strukturen und Zusammenhänge definieren. Diese werden genutzt, um das Verhalten einer digitalen Schaltung, z.B. in einem [[FPGA]], zu beschreiben. Wesentlich ist dabei die funktionelle Abhängigkeit der Ausgänge von Schaltungsmodulen von ihren Eingängen, sowie der Zusammenhang der Eingänge der Module mit den Ausgängen anderer Module. Diese können jeweils direkt oder über FlipFlops verknüpft werden, wodurch die Informationsweitergabe erst im nächsten Takt erfolgt. Mit dieser grundsätzlichen Topologie sind alle wichtigen Grundfunktionen digitaler Schaltungen darstellbar. Letztlich wird das Verhalten der Chipausgänge in Abhängigkeit der Chipeingänge definiert und dabei alle erdenklichen Zustände, in denen sich die Teilschaltungen befinden können, vollumfänglich beschrieben.

Wichtig ist bei VHDL das Verständnis dafür, dass alle ausdrücklichen, zeitlichen Abläufe lediglich während der Simulation so vollzogen werden, wie sie anhand üblicher Regeln der Softwaretechnologie erwartet werden. Bei der Synthese hingegen bleiben einige zeitliche Konstrukte und Zusammenhänge unberücksichtigt und nur die Strukturen selbst werden in die Schaltung übernommen. Damit ist z.B. die Anordnung des Codes in einem Modul aber auch die Ordnung der Prozesse und Reihenfolge von Signalzuweisungen weitgehend unerheblich.

=== Simulation ===

Bei der Simulation wird der Code in klassischer Weise kompiliert und ausgeführt. Die Anordnung von Codezeilen kann dabei ebenso relevant sein, wie die zeitliche Steuerung von Modulen, die bestimmte Abhängigkeiten von einzelnen Signalen haben. In dieser Funktion wird VHDL hauptsächlich zum Schreiben von Testbenches und Modellen verwendet. Näheres dazu im Artikel [[VHDL Testbench]].

=== Synthese ===

Bei der Synthese wird die Beschreibung von einer Synthesesoftware in eine Netzliste umgesetzt. Der grundlegende Unterschied zur Verwendung von VHDL als Simulationsprache besteht darin, dass man nicht beliebigen Code schreiben kann, sondern sich an bestimmte Strukturen halten muss, die der Synthesizer kennt und in Hardware umsetzen kann. Schleifen z.B. werden zur Compilezeit ausgeführt, um Matritzen, Vektoren oder redundante Strukturen zu beschreiben und besitzen keine zeitliche Relevanz zur Ausführungszeit.

Wie diese Strukturen im allgemeinen aussehen, ist weiter unten beschrieben, Details erfährt man in der Dokumentation der Software, z. B. dem [http://www.xilinx.com/support/documentation/sw_manuals/xilinx11/xst.pdf XST User Guide].

=== Grundregeln für synthetisierbaren VHDL-Code ===

Folgende Grundregeln sollten vor allem Anfänger auf jeden Fall einhalten:

* Es darf nur zwei Arten von Prozessen geben:
*# Rein kombinatorische Prozesse (keine Zustandsspeicher):
*#* Alle Signale die im Prozess gelesen werden in die sensitivity list eintragen
*#* Jedes Ausgangssignal muss in jedem if-Zweig einen von sich selbst verschiedenen Wert zugewiesen bekommen, damit keine [[Latch]]es entstehen (mein_signal <= mein_signal; ist unzulässig!)
*#* Keine Taktflankenabfrage
*# Rein getaktete Prozesse (Flip-Flops als Zustandsspeicher):
*#* Nur Clk und asynchroner Reset in die sensitivity list
*#* Maximal ein [[Reset für FPGA/CPLD | Reset]]
*#* Nur eine Taktflankenabfrage (rising_edge)
* Möglichst nur ein einziger Takt im gesamten Design, nur steigende ODER fallende Taktflanke auswerten. Um eine Flanke eines anderen Signals zu erkennen, siehe [[VHDL Flankenerkennung]].
* Keine Takte herunter teilen, stattdessen [[Taktung FPGA/CPLD#Clock Enable|Clock Enable]] verwenden.
* Kein "after", "wait for" o.ä. verwenden, das ist nicht synthetisierbar
* Keine shared variables verwenden
* Variablen nur dann verwenden, wenn man genau verstanden hat, was der Unterschied zu einem Signal ist und sich das Problem nicht auch mit Signalen lösen lässt
* Kein IEEE.STD_LOGIC_(UN)SIGNED verwenden, sondern IEEE.NUMERIC_STD (siehe [[Rechnen in VHDL]])

==FAQ==
===<code>CLK='1' and CLK'event</code> oder <code>rising_edge()</code>?===
'''Frage:'''
Bei der Beschreibung von FlipFlops werden je nach Buch/Programmierer zwei unterschiedliche Konstrukte benutzt:

Variante 1 (klassisch):

<syntaxhighlight lang="vhdl">
process(clk)
begin
if clk = '1' and clk'event then
--snip
end if;
end process;
</syntaxhighlight>
und Variante 2:

<syntaxhighlight lang="vhdl">
process(clk)
begin
if rising_edge(clk) then
--snip
end if;
end process;
</syntaxhighlight>

Welche ist zu empfehlen?

'''Antwort:'''
Kurz gesagt bei der Synthese gibt es keine Unterschiede, in der Simulation kleine. Verwende die besser lesbare Variante. Die mit ''rising_edge()'' (bzw. ''falling_edge()'') gilt allgemein als die bessere (Lesbarkeit und Simulationsgenauigkeit).

Wer es genau wissen will: Die klassische Variante ist nur korrekt für Signale die nur die Werte '1' und '0' annehmen können. Bei Signalen vom Typ std_logic (der Standardtyp für Signale) werden Flanken erkannt, die tatsächlich keine sind.
Zum Beispiel beim Treiben eines PullUps ('H' -> '1' keine tatsächliche Flanke aber für ''clk = '1' and clk'event'') oder beim Simulationsstart ohne Initialisierungswert für die Signale ('U' -> '1').(Signale mit Initialisierungswert werden so deklariert: ''signal a: std_logic := '0'; '').
Die Funktionen ''rising_edge()'' und ''falling_edge()'' konvertieren den std_logic Wert vor dem Vergleich auf '1' bzw. '0' und simulieren so keine Flanke wo in der echten Hardware auch keine ist.

* http://www.mikrocontroller.net/forum/read-9-391894.html

===Synchroner oder asynchroner Reset?===
Folgende Regeln gelten bei der Überlegung, ob man einen asynchronen Reset verwenden sollte:

* In FPGAs führt die Nutzung von Resetfunktionen in aller Regel zu einem erhöhten Resourcenverbrauch. Mitunter werden Taktnetze belegt.

* Asynchrone Resets bedürfen besonderer Behandlung, damit die negative RST-Taktflanke nicht genau zur Clk-Flanke kommt, da dies zu inkonsitenten Startbedingungen der FFs im FPGA führen kann.

* Viele FPGAs können per Init-Kommando in VHDL initialisiert werden und benötigen zum Anlaufen gar keinen (Re)set - weder synchron noch asynchron.

* Oft benötigen FPGAs aus Betriebssicherheitsgründen einen synchronen Reset inmitten des Betriebs durch eine Instanz wie einen Controller, wenn ein Fehler detektiert wurde. In diesen Fällen ist ein asynchroner Reset unnötig.

* asynchrone Resets sollten nur an von einander unabhängigen Punkten der Schaltungselektronik angewendet werden, wie z.B. an verschiedenen Chips, wo man ohnehin keine totale Synchronität unterstellt und Massnahmen zum sicheren Anlaufen aller Schaltungsteile ergreifen muss.

* asynchrone Resets müssen in jeder einzelnen domain getrennt eingetaktet werden, um sie sicher in synchrone Resets zu überführen

* Innerhalb eines FPGAs sollten asynchrones Resets an z.B. PLLs geführt werden, damit deren Reset nicht von einer zweiten PLL abhängig ist.

* Sollen FPGAs in ASICs übersetzt werden und dort unbedingt ein asynchroner Reset verwendet werden müssen, können asynchrone Resets bedingt compilierbar eingebaut werden, sodass sie im FPGA nicht zwangsläufig aktiv sein müssen

==== Standardresetpfad in FPGAs ====

Ein probates und meistens sehr gut funktionierendes Design sieht folgendermassen aus:

* externer asynchroner Reset vom IO-PAD (bei nReset über Inverter) direkt im Top-Level an die Master-PLL / bzw den Haupt-DCM, genannt "PLL1"

* Die "PLL1" generiert neben den Takten ein LOCKED-Signal, das in invertierter Form als Reset für diese domain benutzt wird. Aus dem aynchronen Reset wird dadurch mittels des LOCK-Signals ein interner, synchroner Reset

* Dieser interne Reset wird in jeder einzelnen Teildomain dieser PLL zweimmal einsynchronisiert, um lokale Reset-Signale zu erzeugen. Damit werden die Auswirkungen metastabiler Zustände verhindert, die bei der negativen Resetflanke entstehen könnten, falls die Taktflanken der erzeugten PLL-Takte genau auf dieser Flanke liegen

* Der interne Reset der "PLL1" versorgt zudem auch alle weiteren PLLs der anderen Domains, die sich ihren lokalen Reset auf dieselbe Weise generieren. Der in der domain der PLL1 synchrone reset wirkt bei diesen PLLs quasi asynchron.

Damit wird sichergestellt dass alle PLLs einen eigenen Reset bekommen und sie danach definitiv anlaufen. Es ist nun wichtig, dass beachtet wird, dass der exakte Zeitpunkt der Resets der unterschiedlichen Domains unbekannt ist. Daher müssen die locked-signale dieser Domains gfs wieder einsynchronsiert werden, damit in der Master-Domain bekannt ist, wenn alle Teilschaltungen angelaufen sind und das Design "starten" kann.

Bei kritischen Applikationen muss gegebenenfalls auch noch dafür gesorgt werden, dass in der Phase zwischen Start des FPGAs und Arbeiten aller PLLs alle FPGA-Ausgänge auf einem passenden Pegel gehalten werden.

===Wann und warum verwendet man Variablen?===

* Variablen sind als Zwischenergebnisse / Synonyme für aus Kombinatorik gewonnene Werte / Signale zu verstehen. Sie erhalten jeweils "sofort" nach der Zuweisung ihren neuen Wert, der direkt an anderer Stelle genutzt werden kann - so, als läge eine direkte Verdrahtung vor. Die Nutzung von Variablen entkoppelt somit jegliche Berechung von den zeitlichen Randbedingungen, speziell dem Takt. Damit ist es möglich, komplexe Architekturen und Modellverhalten innerhalb von Simulationen ohne einen Zeitverlust zu berechnen, siehe Beispiele unten.

* Signale erhalten ihren neu zugewiesenen Wert dagegen erst nach dem vollständigen Abarbeiten eines Prozesses, praktisch nach einem Delta-Delay oder nach einer spezifizierten Zeit. Sie repräsentieren eine physikalische Signalkette mit tatsächlichem Datenfluss. Während Variablen daher in einem Prozess gleich weiterverwendet werden können, sind Signale faktisch erst mit dem nächsten Takt aktuell (das Delta-Delay führt dazu, dass der Wert für diesen Durchlauf noch nicht gilt, der nächste Durchlauf des getakteten Prozesses passiert dann erst einen Clockcycle später.

* Bei asynchronen Prozessen wird der Prozess bei der Verwendung von Signalen dann nochmals gestartet ... (oder so oft, so viele voneinander abhängige Signalzuweisungen drin sind), bei Variablen wird er in einem Durchlauf berechnet (Simulationszeit!).

* Die Benutzung von Variablen gegenüber Signalen hat mitunter Vorteile im Bereich der Ausführungszeit bei Simulationen, wenn umfangreiche Berechnungen nötig sind, die ansonsten mit Vektoren durchgeführt werden müssten.

Beispiele:

==== Beispiel 1 ====

<syntaxhighlight lang="vhdl">
-- Nutzung von Signalen
-- die letzte Anweisung ist gültig und überschreibt alle vorhergehenden Anweisungen

-- steht real in der Signaldefinition über begin
signal a: std_logic;

process(clk)
begin
if rising_edge(clk) then
a <= a and b;
a <= a and c;
end if;
end process;

-- Ergebnis: a <= a and c, die Zeile zuvor wird ignoriert
</syntaxhighlight>

<syntaxhighlight lang="vhdl">
-- Nutzung von Variablen
-- Aufeinanderfolgende Anweisungen werden sofort logisch wirksam und in die neue Anweisung einbezogen, die Anweisungen werden somit verkettet

process(clk)
variable a: std_logic;
begin
if rising_edge(clk) then
a := a and b;
a := a and c;
end if;
end process;

-- Ergebnis: a <= a and b and c, Verkettung der Anweisung wie in normalen Programmiersprachen
</syntaxhighlight>

* Es kann recht unübersichtlich werden, wenn man eine komplexe Berechnung hat und diese mit vielen Klammerebenen verschachtelt direkt in der Signalzuweisung beschreibt. Hier kann es besser sein, den Wert "nach und nach" über Variablen "zusammenzubauen" und erst am Schluss auf ein Signal zuzuweisen.

* Manchmal möchte man gemeinsame Teilausdrücke vorab berechnen, z. B.
<syntaxhighlight lang="vhdl">
Var1 := A + B;
Var2 := C + D;
Var3 := E + F;
Result1 <= Var1 - Var2;
Result2 <= Var1 - Var3;
</syntaxhighlight>
ist i.d.R. besser als
<syntaxhighlight lang="vhdl">
Result1 <= (A + B) - (C + D);
Result2 <= (A + B) - (E + F);
</syntaxhighlight>
Wenns komplexer wird, ist es auch einfacher, daran was zu ändern.

* Verschiedenen Synthesetools können manchmal mehr, manchmal weniger gut optimieren. So kann man z. B. durch das Zusammenfassen eines Teilausdruckes eine bessere Optimierung erreichen (Stichwort Resource-Sharing). Z.B.:
<syntaxhighlight lang="vhdl">
if (opcode = add) then
res <= a+b;
else -- opcode = sub
res <= a-b;
end if;
</syntaxhighlight>
oder
<syntaxhighlight lang="vhdl">
if (opcode = add) then
var1 := b;
else
var1 := -b;
end if;
res <= a+var1;
</syntaxhighlight>

Im ersten Fall wird ggf. ein Addierer und ein Subtrahierer (noch'n Addierer) eingebaut und das Ergebniss gemultiplext, im zweiten Fall wird eventuell nur ein Addierer eingebaut und der b-Eingang des Addierers gemultiplext. Sind a und b beispielsweise 32-Bit-Vektoren, dann macht das HW-mäßig schon was aus.
Gute Synthesetools sollten dies aber mittlerweile automatisch machen, so das in beiden Fällen dasselbe rauskommt (war nicht immer so). (BTW, ich selber tendiere normalerweise zur ersten Variante, da besser lesbar - und man die HW-Implementierung nicht notwendigerweise vorwegnehmen soll, aber da hat jeder seine eigene Meinung zu ...)

==== Beispiel 2 ====
Bei Analogen Filtern ist es oft notwendig, iterative Schleifen zu verwenden, um die Ergebnisse zu erlangen. Nur die Verwendung von Variablen und Loops gestattet es, komplexe Rechenergebnisse von "analoger" Reaktionsgeschwindigkeit vom Simulator zu erlangen, ohne Simulationszeit oder gar Takte vergehen zu lassen.

==== Geschwindigkeit ====
Simulatoren rechnen i.d.R. mit Variablen schneller, als mit Signalen. Hat man also viele Prozesse mit Signalen vs. Variablen in einem großen Design, dann kann das schon was ausmachen ... Siehe auch oben bei asynchronen Prozessen, die mit Signalen ggf. wesentlich öfters durchlaufen werden. Auch wenn also ein System mit Signalen abzubilden ist, so empfiehlt sich der Einsatz von Variablen mitunter dennoch.

Ausnahme: I.d.R. sind nur auf Signalen und getakteten Prozessen basierende Modelle voll und leicht synthesierbar. Soll z. B. ein Modell in einem [[HIL]] System getestet werden, ist die Verwendung von Signalen mit entsprechender Berücksichtigung des timing angezeigt.

==== Anfängerprobleme ====
Anfänger meinen oft, die unmittelbare Zuweisung eines Werts an eine Variable im Prozess gewinnbringend nutzen zu können. So werden dann ausgiebig Variablen verwendet, und eines der Hauptprobleme von Variablen übersehen: sie können nicht in der Sensitivliste eines Prozesses aufgeführt werden. Von diesem Nebeneffekt sind insbesondere ''speichernde'' Variablen betroffen. Im Beitrag
http://www.mikrocontroller.net/topic/117630 sind dort ein paar Beispiele aufgeführt. 
Das Hauptproblem an diesem Verhalten ist, dass die (fehlerfreie) Simulation nicht mehr zum Syntheseergebnis (das ebenfalls fehlerfrei und ohne Warnungen erzeugt wurde) passt.

=== Kodierschaltungen ===
Kodierschaltungen (Coder) sind Schaltungen mit einem mehrstelligen Ein- und Ausgang. In der Schaltung werden keine FF oder andere Speicher benutzt. Ein typisches Beispiel ist die Wandlung einer Binärzahl in eine Binär Codierte Dezimalzahl. Eine sehr übersichtliche Schreibweise benutzt ein Konstanten-Feld.

Vor- und Nachteile verschiedener VHDL-Varianten einen Coder zu beschreiben werden [[TTL74185|hier]] besprochen.

===If außerhalb eines Prozesses?===
If-Bedinungen sind außerhalb eines Prozesses nicht möglich.
Lösung:
<syntaxhighlight lang="vhdl">
vector_or <= '0' when oder_vector = X"0000" else '1';
</syntaxhighlight>
Dies nennt der Fachmann bedingte Zuweisung (conditional assignment), es ist eine der ''nebenläufigen'' Anweisungen von VHDL. Daneben gibt es zu ähnlichem Zweck eine select-Anweisung:
<syntaxhighlight lang="vhdl">
with vector select
bit_pos <= "00" when "0001",
"01" when "0010",
"10" when "0100",
"11" when "1000",
"00" when others;
</syntaxhighlight>

Für sperrige Fälle, die sich partout nicht lesbar und/oder elegant mittels dieser nebenläufigen Zuweisungen formulieren lassen, bietet sich entweder ein kombinatorischer Prozess an oder man verpackt die Zuweisung in eine Funktion. In beiden Fällen kann man dann den Ergebnisvektor schrittweise mit if-Abfragen zusammenbauen.

=== Alle Leitungen auf "0000.." bzw "1111..." setzen? ===

Auf null setzen:
<syntaxhighlight lang="vhdl">
count <= (others => '0');
</syntaxhighlight>

Auf eins setzen:
<syntaxhighlight lang="vhdl">
count <= (others => '1');
</syntaxhighlight>

===Vergleich eines std_logic_vector mit einer Konstanten===

Um einen std_logic_vector auf "00000..." oder "1111..." zu vergleichen, kann die (others => '0') Schreibweise nicht verwendet werden, weil die Vektorbreite dabei nicht definiert ist. Hier muss also ein Bereich angegeben werden:
<syntaxhighlight lang="vhdl">
if VECTOR = (15 downto 0=>'0') then..
</syntaxhighlight>
oder
<syntaxhighlight lang="vhdl">
if VECTOR = (VECTOR'range=>'0') then...
</syntaxhighlight>
Diese Schreibweise gilt universell für alle Libs.

Werte ungleich "000.." und "1111..." müssen bei Verwendung der NUMERIC_STD.ALL etwas aufwendiger umgewandelt werden (hier der Wert 77):
<syntaxhighlight lang="vhdl">
if VECTOR = std_logic_vector(to_unsigned(77,VECTOR'length)) then...
</syntaxhighlight>

Wird die herstellerabhängige Synopsis-Lib STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL verwendet, kann auch einfach so geschrieben werden:
<syntaxhighlight lang="vhdl">
if VECTOR = 0 then...
</syntaxhighlight>
Genauso einfach geht ein Vergleich auf z. B. den Wert 77:
<syntaxhighlight lang="vhdl">
if VECTOR = 77 then...
</syntaxhighlight>

===Report von std_logic_vector===

Report kann nur Strings verarbeiten, deswegen muss ein std_logic_vector in einen String verwandelt werden:
<syntaxhighlight lang="vhdl">
report integer'image(to_integer(unsigned(rdata)));
</syntaxhighlight>

===parallel -> seriell: Schieberegister oder Multiplexer?===
* http://www.mikrocontroller.net/topic/78556

==Weitere Informationen==
=== Artikel ===
<ncl style=compact maxdepth=2 headings=bullet headstart=2
showcats=1 showarts=1>VHDL</ncl>
=== Forum ===
* [http://www.mikrocontroller.net/forum/fpga-vhdl-cpld FPGA, VHDL & Co.]

===Kurzreferenzen===
* [http://www.tcnj.edu/~hernande/r/VHDL_QRC__01.pdf VHDL Quick Reference Card]
* [http://www.lrr.in.tum.de/~acher/tgi/uebung/VHDL-Buch.pdf VHDL-Kurzanleitung]
* [http://www.mikrocontroller.net/attachment/21066/VHDL_Coding_eng.pdf - Design Rules & Coding Style (PDF)]

=== Bücher ===
* J. Ritter, P. Molitor: "VHDL: Eine Einführung", ISBN 3827370477
* J. Reichardt, B. Schwarz: "VHDL-Synthese: Entwurf digitaler Schaltungen und Systeme", ISBN 3486581929
* P. J. Ashenden: "The Designers Guide to VHDL", ISBN 1558606742

===Online-Bücher===
====Deutsch====
* [http://www.nt-nv.fh-koeln.de/Labor/VhdlEasy/index.html VHDL easy] - deutschsprachige VHDL-Einführung von der FH Köln
* [http://digbib.ubka.uni-karlsruhe.de/volltexte/documents/202594 Schaltungsdesign mit VHDL] - komplettes Buch als PDF
* [http://tams-www.informatik.uni-hamburg.de/vhdl/doc/kurzanleitung/vhdl.pdf VHDL Kurzanleitung] - Umfangreiches Buch der Uni Hamburg, deutschsprachig, ca. 110 Seiten
* [http://www.informatik.uni-ulm.de/ni/Lehre/SS03/ProSemFPGA/VHDL-Grundlagen.pdf VHDL Grundlagen] 15 Seiten Grundlagen, Universität Ulm
* [http://wwwlrh.fh-bielefeld.de/vhdl_vor/VHDL_VOR.htm Schaltungs-Synthese mit VHDL] eine Einfuehrung
* [http://de.wikibooks.org/wiki/VHDL VHDL - Wiki - Buch] VHDL Syntax mit vielen Beispielen. Da es sich um ein Wiki steht jede Woche mehr (korrigierter) Inhalt zur Verfügung.
* [http://www.lothar-miller.de/s9y/archives/81-Xilinx-ISE-Step-by-Step.html Xilinx ISE Step by Step] Bebildertes Tutorial für Xilinx ISE Entwicklungsumgebung
====English====
* [http://tams-www.informatik.uni-hamburg.de/vhdl/ Hamburg VHDL archive]
* [http://www.ti.informatik.uni-frankfurt.de/Docs/cook/ VHDL Cookbook] - komplettes Buch
* [http://www.fpga4fun.com/VHDLTips.html VHDL Tips and Tricks]
* [http://www.doulos.com/knowhow/vhdl_designers_guide/ The Designer's Guide to VHDL]
* [http://esd.cs.ucr.edu/labs/tutorial/ VHDL Tutorial: Learn by Example] - viele Beispiele mit Testbenches

=== Diskussionen ===
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/198531 Einsynchronisieren mit höherer Taktrate]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/156600 Detailbetrachtungen zur Metastabilität]

=== VHDL-Beispiele ===
* [http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/4-FPGA Beispiel von Lothar Miller]
* [http://www.mikrocontroller.net/articles/VHDL_Softwarepool VHDL Software Pool]
[[Category:FPGA und Co]]
[[Category:Programmiersprachen]]
[[Kategorie:VHDL]]

Schaltplaneditoren

2014-11-28T09:04:51Z

Jonas k:

== Grundüberlegungen zum Auswahl eines Layoutprogrammes ==

Sehr häufig wird die Frage gestellt, welches Platinenlayoutprogramm man sich denn nun am besten kaufen soll. Diese Frage ist leider nicht einfach zu beantworten, weil sie von vielen Umständen abhängt, und für jeden individuell beantwortet werden muss.

Daher hier ein paar grundsätzliche Überlegungen, welche in die eigenen Entscheidungen einfliessen könnten.

Grundsätzlich ist der Übergang vom Hobbyanwender über den Studenten oder professionellen Kleingewerbetreibenden in Handwerk und Ingenieurbüro bis zum Vollzeit Platinenentwickler in der Industrie, der nur Großprojekte bearbeitet, stufenlos. Letztere haben im allgemeinen aber schon genaue Vorstellungen über das, was sie benötigen. So sind diese Überlegungen in erster Linie für Hobbyanwender, Studenten und Kleingewerbe betreibende Ingenieurbüros gedacht.

=== Freeware vs. Open Source ===
"Freeware" im Sinne von nur "kostenlos" kann gerade für Hobbyanwender, Studenten und Kleingewerbetreibende problematisch sein, weil bei den kostenlosen Versionen kommerzieller Programme je nach Lizensierung Probleme bestehen, damit erstellte Projekte zu veröffentlichen. Selbst wenn die Veröffentlichung nichtkommerziell ist, und jemand anders greift die Unterlagen auf und verwertet sie kommerziell, kann der ursprüngliche Lizenznehmer wegen der Verletzung von Lizenzbestimmungen zur Rechenschaft gezogen werden. Hier ist also sehr intensiv das Kleingedruckte der Lizensierung zu beachten. Gleiches gilt für zwar nicht kostenlose, aber stark verbilligte Studenten- oder Hobbyversionen kommerzieller Programme. Oft beinhalten diese kostenlosen oder stark verbilligten Versionen auch recht lästige Beschränkungen in Bezug auf Schaltplangröße, Platinengröße, Anzahl der Verbindungen/Pads und Layer. Testversionen haben oft eine beschränkte Gültigkeitsdauer über wenige Wochen. Sie sind zum Testen vor einer Kaufentscheidung gedacht. Daher sollte man mit solchen Zeitbeschränkten Testversionen ausser kleinen Testprojekten auch keine Projekte machen. Läuft die Lizenz aus, und man entscheidet sich, das Programm nicht zu kaufen oder zu mieten, kann man die Daten und somit die investierte Arbeit meist nicht weiter nutzen. Tatsächlich ist es daher oft sinnvoller, sich eine Vollversion eines einfachen Programmes zu kaufen, oder man nimmt "echte" Open Source Software.

Bei diesen echten "open source" Programmen unter der [http://de.wikipedia.org/wiki/GNU_General_Public_License GNU-GPL-Lizenz] bestehen keine Probleme in der Verwertung und Veröffentlichung, sogar für kommerzielle Projekte dürfen sie kostenlos verwendet werden. Diese Programme sind wirklich frei im Sinne von "freier Rede" und nicht nur im Sinne von "Freibier". Leider gibt es davon nur wenige, z.B.
[http://www.mikrocontroller.net/articles/Schaltplaneditoren#gEDA gEDA], [http://www.mikrocontroller.net/articles/Schaltplaneditoren#Kicad KiCad] und [http://www.mikrocontroller.net/articles/Schaltplaneditoren#FreePCB FreePCB] . [http://www.mikrocontroller.net/articles/Schaltplaneditoren#Fritzing Fritzing] gehört zwar ebenfalls in diesen Kreis, doch unterscheiden sich die Zielgruppe und demzufolge einige Aspekte der Handhabung extrem von denen gewöhnlicher Layoutprogramme.

=== Einarbeitung ===
Grundsätzlich gibt es kein Layoutprogramm, in das man sich nicht einarbeiten müsste. Platinenentwicklung ist eine komplexe Angelegenheit, egal mit welcher Philosophie man sie angeht. Daher kommt man ohne Einarbeitung nie davon. Auf der anderen Seite werden jemandem, der mit einem Leiterplattenprogramm umgehen kann, vermutlich zwei Drittel eines anderen Layoutprogrammes irgendwie bekannt vorkommen. Der Grund ist der, dass es dabei um Leiterplatten, ihre Eigenschaften und Herstellung geht. Dieses ist aber als Kontext, aus dem sich dann vieles ergibt, bei allen gleich. Unterschiede gibt es darum nur in Details der Handhabung.

=== Handlichkeit ===
Schaltungen und Boards kann man mit allen dieser Layoutprogramme entwickeln. Es hängt an den speziellen Bedürfnissen und dem speziellem Geschmack des konkreten speziellen Anwenders, womit er am besten umgehen kannst. Die Thematik ist zu komplex, um von einer allgemeingültigen "intuitivität" ausgehen zu können. Diese sehr vom kulturellen Hintergrund des Anwenders abhängigen Eigenschaften machen, das hier keine Empfehlungen abgegeben werden können.

Es kann dem Anwender daher lediglich der Rat gegeben werden, sich einige der Programme anzusehen und damit zu experimentieren. Das ist leider der einzige Weg, um sich selber ein Bild zu machen. Dazu können auch durchaus die "kostenlosen" Versionen kommerzieller Programme verwendet werden. Aber Vorsicht: Erst einmal keine größeren Projekte mit Testversionen. Denn wenn die Erprobungsfrist abgelaufen ist, oder wenn man vor eine andere Beschränkung läuft, und dann das Programm doch nicht kaufen will, kann die darin eingebrachte Arbeit nicht mehr in ein anderes Programm übertragen werden.

== AACircuit ==

'''AACircuit''' ist ein Schaltplaneditor mit einer Ausgabe als ASCII-Grafik. Das Programm wurde dafür entwickelt, um mal eben eine Frage oder eine Antwort in ''newsgroups'', Chats oder Foren zu veranschaulichen, wenn keine Upload-Möglichkeit von Bilddateien da ist. AACircuit gibt es bei http://www.tech-chat.de/ ([http://9r1.org/AACircuit1_28_6.zip Download-Mirror])

<pre>
.---o----o------o---o---------------o---o----o------------o 12-15V
| | | 22µF| + | | | |
.-. | .-. ### | .-. | | .-------o
| |<-' | | --- | | | | | | .---o
| |5k | |5k6 | | | | | | | |
'-' '-' | o--. '-' | _|_ o /o
| | === | | | | |_/_|- /
.-. | GND | ---100n LED V - | /
| | | | --- - ^ | o
| |6k2 | | | | | | |
'-' | | GND '---o----o '-------o
| | 2|\|7 |
o-----------------|-\ LM741 ___ |/
| | | >-------o--|___|--o---|
| o---o----|+/ 6 | 22k | |> BC547
| | | 3|/|4 | | |
.-. | | === o---. .-. |
| | | o---. GND | | | |5k6 |
| |2k7 .-. | | ___ _V_ | | | |
'-' KTY10 | + '--|___|--|___|-' '-' |
| | | ### 47k 220k | |
| '-' --- | |
| | | | |
| | | | |
'--------o---o-------------------------o-----o------------o GND
</pre>

== Altium Designer ==

Altium (aus Protel hervor gekommen) ist eine kommerzielle EDA Suite die verschiedenste Funktionen beinhaltet.
Neben den Klassikern wie Schaltplan und Layouterzeugung werden auch elektronische Simulationen, FPGA Entwicklungstools, und diverse andere Features per PlugIn vom Hersteller angeboten.
Leider ist der Produktzyklus momentan sehr kurz, so das fast Jährlich neue Hauptrelease erscheinen (aktuell 13.2) und in Abständen von 2-6 Monaten "Zwischenupdates" veröffentlicht werden.

*Diverse Formate können importiert und exportiert werden, so das man u.A. "fast" nahtlos mit MCAD Systemen kooperieren [https://docs.google.com/viewer?url=http://www.altium.com/files/training/Module%2020%20-%203D%20Mechanical%20CAD.pdf LINK]
*Diverse Funktionen für HighSpeed Designs [http://fplreflib.findlay.co.uk/articles/37941%5CHiSpeedDesignTutorialforAltiumDesigner_long.pdf LINK]

Leider wurde der Preis in der jüngsten Vergangenheit des öfteren nach oben korrigiert. 
2014-04-11: Achtung Altium erhöht zum 31.6.2014 schon wieder die Preise und dieses Mal um satte 34% (4000€ auf 5400€!). Das entspricht einer Erhöhung um +68% in 5 Jahren.

== BAE ==

'''B'''artels '''A'''uto '''E'''ngineer unterstützt die Erstellung von Schaltplänen, Leiterplatten und integrierten Schaltungen und läuft unter Windows, Linux und verschiedenen X11-/Unix-Systemen. Der Schaltplaneditor kann Pläne auf beliebig vielen Blättern erstellen, wobei auch hierarchische Strukturen möglich sind. Der Autorouter erzeugt recht brauchbare Ergebnisse, wobei beliebige Teile mit der Hand vorab geroutet werden können. Ein Autoplacer ist ebenfalls vorhanden.

Eine auf Schaltplaneingabe beschränkte Version und eine kastrierte Evaluierungsversion sind auf der [http://www.bartels.de/bae/bae_de.htm BAE Homepage] downloadbar.

Die [http://www.bartels.de/bae/baeprice_de.htm preiswerteste] kostenpflichtige Version ist das BAE Light. Diese Version ist auf Leiterplatten der Groesse 180x120 mm² und auf 2 Lagen beschränkt, eine Beschränkung auf eine bestimmte Pinanzahl gibt es aber nicht.

Ansonsten wird eine Economy-, Professional- und Highendversion angeboten, die jeweiligen Eigenschaften sind im Abschnitt [http://www.bartels.de/baedoc/inst_de.htm Bartels AutoEngineer Softwarekonfigurationen] erklärt. Interessant ist z. B. der Bauteilhöhencheck.

Mit dem BAE IC Design dringt man bis in den Bereich der IC-Entwicklung vor.

[[BAE-Tutorial]]

== Basic Schematic ==

[[Bild:Base schematic example.png|right|thumb|Screenshot Base Schematic]]

Basic Schematic ('''BSch3V''') ist ein freier Schaltplaneditor für Windows (98/Me/2000/XP). IN der aktuellen Version läuft es auch unter Windows7. Es enthält einen Component Library Editor, einen Parts List Generator und einen Netlist Generator, sowie eine Automatic Numbering Funktion.

Ein ZIP-Archiv mit engl. Programm, Handbuch und Sourcecode gibt es bei http://www.suigyodo.com/online/e/index.htm.

Ebenso ist dort eine Cross-Plattform Version '''Qt-BSch3V''' auf der Basis von Qt-Grafiklibraries erhältlich.

Das Programm ermöglicht den Export der Schaltungsdaten im KIDAD-Format.

Das Programm ist bis dato (Mai 2014) gut gepflegt.

== BlackBoard Breadboard Designer ==

[[Bild:BlackBoard.png|right|thumb|Screenshot]]

BlackBoard Breadboard Designer ist ein freier Editor für Lochrasterplatinen Layouts, der das Planen der Bauteilplazierung sowie der beidseitigen Verdrahtung deutlich vereinfacht und sich u.a. auch für die Dokumenation solcher Prototypenaufbauten eignet.

Er läuft auf allen Plattformen für die eine Java Runtime zur Verfügung steht.

Die Homepage von Blackboard ist unter http://blackboard.serverpool.org zu erreichen. Blackboard steht unter der GPL V2.

== DipTrace ==

Design-Editor für PCB-Leiterplatten für Windows NT, 2000, XP, Server 2003
- verschiedene kostenpflichtige Versionen erlauben den Export in DXF, Gerber und N/C Drill sowie Leiterplattenlayouts mit mehr als 300 Pins und mehr als 2 Lagen.

Auf den ersten Blick etwas gewöhnungsbedürftig - auf den zweiten Blick extrem effizient.

[http://www.diptrace.com/ DipTrace Homepage]

[http://www.mikrocontroller.net/topic/319636#new Forumsbeitrag über Diptrace]

[http://www.mikrocontroller.net/topic/320897/ Geeignete Schaltplan und Layoutsoftware für Hobbyprojekte]

== Eagle ==

[[Bild:Eagle.png|right|thumb|Screenshot]]

Eagle von Cadsoft ist nicht nur ein Schaltplaneditor, sondern ein komplettes Paket mit Layoutprogramm und Autorouter. Das hat den Vorteil, dass man einen erstellten Schaltplan gleich zur Platine weiterverarbeiten kann.

Mitgeliefert werden umfangreiche Symbol- bzw. Bauteilbibliotheken, von Widerständen in allen Bauformen über Taster bis hin zu [[AVR]]s. Eine Library für viele aktuelle AVRs findet sich im Download-Bereich
von [http://www.embedit.de http://www.embedit.de].

Eagle läuft unter Linux, Windows (2000/XP/Vista/7) und Mac OS X. Ausgabedateien können direkt an die einschlägigen Hersteller geliefert werden.

Eine für nichtkommerzielle Anwendungen kostenlose Version ist von [http://www.cadsoft.de/ CadSoft] erhältlich. Diese ist auf zweilagige Platinen im halben Euro-Format (80x100mm) sowie Schaltpläne mit nur einer Seite beschränkt.

=== Autorouter ===

Der Autorouter funktioniert nicht in der nichtkommerziellen Version. Man kann aber in diesem kostenlosen Autorouter eagle-brd Dateien importieren und als Eagle-session-script (.scr) wieder in Eagle importieren: [http://www.freerouting.net/ http://www.freerouting.net/]

Auf die richtige Version des Eagle-ULP achten.

=== 3D-Ansicht===
[[Bild:Stereobild-elektronik-3d.jpg|right|thumb|Rot-Grün-Stereo-Bild]]
Zum Betrachten des fertigen, bestückten Platinenentwurfs in Form eines 3D-Bilds bietet sich das Paket [http://sourceforge.net/projects/eagle3d.berlios/files/?source=navbar eagle3D] an. Mit Hilfe eines ULP wird eine Beschreibungsdatei für den open source Renderer POVray erzeugt, welche dann anschließend halbautomatisch generiert werden kann. Auch Bewegungsanimation und Kameraflug sind möglich. Es wird bereits ein große Zahl an Bauteilen unterstützt.

Anwendungshinweise:
* [[Eagle im Hobbybereich]]
* [http://gaussmarkov.net/wordpress/category/tools/software/eagle/ Eagle CAD Tutorial] im Blog von gaussmarkov: diy fx (englisch)
* [[Stereobilder mit EAGLE 3D]]

{{Absatz}}

== FreePCB ==

FreePCB ist ein freier, open-source PCB editor für Microsoft Windows, der unter der GNU General Public License veröffentlicht wurde. Er wurde entwickelt, um ihn einfach erlernen und nutzen zu können und dennoch für professionelles Arbeiten geeignet. Er besitzt keinen eingebauten Auto Router, kann jedoch den web-basierten auto router auf www.freerouting.net verwenden.

*http://en.wikipedia.org/wiki/FreePCB Englischer Wikipedia Eintrag.
*http://www.freepcb.com/ Offizielle Homepage
*http://www.freepcb.com/freepcb_user_guide.pdf Users Guide

== FidoCadJ ==

[http://davbucci.chez-alice.fr/index.php?argument=elettronica/fidocadj/fidocadj.inc&language=English FidoCadJ] is a very easy to use editor, with a library of electrical symbols and footprints (through hole and SMD). Albeit its ease of use, it is a very immediate and effective EDA tool for the hobbyst. FidoCadJ stores its drawings in a compact text format. This choice is well suited for the copy and paste in newsgroups and forums. This explains the success of FidoCadJ in Usenet groups and in several portals. FidoCadJ is multi-platform Java program and runs on MacOSX, Linux and Windows. FidoCadJ and its manuals are in english, french and italian. Lizenz: Creative Commons 3.0 BY-NC-ND

== Fritzing ==

[[Datei:Fritzing bildschirmfoto.png|miniatur|rechts|Bildschirmfoto]]
'''Fritzing''' verwendet die Metapher eines Breadboards (Steckbretts), auf dem die Benutzer virtuell Bauteile einstecken. Fritzings Zielgruppe sind Künstler, Designer und Hobbyisten aber nicht unbedingt Profielektroniker, und die Software soll speziell auf die Zielgruppe zugeschnitten werden. Dabei wird auf eine niedrige Zugangsschwelle wert gelegt. Versionen für Mac OS X, Linux und Windows (XP/Vista) sind bei http://www.fritzing.org/ erhältlich.
Nichtsdestotrotz besitzt das Programm 3 Ansichten, von denen die erste am häufigsten gezeigt wird – das o.a. Breadboard. Weiters wird aus dem Steckbrett in einer zweiten Ansicht ein Schaltplan erstellt und in einer dritten Ansicht lässt sich sogar eine Leiterplatte entwerfen. Die Bauteilliste enthält bereits fertige Komponenten der [[Arduino]]-Gemeinschaft und ähnlicher Produkte wie die von Sparkfun, Parallaxe oder Picaxe. Ein paar Standardbauteile wie eine rote LED oder ein 220Ohm-Widerstand sind schnell zu finden.
Die Bedienung ist einfach zu erlernen und es gibt zwar Tastaturkürzel für die wichtigsten Funktionen, aber der erste Schaltplan ist schnell allein mit der Maus erstellt. Eine Umschaltung zwischen Platzierung der Bauteile und Routing ist nicht notwendig. Einfaches Klicken und Ziehen erstellt eine Kabelbrücke als Luftlinie. Auf Ebenen muss der Nutzer auch nicht verzichten. So lassen sich Bauteile, Kabel und Beschriftungen ein- und ausblenden. Da endet aber auch die gestalterische Freiheit und ein aufwändigeres Programm müsste her.

== gEDA ==

[http://www.mikrocontroller.net/articles/GEDA gEDA] ist eine unter anderem aus [http://www.mikrocontroller.net/articles/Schaltplaneditoren#Gschem Gschem] und [http://www.mikrocontroller.net/articles/Schaltplaneditoren#PCB PCB] bestehende Open Source Programm Suite zur Entwicklung von Schaltplänen und Platinen.

== Gschem ==

[[Bild:Gschem.png|right|thumb|Screenshot]]

gschem ist der Schaltplaneditor aus dem Open Source Projekt gEDA. gschem wird hauptsächlich auf Linux Rechnern entwickelt, läuft aber auch auf anderen Unix-Betriebssystemen und unter Windows. gschem ist für die Linuxdistributionen RedHat und Debian als Paket verfügbar, für Windows ist nur eine ältere Version erhältlich und für alle anderen ist selber kompilieren angesagt.

Die Bedienung ist nicht sonderlich anfängerfreundlich. Hat man sich aber mal daran gewöhnt, dass jeder Menupunkt mit 1 oder 2 Tasten erreichbar ist, läßt sich's mit gschem prima arbeiten.

In der Symbolbibliothek (die auch online betrachtet werden kann) sind etwas mehr als 1000 Symbole; das Selbsterzeugen von Symbolen ist jedoch problemlos möglich. Insbesondere ist es aufgrund des gut dokumentierten und einfachen Datei-Formates möglich, mit einfachen Perl-Programmen z. B. aus Reports von Xilinx ISE Symbole zu erzeugen und automatisch zu aktualisieren, wenn sich die Pinzuordnung ändert. Das fehlerhafte Eingeben der Pinbelegung von CPLDs und FPGAs von Hand und die Änderung derselben ist damit für gschem User Geschichte.

Die Schaltpläne lassen sich als png und als Postscript exportieren.

Netzlisten (insgesamt über 20 Formate für PCB, Protel, Eagle, BAE, spice, pads, ... ) lassen sich mit dem Programm gnetlist generieren. Aus diesem Grund ist man (bis auf die Namen der Footprints) unabhängig von der verwendeten Layout-Software und kann diese auch sehr leicht wechseln.

Gschem bildet zusammen mit PCB und anderen Programmen das [http://www.mikrocontroller.net/articles/GEDA gEDA] Programmpacket.

Ein großer Vorteil der gEDA-Suite sind die Dateiformate, welche alle reiner ASCII-Text sind. Dies macht die Entwicklung von Helper-Tools zur Lösung von speziellen Aufgaben sehr leicht. Außerdem können die Dateien deswegen sehr einfach in Versionsverwaltungssystemen wie CVS verwaltet werden, was insbesondere die Entwickler größerer Projekte zu schätzen wissen.

Nähere Informationen über gschem (gEDA) gibt es unter [[http://www.geda.seul.org/ http://www.geda.seul.org/]].
Hier auf der Mikrocontroller.net Seite finden sich Informationen zu Gschem [http://www.mikrocontroller.net/articles/GEDA unter gEDA].

== Inkscape ==

Etwas bekannter noch als Jfig ist [http://inkscape.org/ '''Inkscape'''], ebenfalls ein reines Vektorzeichenprogramm, das vor allem (aber nicht nur) SVG-Dateien erstellt, die mit der Wikipedia eine große Verbreitung gefunden haben. Es ist in fast jeder gängigen Linux Distribution enthalten, eine Windowsversion sowie eine [http://portableapps.com/apps/graphics_pictures/inkscape_portable '''portable Windowsversion'''] existiert auch. In der Wikipedia findet sich eine Sammlung von Elektroniksymbolen im [http://commons.wikimedia.org/wiki/Category:SVG_electrical_symbols SVG-Format] und [http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Electrical_symbols_library.svg hier]. Als Beispiele damit gezeichneter Schaltpläne sei diese [http://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Created_with_electrical_symbols_library] genannt.

== JFig ==

[[Bild:Jfig.png|right|thumb|Screenshot]]
JFig ist eigentlich ein "ganz normales" Vektorzeichenprogramm. Um Schaltpläne zu zeichnen benötigt man deshalb zusätzliche Symbolbibliotheken.

Die Exportmöglichkeiten für das weitverbreitete fig-Format sind sehr vielfältig: mit dem Zusatzprogramm fig2dev, das direkt aus dem jfig-Menü aufgerufen kann, bleiben von Postscript über PNG bis hin zu [[LaTeX]] kaum Wünsche offen. Für kleine Schaltpläne oder Diagramme, die ausgedruckt oder in PDF-Dateien verbreitet werden sollen, gibt es deshalb nichts besseres.

Das Programm ist ein komplett in [http://java.sun.com/ Java] geschriebener 1:1-Klon des [[Linux]]-Programms xfig und sollte daher mit jedem Betriebssystem von Windows bis Mac OS laufen. Es ist kostenlos auf [http://tams-www.informatik.uni-hamburg.de/applets/jfig/ http://tams-www.informatik.uni-hamburg.de/applets/jfig/] erhältlich. (Leider ist der Download schon geraume Zeit nicht mehr möglich. Zitat von der Seite: "Sorry. Recently, I got two serious bug reports which have now been confirmed, and jfig downloads are suspended until these have been resolved.")

Die Bedienung wird für Windows-Benutzer am Anfang wohl ziemlich ungewohnt sein, aber wenn man mal das Grundprinzip verstanden, hat findet man sich durch die eindeutig beschrifteten Schaltflächen schnell zurecht.

== Kicad ==
[[Bild:kicad1.gif|right|thumb|Screenshot]]
[[Bild:kicad2.gif|right|thumb|Screenshot]]

[[KiCAD]] ([http://www.kicad-pcb.org/display/KICAD/KiCad+EDA+Software+Suite/ Homepage]) und ([http://iut-tice.ujf-grenoble.fr/kicad/ "klassische" Homepage]) ist ein Paket aus Design / Layout / Routing Programmen. Es basiert auf wxWidgets und ist damit plattformübergreifend. Die Progamme sind unter der GPL veröffentlicht und damit Open Source.
Im deutschsprachigen Raum existiert noch ein Zeichenprogramm für Elektrotechnik, welches auch kicad heißt, aber ein kommerzielles Projekt ist, und mit dem hier behandelten lediglich den Namen gemeinsam hat.

Das KiCAD Projekt wurde von Jean Pierre Charras gestartet und enthält eine Gruppe recht aktiver Entwickler. Es ist auf [http://de.wikipedia.org/wiki/Launchpad Launchpad] angesiedelt. Auch eine Nutzergruppe des [http://de.wikipedia.org/wiki/CERN CERN] beteiligt sich mit einem [https://code.launchpad.net/~cern-kicad/kicad/kicad-gal-orson branch] an der Weiterentwicklung von KiCAD: .

Eine Kicad User-Group findet sich unter http://groups.yahoo.com/group/kicad-users/. Die Anmeldung erfolgt erst, nachdem man vom Besitzer der User-Group freigeschaltet wurde (wie üblich für die meisten Yahoo-Groups).

Neben der mitgelieferten, bereits umfangreichen Bibliothek gibt es auf vielen anderen Seiten (z. B. http://www.kicadlib.org/) weitere Bibliotheken zum Download, die einfach integriert werden können.

Für Umsteiger von anderen Programmen sollten sich nach wenigen Stunden bereits die gleichen Ergebnisse erzielen lassen. Beim Erlernen kann das Tutorial von http://www.curiousinventor.com/guides/kicad helfen. Ebenso findet sich hier unter http://www.mikrocontroller.net/articles/KiCAD eine unfangreiche FAQ (und Bibliothekssammlung)

Der Schaltplaneditor von Kicad verfügt über Möglichkeiten hierarchische Schaltpläne anzulegen. Etwas, das man nicht mehr missen möchte, nachdem man einmal damit gearbeitet hat. Obwohl ursprünglich nicht dafür gedacht, lässt sich dieses System nutzen, um aus vorgefertigten Teilschaltplänen einen Hauptschaltplan modular zusammenzusetzten. Eine Anleitung dazu findet sich hier: [[Media:HierarchischeSchaltplaeneAlsBausteineInKicad_RevC_23Dec2013.pdf]]

Kicad liefert eine schöne 3D-Ansicht des fertigen Layouts einschließlich der bestückten Bauteile, so dass man an dieser Stelle schon einmal einen Überblick bekommt, ob vielleicht nicht doch etwas vergessen wurde. Es gibt zwar nicht für alle Bauformen ein 3D-Modell, allerdings lassen sich diese selbst erstellen.

Kicad ist mittlerweile soweit verbreitet, das viele Leiterplattenhersteller die Kicad-Board Daten direkt verarbeiten können.

Kicad enthält eine Autoplacement und eine Autorouterfunktion, die aber leider nicht sehr effizient sind. Ausserdem sind sie schlecht dokumentiert. Es lassen sich aber Netzlisten zum Export in mehrere verschiedene externe Autorouter erzeugen. Desweiteren lässt sich der bekannte Freeroute Autorouter im Netz direkt verwenden. Desweiteren können Netzlisten zum Export in Spice erzeugt werden. Ein weiterer Kritikpunkt wäre, dass die offizielle Symbolbibliothek nur amerikanische, aber keine europäischen Schaltplansymbole enthält. Aber eine aktuelle Version einer europäischen Symbolbibliothek findet sich hier in Mikrocontroller.de unter http://www.mikrocontroller.net/articles/KiCAD#Bibliotheken
unter SymbolsSimilarEN60617+oldDIN617-RevE8.lib
Diese enthält aber nicht nur EN60617 Symbole, sondern auch einige andere Symbole wie Logos für Gefahr, Hochspannung, ESD-Schutz und Dummy Symbole für Platinenumrisse, Fiducials, Messpunkte ec. Eine [http://www.mikrocontroller.net/wikifiles/7/77/Symbols_EN60617_13Mar2013.lib "gereinigte" EN60617 Bibliothek] findet sich am gleichen Ort unter Symbols_EN60617_13Mar2013.lib, zusammen mit einem
[http://www.mikrocontroller.net/wikifiles/e/e6/Symbols_EN60617_13Mar2013.pdf PDF-Katalog der enthaltenen Symbole].

Eagle 6 Boarddateien können in Kicad eingelesen werden. Diese Funktion ist aber noch als experimentell zu bezeichnen.

Das Kicad Packet enthält ausserdem einen Gerberdatenviewer und einen "Leiterplattenrechner" mit dem z.B. Wellenwiderstände, Leiterbahnbreiten und Isolationsabstände bestimmt werden können.

Kicad kann z.Z. Boards mit 16 Kupferlagen und die dazugehörigen Löttstop., Umriss-, Lötpasten-, Kleber-, Silkscreen- ec. Lagen verarbeiten. Die mögliche Leiterpalttengröße liegt über 1x1m. Damit ist eine deutlich größere Fläche als die von Einheitstafeln abgedeckt. Wer Platinen im oder über dem Einheitstafelnformat benötigt, wird Mühe aufwenden müssen, einen Hersteller dafür zu finden.

Die Einarbeitung in Kicad ist vergleichbar mit Eagle. Es hängt vermutlich von den individuellen Denkstrukturen ab, welches Programm man handlicher findet. Ein großer Vorteil sind die Dateiformate, welche alle reiner ASCII-Text sind. Dies macht die Entwicklung von externen Skripten zur Lösung von speziellen Aufgaben sehr leicht. Außerdem können die Dateien deswegen sehr einfach in Versionsverwaltungssystemen wie CVS verwaltet werden, was insbesondere die Entwickler größerer Projekte zu schätzen wissen.
Ein internes Skripting unter Python für KiCad ist in der Entwicklung. z.Z. kann es aber nur für Testing Versionen unter Linux verwendet werden.

== Lochmaster ==

[http://www.abacom-online.de/html/lochmaster.html Lochmaster] ist ein Programm zur Erstellung von Layouts speziell auf [[Lochrasterplatine]]n. Schaltplan und Layout sind ein und das selbe.

== PCB ==

[http://pcb.sourceforge.net/index.html PCB] ist ein freies (open source) Layoutprogramm inklusive Autorouter. Zum Zeichnen der Schaltpläne kann [[Schaltplaneditoren#Gschem|Gschem]] verwendet werden.

PCB wurde ursprünglich für den Atari ST entwickelt und später nach
Unix portiert. PCB läuft meist unter Linux, kann allerdings mit [http://www.cygwin.com/ Cygwin] auch unter Windows betrieben werden.

Als Ausgabeformate stehen [http://de.wikipedia.org/wiki/Postscript Postscript] und Gerber RS-274-X zur Verfügung.

Ein großer Vorteil von PCB ist, dass alle Funktionen auch über
Hotkeys gesteuert werden können, was insbesondere nach längerer Einarbeitungszeit ein großer Gewinn gegenüber manchen Windows-Programmen ist.

Zur Einarbeitung ist es meines Erachtens sehr wichtig, sich das [http://www.geda.seul.org/wiki/geda:gsch2pcb_tutorial Tutorial] durchzulesen. PCB und Gschem sind nicht besonders einfach zu benutzen. Gerade am Anfang, wenn man sich versucht damit einzuarbeiten. Aber wenn man einmal mit dem Werkzeug arbeiten kann, wird man es nicht mehr missen wollen.

PCB bildet zusammen mit Gschem und anderen Programmen das [http://www.mikrocontroller.net/articles/GEDA gEDA] Programmpacket. Hier auf der Mikrocontroller.net Seite finden sich Informationen zu PCB [http://www.mikrocontroller.net/articles/GEDA unter gEDA].

== ProtoCAD ==

[http://protomind.net/page.php?7 ProtoCAD] ist ein Werkzeug, um schnell Schaltpläne zu entwerfen. Es ist für [[Lochrasterplatine]]n entwickelt worden, kann aber auch für andere Methoden genutzt werden. (Java 1.5 kompatibel, Swing GUI, Open Source)

== Pulsonix ==
[http://www.pulsonix.com PULSONIX] ist ein professionelles Schaltplan- und Layout-Werkzeug mit [http://www.pulsonix.com/downloads/datasheets/Pulsonix%20FPGA.pdf integriertem FPGA-Interface] sowie [http://www.pulsonix.com/downloads/datasheets/Pulsonix%20Spice%20V2.0%20UK.pdf integriertem Schaltungsimulator] auf PSpice-Basis.

== QCAD ==

[http://www.ribbonsoft.de/qcad.html QCAD] gibt es in einer lizenzpflichigen und in einer Open Source Community Version. QCAD ist kein ausschliesslicher Schaltungseditor, sondern kann auch für andere 2D Zeichnungen (Konstruktionen etc.) eingesetzt werden.

== Razen PCB ==

[[Datei:Razenpcb.png|miniatur|rechts|Screenshot]]

[http://razencad.com/ Razen CAD] ist zwar noch in der Beta Phase, aber sieht momentan schon recht vielversprechend aus.
Es setzt auf Mercurial auf und ermöglicht dadurch kolaboratives arbeiten an einem Layout.

== sPlan ==

'''sPlan''' ist ein relativ preiswerter Schaltplaneditor für Windows (95,98,ME,NT,2000,XP)
Infos und eine Demoversion von sPlan gibt es u.a. bei http://www.abacom-online.de/html/splan.html

== TARGET 3001! ==

[[Bild:target3001.png|right|thumb|Screenshot]]

TARGET 3001! für Windows (ME/NT4/2000/XP/Vista/Win7) bietet folgende Funktionen

* Schaltplan
* Bauteilerstellung
* Schaltungssimulation (PSPICE-Syntax)
* Platinen-Layout mit Autoplatzierer
* Autorouter
* Anzeige der Platine in 3D
* Frontplattenentwurf direkt an oder über der Platine

Die Platinen-Layout-Software ist in deutscher, englischer oder französischer Sprache. Es gibt eine für nicht kommerzielle Anwendungen kostenlose Version: TARGET 3001! discover ist beschränkt auf 250 Pins/Pads, 2 Kupferlagen
und 30 Signale sind simulierbar, die Fläche ist unbeschränkt (1,2m x 1,2m).

Auf der c't 11/07 CD ist eine SE Version von TARGET 3001! verfügbar welche 400 Pins/Pads verarbeiten kann.

Die PCB-Pool Edition hat keine Beschränkungen, speichert aber die Layouts in einem von normalen Target Versionen nicht lesbaren Format. Diese Layouts können dann allerdings nur zum selbst Ätzen ausgedruckt werden oder vom PCB-POOL® produziert werden.

Links:
* [http://server.ibfriedrich.com/wiki/ibfwikide Target3001 Homepage]
* [http://www.pcb-pool.com/ppde/service_downloads.html Target3001 PCB-Pool-Edition]

TARGET 3001! bietet ein typisches Windows Look-And-Feel. Eine einfache Einführung findet sich '''[http://server.ibfriedrich.com/wiki/ibfwikide/index.php?title=Kurzeinführung2 hier]'''. Wer sich schon mit Eagle auskennt, kann auch '''[http://server.ibfriedrich.com/wiki/ibfwikide/index.php?title=Eagle hier]''' schauen. Es gibt kostenlosen direkten Service durch den Hersteller telefonisch oder per E-Mail auch für Einsteiger oder Demo-User.

== TinyCAD ==

'''TinyCAD''' ist ein weiterer ''Open Source'' Schaltplaneditor für Windows. Mehr Infos gibt es auf der [http://tinycad.sourceforge.net Projektseite]. TinyCAD kann z. B. mit VeeCAD (s.u.) kombiniert werden.

== VeeCAD ==

[http://veecad.com/ VeeCAD] Stripboard Layout Editor ist ein Werkzeug, um [[Lochrasterplatine]]n zu entwerfen. VeeCAD ist als kommerzielle Version und als eingeschränkte Freiversion erhältlich.

== ZenitPCB Suite ==

[http://www.zenitpcb.com/eng/IndexEng.html ZenitPCB Suite] is directed to all those people who want to make printed circuit board for hobby, or to student and academics from universities or high schools, who want to create their own pcb with a professional approach and particularly without having to pay for expensive licenses. ZenitPCB Layout (part of the ZenitPCB Suite) is completely freeware for personal or semi-professional use, limited to [http://www.zenitpcb.com/images/MainBoard_01_01.gif 800 pins]. (Windows XP, Vista)

Übersetzung: ZenitPCB richtet sich an all diejenigen, welche fürs Hobby, Schule, Studium etc professionelle PCBs erstellen möchten, ohne viel Geld für Lizenzen ausgeben zu müssen. ZenitPCb ist in der eingeschränkten Version mit 800 Pins für den semi-professionellen und privaten Gebrauch kostenfrei benutzbar.

== Siehe auch ==

* [[Schaltungssimulation]]
* [[Dos and don'ts - Platinenlayout]]
* [[Lochrasterplatine]]

[[Kategorie:Schaltplaneditoren| ]]
[[Kategorie:Listen]]

Wellenwiderstand

2014-11-20T18:49:10Z

Jonas k:

== Einleitung ==

Schnelle Digitalschaltkreise bzw. hochfrequente Analogschaltungen stellen erhöhte Anforderungen an die Verbindungsleitungen zwischen ICs und Baugruppen. Wo ein langsamer CMOS-Baustein der 4000 Serie mit ein paar Megahertz (wobei die Flankensteilheit entscheidet - nicht die Frequenz) noch problemlos auf dem Steckbrett mit wilder Klingeldrahtverkabelung funktioniert, dort versagt ein moderner, schneller IC seinen Dienst. Ähnliches passiert auf geätzten Leiterplatten. Nicht nur die Packungsdichte der Gehäuse, auch die immer kürzer werdenden Schaltzeiten der Signale verlangen mehr und mehr einen durchdachten, hochfrequenzgerechten Aufbau mit zwei, vier oder mehr Lagen. Die Verbindungsleitungen, welche bei niedrigen Frequenzen praktisch nicht auffallen, sind plötzlich sichtbare Bauelemente, welche die zwei wichtigen Parameter Wellenwiderstand und Laufzeit aufweisen.

== Wellenwiderstand ==

[[bild:wellenwiderstand_ersatzschaltbild.png|thumb|right|372px|Modell eines elektrischen Leiters mit Widerständen, Kapazitäten und Induktivitäten]]
Eine elektrische Leitung muß bei hohen Frequenzen als ein Netzwerk aus folgenden Komponenten betrachtet werden:

* Serienwiderstand Rs
* Parallelwiderstand Rp
* Serieninduktivität Ls
* Parallelkapazität Cp

Praktisch kann man sich das so vorstellen: Jeder elektrische Leiter hat einen [[Widerstand|ohmschen Widerstand]] Rs. Vorsicht! Das ist nicht der Wellenwiderstand! Ebenso hat jede elektrische Leitung einen Widerstand zwischen den Leitern, denn der Isolator ist nie ideal. Praktisch kann man den allerdings meist vernachlässigen, da er im Bereich von Gigaohm liegt.

Die unvermeidlichen und ausschlaggebenden Parameter sind jedoch Ls und Cp. Jeder elektrische Leiter, welcher von einem Strom durchflossen wird, erzeugt ein Magnetfeld. Das ist gleichbedeutend mit der Induktivität Ls. Ebenso besteht zwischen zwei isolierten Leitern immer ein elektrisches Feld, wodurch der Kondensator Cp gebildet wird. Ls und Cp sind die entscheidenden Größen zur Bestimmung des Wellenwiderstandes. Je nach geometrischer Anordnung der Leiter kann man sie in gewissen Grenzen variieren (Koaxialkabel, Twisted Pair, Flachbandkabel etc.).

Der Wellenwiderstand berechnet sich aus

:<math>Z_0= \sqrt{\frac{L_s}{C_p}}</math>

Er ist eine charkteristische Größe einer Leitung. Er ist unabhängig von der Länge der Leitung.

Beispiele:

* Koaxialkabel RG58 und RG174, 50Ω
* Koaxialkabel RG59, 75Ω;
* Twisted Pair CAT3/5/7 für Ethernet, 100Ω
* Flachbandkabel, 150Ω typ.
* Leiterbahnen auf Platinen mit 30...150Ω

== Laufzeit ==

Elektrische Signale haben eine sehr hohe, aber dennoch begrenzte Ausbreitungsgeschwindigkeit. In Luft bzw. im Vakuum breiten sich Funksignale mit Lichtgeschwindigkeit aus, das sind 300.000 km/s, oder 30cm/ns. Auf Leitungen breiten sich Signale langsamer aus, da das elektromagnetische Feld mit der Umgebung interagiert. Je nach Leitungstyp etwa mit 50..70% der Lichtgeschwindigkeit, sprich mit ca. 15..21 cm/ns.

== Terminierung ==

Wenn eine elektrische Leitung als lang betrachtet werden muß, dann treten Reflexionen auf. Diese sind unerwünscht und können von sporadischen Fehlern bis zum völligen Versagen einer Schaltung alles verursachen. Deshalb müssen solche Leitungen terminiert werden. Die Terminierung absorbiert die einlaufenden Signale und verhindert damit ungewollte Reflexionen. Eine Leitung wird mit einem ohmschen Widerstand terminiert, welcher den gleichen Wert wie der Wellenwiderstand aufweist. Die Terminierungswiderstände müssen möglichst am Ende der Leitung plaziert werden.

:'''Eine Leitung ist dann als elektrisch lang zu betrachten, wenn die einfache Laufzeit der Leitung größer als ca. 1/6 der minimalen Anstiegszeit der Signale ist.'''

;Ein Beispiel:

Ein [[AVR]] ist ein recht typischer, digitaler IC. Die minimale Anstiegszeit beträgt ca. 5ns. Nach obiger Formel darf die Laufzeit nur
: 1/6 · 5ns ≈ 0,83ns
betragen. Bei einer Ausbreitungsgeschwindigkeit von 21cm/ns ergibt das eine maximal zulässige Leitungslänge von
: 21cm/ns · 0,83ns ≈ 17,5cm
Das heißt, bei einer Leitungslänge von bis zu 17,5cm ''und'' halbwegs sauberer Leitungsführung treten keine nennenswerten Reflexionen auf und eine Terminierung ist nicht notwendig. Darüber muss man aufpassen: spätestens bei dem doppelten bis dreifachen Wert ist eine Terminierung meist unverzichtbar.

=== Serienterminierung ===

[[bild:wellenwiderstand_serienterminierung.png|thumb|right|350px|Serienterminierung]]
Serienterminierung arbeitet bewußt mit Reflexionen. Von der Quelle wird ein Signal mit einem Innenwiderstand gleich dem Wellenwiderstand eingespeist. Dadurch ergibt sich ein Spannungsteiler von 1:2, d.h. Das Signal hat kurzzeitig nur die halbe Amplitude. Damit läuft es bis zum Ende der Leitung, welches offen ist. Es wird zu 100% reflektiert. Dadurch entsteht der volle Spannungspegel. Wenn die rücklaufende Reflexion die Quelle wieder erreicht wird sie vom Innenwiderstand der Quelle, welcher gleich dem Wellenwiderstand ist, absorbiert, es entsteht keine weitere Reflexion. Idealerweise sollte der externe Serienwiderstand Rs plus der Innenwiderstand des Ausgangs Ri gleich dem Wellenwiderstand sein. CMOS-ICs haben Ausgangswiderstände zwischen 15..50Ω.

Der Terminierungswiderstand muss in der Nähe des Ausgangs des treibenden Bausteins platziert werden -> Quellenterminierung.

Datensignale können meist problemlos mit Serienterminierung betrieben werden. Taktsignale dürfen nur bei Punkt zu Punkt Verbindungen mit Serienterminierung betrieben werden (ein Sender und nur ein Empfänger). Anderenfalls kann es zu Fehlfunktionen kommen, da ein Takteingang, welcher in der Mitte der Leitung sitzt für ein paar Nanosekunden eine Spannung am Eingang anliegen hat die etwa VCC/2 entspricht. Das ist aber genau die Schaltschwelle von CMOS-ICs. Kleinste eingekoppelte Störungen können nun dafür sorgen, daß der Takteingang mehrere Flanken "sieht", wo eigentlich nur eine sein sollte.

=== Parallelterminierung ===

[[bild:wellenwiderstand_parallelterminierung.png|thumb|right|350px|Parallelterminierung]]
Parallelterminierung absorbiert die ankommende Welle am Ende einer Leitung. Damit treten zu keinem Zeitpunkt Reflexionen auf. Nachteilig ist der Stromverbrauch bei HIGH-Pegel. Diese Terminierung ist nicht für 5 oder 3.3V CMOS geeignet. Parallelterminierung wird typisch bei Ethernet sowie beim RS485-Bus verwendet, dort sogar an beiden Enden. Es gibt diverse IO-Standards wie HSTL, SSTL etc., welche für schnelle ICs entwickelt wurden (DDR-RAM, DDR2-RAM), diese arbeiten mit Parallel- sowie Serienterminierung.

[[bild:wellenwiderstand_vt-terminierung.png|thumb|right|350px|Terminierungsspannung]]
Den Stromverbrauch kann man halbieren, indem man mit einem speziellen Spannungsregler eine sog. ''Terminierungsspannung'' generiert (z. B. bei SCSI). Dieser Spannungsregler muss sowohl Strom liefern können (source) als auch Strom aufnehmen können (sink). Allerdings ist auch hier der Stromverbrauch noch recht beachtlich, jedoch hat man mit etwas stärkeren Bustreibern eine Chance, auch mit 5/3.3V CMOS eine Terminierung treiben zu können.

Der Terminierungswiderstand muss in der Nähe des Eingangs des empfangenden Bausteins platziert werden -> Senkenterminierung.

{{Absatz}}

[[bild:wellenwiderstand_theveninterminierung.png|thumb|right|350px|Thevenin-Terminierung]]

Ohne Terminierungsspannung kommt man mit der sog. ''Thevenin-Terminierung'' aus. Dabei wird der Terminierungswiderstand durch zwei doppelt so große Widerstände ersetzt. Aus Sicht des Kabels sind diese beiden Widerstände ''parallel'' geschaltet! Wichtig ist der zusätzliche Kondensator an VCC und GND, er stellt einen hochfrequenten Kurzschluß dar und ist wichtig für die Funktion dieser speziellen Terminierung. Er muss wie ein [[Kondensator#Entkoppelkondensator | Entkoppelkondensator]] bei einem IC betrachtet und dementsprechend nah platziert werden.

Daher auch der Name: ''Thevenin Equivalent'' ist im Englischen die Bezeichung für eine Ersatzschaltung mit anderem Aufbau aber im Endeffekt gleichen Eigenschaften. Hier spart man auch die Hälfte des Stroms ein, allerdings fliesst jetzt auch bei LOW ein Strom durch die Terminierung. Der Stromverbrauch bzw. die Treiberbelastung ist identisch zur Nutzung einer Terminierungsspannung.

{{Absatz}}

=== AC-Terminierung ===

[[bild:wellenwiderstand_ac-terminierung.png|thumb|rigt|350px|AC-Terminierung]]
Um den Stromverbrauch allgemein zu senken kann AC-Terminierung eingesetzt werden.

Dazu wird ein Kondensator in Reihe zum Terminierungswiderstand geschaltet. Damit fliesst nur für eine kurze Zeit ein Strom, wenn der Pegel wechselt. Nachteilig ist die bisweilen kritische Dimensionierung des Kondensators. Er darf nicht zu klein sein, damit die Spannung nicht zu schnell steigt und somit der Terminierungswiderstand nicht voll wirksam ist. Andererseits darf er nicht zu groß sein, damit der Umladevorgang vor dem nächsten Flankenwechsel abgeschlossen ist (Taktfrequenz). Hier muß man ggf. experimentieren und ''richtig'' messen. Typische Werte liegen zwischen 100pF und 10nF.

Für Takte und Signale mit konstantem Mittelwert ([[Manchester]]kodierung, 8B10B Kodierung) kann man den Kondensator sehr groß wählen (100nF Keramik + großen Elko). Dann lädt sich der Kondensator über mehrere hundert Takte auf den Mittelwert der Spannung auf und hält diese. Damit wirkt er wie eine Spannungsquelle für die Terminierungsspannung.

Der Vorteil ist der eingesparte Spannungsregler, der Stromverbrauch ist identisch mit der Parallelterminierung mit Terminierungsspannng. Als grobe Orientierung sollte die Zeitkonstante aus Terminierungswiderstand mal Kondensator ca. 1000 mal größer sein als die Periodendauer des Taktes bzw. die Bitdauer das Datenstroms sein:

:<math>R_T \cdot C_T \;\gtrapprox\; 1000 \cdot T_\text{CLK}</math>

== Takt- und Datensignale ==

Bei Datensignalen ist es meist durchaus akzeptabel, wenn ein erhöhtes Maß an Überschwingern und Reflexionen auftreten. Auf synchronen [[Bus]]systemem werden die Daten mittels eines Taktes abgetastet. Nur zu diesem Zeitpunkt müssen die Daten sauber anliegen, ein wenig davor (Setup Time) und ein wenig danach (Hold time). Ganz anders bei Takten, asynchronen Resets und Interruptsignalen. Auf diese reagiert ein digitaler IC '''sofort''' und sehr schnell. Durch Reflexionen kann es zu "Zacken" auf Taktflanken kommen, welche ein langsamer IC ignoriert aber ein schneller darauf reagiert und zwei Taktflanken "sieht", wo eigentlich nur eine ist. Hier muss man aufpassen. Diese Signale sollten

* sehr solide layoutet werden
* etwas Abstand zu allen anderen Signalen bekommen
* ggf. sauber terminiert werden

Dann gibt es auch keine Probleme mit instabilen Datenübertragungen etc.

== Leitungsführung und Layout ==

Der Zusatz "und halbwegs saubere Leitungsführung" ist eine entscheidende Komponente bei der Verteilung schneller Signale! Irgendwelche wilde Klingeldrahtorgien oder lieblos auf die Platine geschmissene Leitungen zählen nicht dazu. Im Idealfall sind die Leitungen mit einer Impedanz von 50 oder 75Ω layoutet, bei differentiellen Signalen auch 100Ω (Ethernet, LVDS etc.). Dazu muß eine bestimmte Geometrie der Leiterbahn eingehalten werden, im wesentlichen bestimmt durch Breite und Abstand zur Referenzfläche (GND oder VCC). Die Stichworte für eine Suche im Internet lauten Microstrip und Stripline. Bei zwei- oder vierlagigen Platinen werden die Leitungen mit 50/75Ω ziemlich breit, deshalb kann man sich dort dem Ideal nur sehr grob nähern. Dennoch sollte man es vor allem für Takte versuchen und möglichst die Leitung über einer Referenzfläche führen. Das grundlegende Prinzip lautet:

'''Die Fläche der Leiterschleife zwischen Signal und Massefläche muß minimiert werden.'''

Man muß immer daran denken. Strom fließt immer im Kreis, deshalb heißt es ja auch Stromkreis. Der Stromkreis beginnt am Versorgungspin des ICs, welcher das Signal generiert, läuft über den Ausgang und die Signalleitung zum Eingang des Empfängers bzw. der dort platzierten Terminierung, dort nach Masse und über die Masse zurück zum Sender-IC. Die Rückleitung über Masse ist genauso wichtig wie die Hinleitung des Signals! Eine wild geschlungene Masseleitung macht das beste Layout zunichte. Optimal sind komplette Masseflächen, doch die sind meist nur bei Platinen mit vier oder mehr Lagen machbar. Bei hochfrequenten Analogschaltungen gönnt man sich den "Luxus" auch bei zweilagigen, weil man sonst in Teufels Küche kommt. Bei schnellen Digitalschaltungen auf zweilagigen Platinen muß man Kompromisse eingehen. Aber auch hier gilt die alte Weisheit, daß die Masse möglichst sternförmig verteilt werden sollte. Entgegen der weit verbreiteten Meinung spielen 90° Winkel keine große Rolle, auch nicht weit in den den Bereich von 1 GHz! Siehe [[#Links | Abschnitt Links]].

Wenn Kabel als Verbindung zwischen ICs verwendet werden, sollte man auch hier Sorgfalt walten lassen.

* Idealerweise sollte man bei Flachbandkabeln jede 2. Ader auf Masse legen und auf BEIDEN Seiten der Verbindung am Stecker mit der Masse der Platine verbunden werden.
* Meist reicht es, jede 4. bis 10. Ader auf Masse zu legen, wobei man Takte direkt neben die Masse legen sollte.
* Bei Steuerkabeln (verdrillt oder auch nicht) gilt ähnliches.

== Zusammenfassung ==

* Entscheidend für das Entstehen von Reflexionen ist '''NICHT''' die Taktfrequenz sondern die Anstiegszeit der Signale. Eine Schaltung mit schnellen ICs wird auch bei niedrigen Taktfrequenzen sehr schnell schalten, auch wenn das nicht unbedingt notwendig wäre.
* Mit Reflexionen muß man rechnen, wenn die einfache Laufzeit der Leitung grösser als ca. 1/6 der minimalen Anstiegszeit der Signale ist.
* Serienterminierung ist für Takte nur bei Punkt-zu-Punkt-Verbindungen sicher nutzbar.
* Parallelterminierung ist für 5/3,3V CMOS ungeeignet (Stromverbrauch).
* Auch mit Terminierung ist bei schnellen Signalen eine halbwegs saubere Leitungsführung notwendig.
* Man sollte nach Möglichkeit immer die langsamsten Logikbausteine verwenden, um Probleme mit Reflexionen zu minimieren (Wozu braucht man 1ns Anstiegszeit bei 5 MHz Takt?).
* Ausgänge sollten möglichst identische Ausgangswiderstände für LOW und HIGH haben (wie z. B. die HC-Familie), sonst wird eine Serienterminierung schwierig bis unmöglich (wie. z. B. die ABT-Familie); siehe [http://www.ti.com/litv/pdf/szza008 "Input and Output Characteristics of Digital Integrated Circuits"]

== Eine schöne und verständliche Erklärung aus einem Forumsthread ==

→ [http://www.mikrocontroller.net/topic/238751 Forum: ''Was ist der Wellenwiderstand?'']
# Bei einer kurzen Leitung (kürzer als ein Viertel der Wellenenlänge)
#* Bei einer Leitung ohne Last (Re = ∞) wirkt die Leitung wegen ihrer verteilten Kapazität (Kapazitätsbelag) kapazitiv.
#* Bei einer Leitung mit Kurzschluss am Ende (Re = 0) wirkt die Leitung wegen ihrer verteilten Induktivität (Induktivitätsbelag) induktiv.
#* Irgendwo dazwischen gibt es einen Wert, wo Induktivität und Kapazität sich gerade kompensieren: Das ist der Wellenwiderstand. Er ermöglicht eine kapazitäts- und induktivitätsfreie Übertragung.
# Eine Leitung gibt an einen Lastwiderstand volle Leistung nur bei einem bestimmten Strom/Spannungsverhältnis ab. Wenn der Lastwiderstand ein anderes Strom/Spannungsverhältnis erzwingt, wird ein Teil des Stroms oder der Spannung in die Leitung zurückreflektiert. Der Widerstand, bei dem z.B. Impulse reflexionsfrei übergeben werden, ist der Wellenwiderstand.
# Durch die Geometrie einer Leitung werden Kapazitätsbelag und/oder Induktivitätsbelag verändert. Aus dem Verhältnis Kapazität/Induktivität lässt sich ein Widerstand errechenen, dies ist der Wellenwiderstand.

== Wellenwiderstand messen ==

Siehe hier: http://www.mikrocontroller.net/topic/106235

== 90° Ecken in Leiterbahnen ==

Das Thema wird seit Jahrzehnten diskutiert, real gemessen haben die Wenigsten. Hier die kurze Zusammenfassung aus zwei guten Quellen.

[http://www.ultracad.com/articles/90deg.pdf Messung] von Ultraboard
*sieben Leiterzüge mit 20,3cm Länge, 0,25mm Breite, Microstrip mit 50 Ohm; verschiedene Winkel
*Messung mit TDR und 17ps Anstiegszeit, ~2,8mm Pulslänge auf der Leitung, etwa 10fache Leiterbahnbreite
*Auf keiner Leitung konnten Effekte nachgewiesen werden!
*Eine Messung der Abstrahlung mittels Antenne bis 1,3 GHz zeigte auch keine sichtbaren Unterschiede jenseits der Messungenauigkeit

[http://www.theamphour.com/2012/01/10/the-amp-hour-77-winsome-waveform-wizardry/ Interview] mit [http://www.signalintegrity.com/hj.htm Dr. Howard Johnson], HF-Guru
* Die Legende kommt aus dem Bereich der Mikrowellen, wo die Theorie und Praxis in den 1960er Jahren sehr umfangreich erarbeitet wurde
* Direkte Übertragung vom Mikrowellengebiet 1-100GHz auf schnelle Digitalsignale (100MHz-10GHz) ist direkt nicht möglich, weil die Parameter anders sind
* Typische Leiterbahnbreiten für Digitalsignale sind 0,25mm und weniger, eine 90 Grad Ecke fügt ca. 0,02pF hinzu, typische Frequenz 1GHz bei Signalamplituden von 400mV und mehr (PECL, LVDS), hoher Störabstand (Digitalsignale), der Effekt ist kaum nachweisbar
* Typische Leiterbahnbreite für Mikrowellentechnik ist 3mm, Kapazitätszuwachs liegt bei ca. 0,2pF, Frequenzen von 10 GHz und mehr, Signalamplituden im Millivoltbereich mit engen Toleranzen über eine lange, analoge Verstärkerkette (+/-0,5dB über 10 Stufen)

Fazit. Die Winkel spielen unter 1 GHz keine Rolle, darüberhinaus nur sehr wenig. VIAs spielen bei 1GHz und mehr eine Rolle. 10fach wichtiger ist jedoch immer eine solide Bezugsfläche unter der HF-Leitung!

== Siehe auch ==

* [http://www.mikrocontroller.net/topic/181484?goto=1752540#1752540 Forumsbeitrag]: Warum HF-Leitungen abrunden?
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/299855?goto=new#3220070 Forumsbeitrag:] Skurriles Problem mit BS170 Mosfets; erfolgreiche Anwendung einer Thevenin-Terminierung für einen [[SPI]]-[[Bus]] mit langen Kabeln
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/299855?page=1#3216635 Forumsbeitrag]: Einfacher Treiber für Parallelterminierung.

== Links ==

* [http://de.wikipedia.org/wiki/Wellenimpedanz Wellenwiderstand bei Wikipedia]
* [http://www.signalintegrity.com www.signalintegrity.com], Die Bibel der hochfrequenten Digitalsignale
* [http://www.onsemi.com/pub/Collateral/AND8020-D.PDF AppNote von ON Semiconductor: Termination of ECL Logic Devices] (ausführlicher als der Artikel)
* [http://www.ti.com/litv/pdf/szza008 "Input and Output Characteristics of Digital Integrated Circuits"]
* http://www.forelec.ch/fichiers/HS-PCB-1.PDF (Sehr gutes Dokument zum Thema)
* [http://wiki.fed.de/fed-wiki/images/3/3f/Impedanzarten_-_Lagenaufbauten.pdf Striplines/Microstrip schnell berechnet] (PDF)
* [http://www1.sphere.ne.jp/i-lab/ilab/tool/cpw_e.htm Online Calculator]
* [http://www.hp.woodshot.com/appcad/version302/setup.exe Noch ein Offline Calculator]
* Linksammlung [http://www.circuitsage.com/tline.html Transmission Line Design and Analysis]
* [http://www.epanorama.net/circuits/tdr.html TDR Circuit], ein einfaches Time Domain Reflektometer zum selber bauen
*[http://www.theamphour.com/the-amp-hour-77-winsome-waveform-wizardry/ The Amp Hour #77 — Winsome Waveform Wizardry], Podcast mit Dr. Howard Johnson, HF-Guru (Ab 01:15:00 kommt die Stelle zum Thema 90° Leiterbahnen)
* [http://www.ultracad.com/articles/90deg.pdf Messung] von verschiedenen Winkeln von Leiterbahnen mit 17ps TDR, keinerlei Unterschiede!
* [http://www.afug-info.de/Tipps-Tricks/Impedanz-messen/ Impedanzen einfach und praktisch messen]

[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Bauteile]]
[[Kategorie:Datenübertragung]]

Schaltplaneditoren

2014-07-13T17:21:13Z

Jonas k: /* DipTrace */

== Grundüberlegungen zum Auswahl eines Layoutprogrammes ==

Sehr häufig wird die Frage gestellt, welches Platinenlayoutprogramm man sich denn nun am besten kaufen soll. Diese Frage ist leider nicht einfach zu beantworten, weil sie von vielen Umständen abhängt, und für jeden individuell beantwortet werden muss.

Daher hier ein paar grundsätzliche Überlegungen, welche in die eigenen Entscheidungen einfliessen könnten.

Grundsätzlich ist der Übergang vom Hobbyanwender über den Studenten oder professionellen Kleingewerbetreibenden in Handwerk und Ingenieurbüro bis zum Vollzeit Platinenentwickler in der Industrie, der nur Großprojekte bearbeitet, stufenlos. Letztere haben im allgemeinen aber schon genaue Vorstellungen über das, was sie benötigen. so sind diese Überlegungen in erster Linie für Hobbyanwender, Studenten und Kleingewerbe betreibende Ingenieurbüros gedacht.

=== Freeware vs. Open Source ===
"Freeware" im Sinne von nur "kostenlos" kann gerade für Hobbyanwender, Studenten und Kleingewerbetreibende problematisch sein, weil bei den kostenlosen Versionen kommerzieller Programme je nach Lizensierung Probleme bestehen, damit erstellte Projekte zu veröffentlichen. Selbst wenn die Veröffentlichung nichtkommerziell ist, und jemand anders greift die Unterlagen auf und verwertet sie kommerziell, kann der ursprüngliche Lizenznehmer wegen der Verletzung von Lizenzbestimmungen zur Rechenschaft gezogen werden. Hier ist also sehr intensiv das Kleingedruckte der Lizensierung zu beachten. Gleiches gilt für zwar nicht kostenlose, aber stark verbilligte Studenten- oder Hobbyversionen kommerzieller Programme. Oft beinhalten diese kostenlosen oder stark verbilligten Versionen auch recht lästige Beschränkungen in Bezug auf Schaltplangröße, Platinengröße, Anzahl der Verbindungen/Pads und Layer. Testversionen haben oft eine beschränkte Gültigkeitsdauer über wenige Wochen. Sie sind zum Testen vor einer Kaufentscheidung gedacht. Daher sollte man mit solchen Zeitbeschränkten Testversionen ausser kleinen Testprojekten auch keine Projekte machen. Läuft die Lizenz aus, und man entscheidet sich, das Programm nicht zu kaufen oder zu mieten, kann man die Daten und somit die investierte Arbeit meist nicht weiter nutzen. Tatsächlich ist es daher oft sinnvoller, sich eine Vollversion eines einfachen Programmes zu kaufen, oder man nimmt "echte" Open Source Software.

Bei diesen echten "open source" Programmen unter der [http://de.wikipedia.org/wiki/GNU_General_Public_License GNU-GPL-Lizenz] bestehen keine Probleme in der Verwertung und Veröffentlichung, sogar für kommerzielle Projekte dürfen sie kostenlos verwendet werden. Diese Programme sind wirklich frei im Sinne von "freier Rede" und nicht nur im Sinne von "Freibier". Leider gibt es davon nur wenige, z.B.
[http://www.mikrocontroller.net/articles/Schaltplaneditoren#gEDA gEDA], [http://www.mikrocontroller.net/articles/Schaltplaneditoren#Kicad KiCad] und [http://www.mikrocontroller.net/articles/Schaltplaneditoren#FreePCB FreePCB] . [http://www.mikrocontroller.net/articles/Schaltplaneditoren#Fritzing Fritzing] gehört zwar ebenfalls in diesen Kreis, doch unterscheiden sich die Zielgruppe und demzufolge einige Aspekte der Handhabung extrem von denen gewöhnlicher Layoutprogramme.

=== Einarbeitung ===
Grundsätzlich gibt es kein Layoutprogramm, in das man sich nicht einarbeiten müsste. Platinenentwicklung ist eine komplexe Angelegenheit, egal mit welcher Philosophie man sie angeht. Daher kommt man ohne Einarbeitung nie davon. Auf der anderen Seite werden jemandem, der mit einem Leiterplattenprogramm umgehen kann, vermutlich zwei Drittel eines anderen Layoutprogrammes irgendwie bekannt vorkommen. Der Grund ist der, dass es dabei um Leiterplatten, ihre Eigenschaften und Herstellung geht. Dieses ist aber als Kontext, aus dem sich dann vieles ergibt, bei allen gleich. Unterschiede gibt es darum nur in Details der Handhabung.

=== Handlichkeit ===
Schaltungen und Boards kann man mit allen dieser Layoutprogramme entwickeln. Es hängt an den speziellen Bedürfnissen und dem speziellem Geschmack des konkreten speziellen Anwenders, womit er am besten umgehen kannst. Die Thematik ist zu komplex, um von einer allgemeingültigen "intuitivität" ausgehen zu können. Diese sehr vom kulturellen Hintergrund des Anwenders abhängigen Eigenschaften machen, das hier keine Empfehlungen abgegeben werden können.

Es kann dem Anwender daher lediglich der Rat gegeben werden, sich einige der Programme anzusehen und damit zu experimentieren. Das ist leider der einzige Weg, um sich selber ein Bild zu machen. Dazu können auch durchaus die "kostenlosen" Versionen kommerzieller Programme verwendet werden. Aber Vorsicht: Erst einmal keine größeren Projekte mit Testversionen. Denn wenn die Erprobungsfrist abgelaufen ist, oder wenn man vor eine andere Beschränkung läuft, und dann das Programm doch nicht kaufen will, kann die darin eingebrachte Arbeit nicht mehr in ein anderes Programm übertragen werden.

== AACircuit ==

'''AACircuit''' ist ein Schaltplaneditor mit einer Ausgabe als ASCII-Grafik. Das Programm wurde dafür entwickelt, um mal eben eine Frage oder eine Antwort in ''newsgroups'', Chats oder Foren zu veranschaulichen, wenn keine Upload-Möglichkeit von Bilddateien da ist. AACircuit gibt es bei http://www.tech-chat.de/ ([http://9r1.org/AACircuit1_28_6.zip Download-Mirror])

Beispiel:
<pre>
.---o----o------o---o---------------o---o----o------------o 12-15V
| | | 22µF| + | | | |
.-. | .-. ### | .-. | | .-------o
| |<-' | | --- | | | | | | .---o
| |5k | |5k6 | | | | | | | |
'-' '-' | o--. '-' | _|_ o /o
| | === | | | | |_/_|- /
.-. | GND | ---100n LED V - | /
| | | | --- - ^ | o
| |6k2 | | | | | | |
'-' | | GND '---o----o '-------o
| | 2|\|7 |
o-----------------|-\ LM741 ___ |/
| | | >-------o--|___|--o---|
| o---o----|+/ 6 | 22k | |> BC547
| | | 3|/|4 | | |
.-. | | === o---. .-. |
| | | o---. GND | | | |5k6 |
| |2k7 .-. | | ___ _V_ | | | |
'-' KTY10 | + '--|___|--|___|-' '-' |
| | | ### 47k 220k | |
| '-' --- | |
| | | | |
| | | | |
'--------o---o-------------------------o-----o------------o GND
</pre>

== Altium Designer ==

Altium (aus Protel hervor gekommen) ist eine kommerzielle EDA Suite die verschiedenste Funktionen beinhaltet.
Neben den Klassikern wie Schaltplan und Layouterzeugung werden auch elektronische Simulationen, FPGA Entwicklungstools, und diverse andere Features per PlugIn vom Hersteller angeboten.
Leider ist der Produktzyklus momentan sehr kurz, so das fast Jährlich neue Hauptrelease erscheinen (aktuell 13.2) und in Abständen von 2-6 Monaten "Zwischenupdates" veröffentlicht werden.

*Diverse Formate können importiert und exportiert werden, so das man u.A. "fast" nahtlos mit MCAD Systemen kooperieren [https://docs.google.com/viewer?url=http://www.altium.com/files/training/Module%2020%20-%203D%20Mechanical%20CAD.pdf LINK]
*Diverse Funktionen für HighSpeed Designs [http://fplreflib.findlay.co.uk/articles/37941%5CHiSpeedDesignTutorialforAltiumDesigner_long.pdf LINK]

Leider wurde der Preis in der jüngsten Vergangenheit des öfteren nach oben korrigiert. 
2014-04-11: Achtung Altium erhöht zum 31.6.2014 schon wieder die Preise und dieses Mal um satte 34% (4000€ auf 5400€!). Das entspricht einer Erhöhung um +68% in 5 Jahren.

== BAE ==

'''B'''artels '''A'''uto '''E'''ngineer unterstützt die Erstellung von Schaltplänen, Leiterplatten und integrierten Schaltungen und läuft unter Windows, Linux und verschiedenen X11-/Unix-Systemen. Der Schaltplaneditor kann Pläne auf beliebig vielen Blättern erstellen, wobei auch hierarchische Strukturen möglich sind. Der Autorouter erzeugt recht brauchbare Ergebnisse, wobei beliebige Teile mit der Hand vorab geroutet werden können. Ein Autoplacer ist ebenfalls vorhanden.

Eine auf Schaltplaneingabe beschränkte Version und eine kastrierte Evaluierungsversion sind auf der [http://www.bartels.de/bae/bae_de.htm BAE Homepage] downloadbar.

Die [http://www.bartels.de/bae/baeprice_de.htm preiswerteste] kostenpflichtige Version ist das BAE Light. Diese Version ist auf Leiterplatten der Groesse 180x120 mm² und auf 2 Lagen beschränkt, eine Beschränkung auf eine bestimmte Pinanzahl gibt es aber nicht.

Ansonsten wird eine Economy-, Professional- und Highendversion angeboten, die jeweiligen Eigenschaften sind im Abschnitt [http://www.bartels.de/baedoc/inst_de.htm Bartels AutoEngineer Softwarekonfigurationen] erklärt. Interessant ist z. B. der Bauteilhöhencheck.

Mit dem BAE IC Design dringt man bis in den Bereich der IC-Entwicklung vor.

[[BAE-Tutorial]]

== Basic Schematic ==

[[Bild:Base schematic example.png|right|thumb|Screenshot Base Schematic]]

Basic Schematic ('''BSch3V''') ist ein freier Schaltplaneditor für Windows (98/Me/2000/XP). IN der aktuellen Version läuft es auch unter Windows7. Es enthält einen Component Library Editor, einen Parts List Generator und einen Netlist Generator, sowie eine Automatic Numbering Funktion.

Ein ZIP-Archiv mit engl. Programm, Handbuch und Sourcecode gibt es bei http://www.suigyodo.com/online/e/index.htm.

Ebenso ist dort eine Cross-Plattform Version '''Qt-BSch3V''' auf der Basis von Qt-Grafiklibraries erhältlich.

Das Programm ist bis dato (2012) gut gepflegt.

== BlackBoard Breadboard Designer ==

[[Bild:BlackBoard.png|right|thumb|Screenshot]]

BlackBoard Breadboard Designer ist ein freier Editor für Lochrasterplatinen Layouts, der das Planen der Bauteilplazierung sowie der beidseitigen Verdrahtung deutlich vereinfacht und sich u.a. auch für die Dokumenation solcher Prototypenaufbauten eignet.

Er läuft auf allen Plattformen für die eine Java Runtime zur Verfügung steht.

Die Homepage von Blackboard ist unter http://blackboard.serverpool.org zu erreichen. Blackboard steht unter der GPL V2.

== DipTrace ==

Design-Editor für PCB-Leiterplatten für Windows NT, 2000, XP, Server 2003
- verschiedene kostenpflichtige Versionen erlauben den Export in DXF, Gerber und N/C Drill sowie Leiterplattenlayouts mit mehr als 300 Pins und mehr als 2 Lagen.

Auf den ersten Blick etwas gewöhnungsbedürftig - auf den zweiten Blick extrem effizient.

[http://www.diptrace.com/ DipTrace Homepage]

[http://www.mikrocontroller.net/topic/319636#new Forumsbeitrag über Diptrace]

[http://www.mikrocontroller.net/topic/320897/ Geeignete Schaltplan und Layoutsoftware für Hobbyprojekte]

== Eagle ==

[[Bild:Eagle.png|right|thumb|Screenshot]]

Eagle von Cadsoft ist nicht nur ein Schaltplaneditor, sondern ein komplettes Paket mit Layoutprogramm und Autorouter. Das hat den Vorteil, dass man einen erstellten Schaltplan gleich zur Platine weiterverarbeiten kann.

Mitgeliefert werden umfangreiche Symbol- bzw. Bauteilbibliotheken, von Widerständen in allen Bauformen über Taster bis hin zu [[AVR]]s. Eine Library für viele aktuelle AVRs findet sich im Download-Bereich
von [http://www.embedit.de http://www.embedit.de].

Eagle läuft unter Linux, Windows (2000/XP/Vista/7) und Mac OS X. Ausgabedateien können direkt an die einschlägigen Hersteller geliefert werden.

Eine für nichtkommerzielle Anwendungen kostenlose Version ist von [http://www.cadsoft.de/ CadSoft] erhältlich. Diese ist auf zweilagige Platinen im halben Euro-Format (80x100mm) sowie Schaltpläne mit nur einer Seite beschränkt.

=== Autorouter ===

Der Autorouter funktioniert nicht in der nichtkommerziellen Version. Man kann aber in diesem kostenlosen Autorouter eagle-brd Dateien importieren und als Eagle-session-script (.scr) wieder in Eagle importieren: [http://www.freerouting.net/ http://www.freerouting.net/]

Auf die richtige Version des Eagle-ULP achten.

=== 3D-Ansicht===
[[Bild:Stereobild-elektronik-3d.jpg|right|thumb|Rot-Grün-Stereo-Bild]]
Zum Betrachten des fertigen, bestückten Platinenentwurfs in Form eines 3D-Bilds bietet sich das Paket [http://www.matwei.de/doku.php?id=en:eagle3d:eagle3d eagle3D] an. Mit Hilfe eines ULP wird eine Beschreibungsdatei für den open source Renderer POVray erzeugt, welche dann anschließend halbautomatisch generiert werden kann. Auch Bewegungsanimation und Kameraflug sind möglich. Es wird bereits ein große Zahl an Bauteilen unterstützt.

Anwendungshinweise:
* [[Eagle im Hobbybereich]]
* [http://gaussmarkov.net/wordpress/category/tools/software/eagle/ Eagle CAD Tutorial] im Blog von gaussmarkov: diy fx (englisch)
* [[Stereobilder mit EAGLE 3D]]

{{Absatz}}

== FreePCB ==

FreePCB ist ein freier, open-source PCB editor für Microsoft Windows, der unter der GNU General Public License veröffentlicht wurde. Er wurde entwickelt, um ihn einfach erlernen und nutzen zu können und dennoch für professionelles Arbeiten geeignet. Er besitzt keinen eingebauten Auto Router, kann jedoch den web-basierten auto router auf www.freerouting.net verwenden.

*http://en.wikipedia.org/wiki/FreePCB Englischer Wikipedia Eintrag.
*http://www.freepcb.com/ Offizielle Homepage
*http://www.freepcb.com/freepcb_user_guide.pdf Users Guide

== Electric ==

Das [http://www.staticfreesoft.com/index.html Electric(TM)] VLSI Design System ist ein Open Source Electronic Design Automation (EDA) System.

== ExpressPCB ==

Die Firma ExpressPCB bietet den kostenlosen Schaltplaneditor ExpressSCH an. Zusätzlich gibt es das kostenlose Layoutprogramm ExpressPCB zum Erstellen von zwei- und vierlagigen Leiterplatten. Die beiden Programme sind auf Windows (NT, 2000, XP, Vista) beschränkt. Die Firma bietet auf der [http://www.expresspcb.com/ ExpressPCB Homepage] ausserdem einen kommerziellen Service für die Herstellung von zwei- und vierlagigen Leiterplatten an. Auf der Seite finden sich [http://www.expresspcb.com/ExpressPCBHtm/Tips.htm hier] einige Hinweise zum Entwurf von Leiterplatten.

== FidoCadJ ==

[http://davbucci.chez-alice.fr/index.php?argument=elettronica/fidocadj/fidocadj.inc&language=English FidoCadJ] is a very easy to use editor, with a library of electrical symbols and footprints (through hole and SMD). Albeit its ease of use, it is a very immediate and effective EDA tool for the hobbyst. FidoCadJ stores its drawings in a compact text format. This choice is well suited for the copy and paste in newsgroups and forums. This explains the success of FidoCadJ in Usenet groups and in several portals. FidoCadJ is multi-platform Java program and runs on MacOSX, Linux and Windows. FidoCadJ and its manuals are in english, french and italian. Lizenz: Creative Commons 3.0 BY-NC-ND

== Fritzing ==

[[Datei:Fritzing bildschirmfoto.png|miniatur|rechts|Bildschirmfoto]]
'''Fritzing''' verwendet die Metapher eines Breadboards (Steckbretts), auf dem die Benutzer virtuell Bauteile einstecken. Fritzings Zielgruppe sind Künstler, Designer und Hobbyisten aber nicht unbedingt Profielektroniker, und die Software soll speziell auf die Zielgruppe zugeschnitten werden. Dabei wird auf eine niedrige Zugangsschwelle wert gelegt. Versionen für Mac OS X, Linux und Windows (XP/Vista) sind bei http://www.fritzing.org/ erhältlich.
Nichtsdestotrotz besitzt das Programm 3 Ansichten, von denen die erste am häufigsten gezeigt wird – das o.a. Breadboard. Weiters wird aus dem Steckbrett in einer zweiten Ansicht ein Schaltplan erstellt und in einer dritten Ansicht lässt sich sogar eine Leiterplatte entwerfen. Die Bauteilliste enthält bereits fertige Komponenten der [[Arduino]]-Gemeinschaft und ähnlicher Produkte wie die von Sparkfun, Parallaxe oder Picaxe. Ein paar Standardbauteile wie eine rote LED oder ein 220Ohm-Widerstand sind schnell zu finden.
Die Bedienung ist einfach zu erlernen und es gibt zwar Tastaturkürzel für die wichtigsten Funktionen, aber der erste Schaltplan ist schnell allein mit der Maus erstellt. Eine Umschaltung zwischen Platzierung der Bauteile und Routing ist nicht notwendig. Einfaches Klicken und Ziehen erstellt eine Kabelbrücke als Luftlinie. Auf Ebenen muss der Nutzer auch nicht verzichten. So lassen sich Bauteile, Kabel und Beschriftungen ein- und ausblenden. Da endet aber auch die gestalterische Freiheit und ein aufwändigeres Programm müsste her.

== gEDA ==

[http://www.mikrocontroller.net/articles/GEDA gEDA] ist eine unter anderem aus [http://www.mikrocontroller.net/articles/Schaltplaneditoren#Gschem Gschem] und [http://www.mikrocontroller.net/articles/Schaltplaneditoren#PCB PCB] bestehende Open Source Programm Suite zur Entwicklung von Schaltplänen und Platinen.

== Gschem ==

[[Bild:Gschem.png|right|thumb|Screenshot]]

gschem ist der Schaltplaneditor aus dem Open Source Projekt gEDA. gschem wird hauptsächlich auf Linux Rechnern entwickelt, läuft aber auch auf anderen Unix-Betriebssystemen und unter Windows. gschem ist für die Linuxdistributionen RedHat und Debian als Paket verfügbar, für Windows ist nur eine ältere Version erhältlich und für alle anderen ist selber kompilieren angesagt.

Die Bedienung ist nicht sonderlich anfängerfreundlich. Hat man sich aber mal daran gewöhnt, dass jeder Menupunkt mit 1 oder 2 Tasten erreichbar ist, läßt sich's mit gschem prima arbeiten.

In der Symbolbibliothek (die auch online betrachtet werden kann) sind etwas mehr als 1000 Symbole; das Selbsterzeugen von Symbolen ist jedoch problemlos möglich. Insbesondere ist es aufgrund des gut dokumentierten und einfachen Datei-Formates möglich, mit einfachen Perl-Programmen z. B. aus Reports von Xilinx ISE Symbole zu erzeugen und automatisch zu aktualisieren, wenn sich die Pinzuordnung ändert. Das fehlerhafte Eingeben der Pinbelegung von CPLDs und FPGAs von Hand und die Änderung derselben ist damit für gschem User Geschichte.

Die Schaltpläne lassen sich als png und als Postscript exportieren.

Netzlisten (insgesamt über 20 Formate für PCB, Protel, Eagle, BAE, spice, pads, ... ) lassen sich mit dem Programm gnetlist generieren. Aus diesem Grund ist man (bis auf die Namen der Footprints) unabhängig von der verwendeten Layout-Software und kann diese auch sehr leicht wechseln.

Gschem bildet zusammen mit PCB und anderen Programmen das [http://www.mikrocontroller.net/articles/GEDA gEDA] Programmpacket.

Ein großer Vorteil der gEDA-Suite sind die Dateiformate, welche alle reiner ASCII-Text sind. Dies macht die Entwicklung von Helper-Tools zur Lösung von speziellen Aufgaben sehr leicht. Außerdem können die Dateien deswegen sehr einfach in Versionsverwaltungssystemen wie CVS verwaltet werden, was insbesondere die Entwickler größerer Projekte zu schätzen wissen.

Nähere Informationen über gschem (gEDA) gibt es unter [[http://www.geda.seul.org/ http://www.geda.seul.org/]].
Hier auf der Mikrocontroller.net Seite finden sich Informationen zu Gschem [http://www.mikrocontroller.net/articles/GEDA unter gEDA].

== Inkscape ==

Etwas bekannter noch als Jfig ist [http://inkscape.org/ '''Inkscape'''], ebenfalls ein reines Vektorzeichenprogramm, das vor allem (aber nicht nur) SVG-Dateien erstellt, die mit der Wikipedia eine große Verbreitung gefunden haben. Es ist in fast jeder gängigen Linux Distribution enthalten, eine Windowsversion sowie eine [http://portableapps.com/apps/graphics_pictures/inkscape_portable '''portable Windowsversion'''] existiert auch. In der Wikipedia findet sich eine Sammlung von Elektroniksymbolen im [http://commons.wikimedia.org/wiki/Category:SVG_electrical_symbols SVG-Format] und [http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Electrical_symbols_library.svg hier]. Als Beispiele damit gezeichneter Schaltpläne sei diese [http://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Created_with_electrical_symbols_library] genannt.

== JFig ==

[[Bild:Jfig.png|right|thumb|Screenshot]]
JFig ist eigentlich ein "ganz normales" Vektorzeichenprogramm. Um Schaltpläne zu zeichnen benötigt man deshalb zusätzliche Symbolbibliotheken.

Die Exportmöglichkeiten für das weitverbreitete fig-Format sind sehr vielfältig: mit dem Zusatzprogramm fig2dev, das direkt aus dem jfig-Menü aufgerufen kann, bleiben von Postscript über PNG bis hin zu [[LaTeX]] kaum Wünsche offen. Für kleine Schaltpläne oder Diagramme, die ausgedruckt oder in PDF-Dateien verbreitet werden sollen, gibt es deshalb nichts besseres.

Das Programm ist ein komplett in [http://java.sun.com/ Java] geschriebener 1:1-Klon des [[Linux]]-Programms xfig und sollte daher mit jedem Betriebssystem von Windows bis Mac OS laufen. Es ist kostenlos auf [http://tams-www.informatik.uni-hamburg.de/applets/jfig/ http://tams-www.informatik.uni-hamburg.de/applets/jfig/] erhältlich. (Leider ist der Download schon geraume Zeit nicht mehr möglich. Zitat von der Seite: "Sorry. Recently, I got two serious bug reports which have now been confirmed, and jfig downloads are suspended until these have been resolved.")

Die Bedienung wird für Windows-Benutzer am Anfang wohl ziemlich ungewohnt sein, aber wenn man mal das Grundprinzip verstanden, hat findet man sich durch die eindeutig beschrifteten Schaltflächen schnell zurecht.

== Kicad ==
[[Bild:kicad1.gif|right|thumb|Screenshot]]
[[Bild:kicad2.gif|right|thumb|Screenshot]]

[[KiCAD]] ([http://www.kicad-pcb.org/display/KICAD/KiCad+EDA+Software+Suite/ Homepage]) und ([http://iut-tice.ujf-grenoble.fr/kicad/ "klassische" Homepage]) ist ein Paket aus Design / Layout / Routing Programmen. Es basiert auf wxWidgets und ist damit plattformübergreifend. Die Progamme sind unter der GPL veröffentlicht und damit Open Source.
Im deutschsprachigen Raum existiert noch ein Zeichenprogramm für Elektrotechnik, welches auch kicad heißt, aber ein kommerzielles Projekt ist, und mit dem hier behandelten lediglich den Namen gemeinsam hat.

Das KiCAD Projekt wurde von Jean Pierre Charras gestartet und enthält eine Gruppe recht aktiver Entwickler. Es ist auf [http://de.wikipedia.org/wiki/Launchpad Launchpad] angesiedelt. Auch eine Nutzergruppe des [http://de.wikipedia.org/wiki/CERN CERN] beteiligt sich mit einem [https://code.launchpad.net/~cern-kicad/kicad/kicad-gal-orson branch] an der Weiterentwicklung von KiCAD: .

Eine Kicad User-Group findet sich unter http://groups.yahoo.com/group/kicad-users/. Die Anmeldung erfolgt erst, nachdem man vom Besitzer der User-Group freigeschaltet wurde (wie üblich für die meisten Yahoo-Groups).

Neben der mitgelieferten, bereits umfangreichen Bibliothek gibt es auf vielen anderen Seiten (z. B. http://www.kicadlib.org/) weitere Bibliotheken zum Download, die einfach integriert werden können.

Für Umsteiger von anderen Programmen sollten sich nach wenigen Stunden bereits die gleichen Ergebnisse erzielen lassen. Beim Erlernen kann das Tutorial von http://www.curiousinventor.com/guides/kicad helfen. Ebenso findet sich hier unter http://www.mikrocontroller.net/articles/KiCAD eine unfangreiche FAQ (und Bibliothekssammlung)

Der Schaltplaneditor von Kicad verfügt über Möglichkeiten hierarchische Schaltpläne anzulegen. Etwas, das man nicht mehr missen möchte, nachdem man einmal damit gearbeitet hat. Obwohl ursprünglich nicht dafür gedacht, lässt sich dieses System nutzen, um aus vorgefertigten Teilschaltplänen einen Hauptschaltplan modular zusammenzusetzten. Eine Anleitung dazu findet sich hier: [[Media:HierarchischeSchaltplaeneAlsBausteineInKicad_RevC_23Dec2013.pdf]]

Kicad liefert eine schöne 3D-Ansicht des fertigen Layouts einschließlich der bestückten Bauteile, so dass man an dieser Stelle schon einmal einen Überblick bekommt, ob vielleicht nicht doch etwas vergessen wurde. Es gibt zwar nicht für alle Bauformen ein 3D-Modell, allerdings lassen sich diese selbst erstellen.

Kicad ist mittlerweile soweit verbreitet, das viele Leiterplattenhersteller die Kicad-Board Daten direkt verarbeiten können.

Kicad enthält eine Autoplacement und eine Autorouterfunktion, die aber leider nicht sehr effizient sind. Ausserdem sind sie schlecht dokumentiert. Es lassen sich aber Netzlisten zum Export in mehrere verschiedene externe Autorouter erzeugen. Desweiteren lässt sich der bekannte Freeroute Autorouter im Netz direkt verwenden. Desweiteren können Netzlisten zum Export in Spice erzeugt werden. Ein weiterer Kritikpunkt wäre, dass die offizielle Symbolbibliothek nur amerikanische, aber keine europäischen Schaltplansymbole enthält. Aber eine aktuelle Version einer europäischen Symbolbibliothek findet sich hier in Mikrocontroller.de unter http://www.mikrocontroller.net/articles/KiCAD#Bibliotheken
unter SymbolsSimilarEN60617+oldDIN617-RevE8.lib
Diese enthält aber nicht nur EN60617 Symbole, sondern auch einige andere Symbole wie Logos für Gefahr, Hochspannung, ESD-Schutz und Dummy Symbole für Platinenumrisse, Fiducials, Messpunkte ec. Eine [http://www.mikrocontroller.net/wikifiles/7/77/Symbols_EN60617_13Mar2013.lib "gereinigte" EN60617 Bibliothek] findet sich am gleichen Ort unter Symbols_EN60617_13Mar2013.lib, zusammen mit einem
[http://www.mikrocontroller.net/wikifiles/e/e6/Symbols_EN60617_13Mar2013.pdf PDF-Katalog der enthaltenen Symbole].

Eagle 6 Boarddateien können in Kicad eingelesen werden. Diese Funktion ist aber noch als experimentell zu bezeichnen.

Das Kicad Packet enthält ausserdem einen Gerberdatenviewer und einen "Leiterplattenrechner" mit dem z.B. Wellenwiderstände, Leiterbahnbreiten und Isolationsabstände bestimmt werden können.

Kicad kann z.Z. Boards mit 16 Kupferlagen und die dazugehörigen Löttstop., Umriss-, Lötpasten-, Kleber-, Silkscreen- ec. Lagen verarbeiten. Die mögliche Leiterpalttengröße liegt über 1x1m. Damit ist eine deutlich größere Fläche als die von Einheitstafeln abgedeckt. Wer Platinen im oder über dem Einheitstafelnformat benötigt, wird Mühe aufwenden müssen, einen Hersteller dafür zu finden.

Die Einarbeitung in Kicad ist vergleichbar mit Eagle. Es hängt vermutlich von den individuellen Denkstrukturen ab, welches Programm man handlicher findet. Ein großer Vorteil sind die Dateiformate, welche alle reiner ASCII-Text sind. Dies macht die Entwicklung von externen Skripten zur Lösung von speziellen Aufgaben sehr leicht. Außerdem können die Dateien deswegen sehr einfach in Versionsverwaltungssystemen wie CVS verwaltet werden, was insbesondere die Entwickler größerer Projekte zu schätzen wissen.
Ein internes Skripting unter Python für KiCad ist in der Entwicklung. z.Z. kann es aber nur für Testing Versionen unter Linux verwendet werden.

== Lochmaster ==

[http://www.abacom-online.de/html/lochmaster.html Lochmaster] ist ein Programm zur Erstellung von Layouts speziell auf [[Lochrasterplatine]]n. Schaltplan und Layout sind ein und das selbe.

== PCB ==

[http://pcb.sourceforge.net/index.html PCB] ist ein freies (open source) Layoutprogramm inklusive Autorouter. Zum Zeichnen der Schaltpläne kann [[Schaltplaneditoren#Gschem|Gschem]] verwendet werden.

PCB wurde ursprünglich für den Atari ST entwickelt und später nach
Unix portiert. PCB läuft meist unter Linux, kann allerdings mit [http://www.cygwin.com/ Cygwin] auch unter Windows betrieben werden.

Als Ausgabeformate stehen [http://de.wikipedia.org/wiki/Postscript Postscript] und Gerber RS-274-X zur Verfügung.

Ein großer Vorteil von PCB ist, dass alle Funktionen auch über
Hotkeys gesteuert werden können, was insbesondere nach längerer Einarbeitungszeit ein großer Gewinn gegenüber manchen Windows-Programmen ist.

Zur Einarbeitung ist es meines Erachtens sehr wichtig, sich das [http://www.geda.seul.org/wiki/geda:gsch2pcb_tutorial Tutorial] durchzulesen. PCB und Gschem sind nicht besonders einfach zu benutzen. Gerade am Anfang, wenn man sich versucht damit einzuarbeiten. Aber wenn man einmal mit dem Werkzeug arbeiten kann, wird man es nicht mehr missen wollen.

PCB bildet zusammen mit Gschem und anderen Programmen das [http://www.mikrocontroller.net/articles/GEDA gEDA] Programmpacket. Hier auf der Mikrocontroller.net Seite finden sich Informationen zu PCB [http://www.mikrocontroller.net/articles/GEDA unter gEDA].

== ProtoCAD ==

[http://protomind.net/page.php?7 ProtoCAD] ist ein Werkzeug, um schnell Schaltpläne zu entwerfen. Es ist für [[Lochrasterplatine]]n entwickelt worden, kann aber auch für andere Methoden genutzt werden. (Java 1.5 kompatibel, Swing GUI, Open Source)

== Pulsonix ==
[http://www.pulsonix.com PULSONIX] ist ein professionelles Schaltplan- und Layout-Werkzeug mit [http://www.pulsonix.com/downloads/datasheets/Pulsonix%20FPGA.pdf integriertem FPGA-Interface] sowie [http://www.pulsonix.com/downloads/datasheets/Pulsonix%20Spice%20V2.0%20UK.pdf integriertem Schaltungsimulator] auf PSpice-Basis.

== QCAD ==

[http://www.ribbonsoft.de/qcad.html QCAD] gibt es in einer lizenzpflichigen und in einer Open Source Community Version. QCAD ist kein ausschliesslicher Schaltungseditor, sondern kann auch für andere 2D Zeichnungen (Konstruktionen etc.) eingesetzt werden.

== Razen PCB ==

[[Datei:Razenpcb.png|miniatur|rechts|Screenshot]]

[http://razencad.com/ Razen CAD] ist zwar noch in der Alpha Phase, aber sieht momentan schon recht vielversprechend aus.
Es setzt auf Mercurial auf und ermöglicht dadurch kolaboratives arbeiten an einem Layout.

== sPlan ==

'''sPlan''' ist ein relativ preiswerter Schaltplaneditor für Windows (95,98,ME,NT,2000,XP)
Infos und eine Demoversion von sPlan gibt es u.a. bei http://www.abacom-online.de/html/splan.html

== TARGET 3001! ==

[[Bild:target3001.png|right|thumb|Screenshot]]

TARGET 3001! für Windows (ME/NT4/2000/XP/Vista/Win7) bietet folgende Funktionen

* Schaltplan
* Bauteilerstellung
* Schaltungssimulation (PSPICE-Syntax)
* Platinen-Layout mit Autoplatzierer
* Autorouter
* Anzeige der Platine in 3D
* Frontplattenentwurf direkt an oder über der Platine

Die Platinen-Layout-Software ist in deutscher, englischer oder französischer Sprache. Es gibt eine für nicht kommerzielle Anwendungen kostenlose Version: TARGET 3001! discover ist beschränkt auf 250 Pins/Pads, 2 Kupferlagen
und 30 Signale sind simulierbar, die Fläche ist unbeschränkt (1,2m x 1,2m).

Auf der c't 11/07 CD ist eine SE Version von TARGET 3001! verfügbar welche 400 Pins/Pads verarbeiten kann.

Die PCB-Pool Edition hat keine Beschränkungen, speichert aber die Layouts in einem von normalen Target Versionen nicht lesbaren Format. Diese Layouts können dann allerdings nur zum selbst Ätzen ausgedruckt werden oder vom PCB-POOL® produziert werden.

Links:
* [http://server.ibfriedrich.com/wiki/ibfwikide Target3001 Homepage]
* [http://www.pcb-pool.com/ppde/service_downloads.html Target3001 PCB-Pool-Edition]

TARGET 3001! bietet ein typisches Windows Look-And-Feel. Eine einfache Einführung findet sich '''[http://server.ibfriedrich.com/wiki/ibfwikide/index.php?title=Kurzeinführung2 hier]'''. Wer sich schon mit Eagle auskennt, kann auch '''[http://server.ibfriedrich.com/wiki/ibfwikide/index.php?title=Eagle hier]''' schauen. Es gibt kostenlosen direkten Service durch den Hersteller telefonisch oder per E-Mail auch für Einsteiger oder Demo-User.

== TinyCAD ==

'''TinyCAD''' ist ein weiterer ''Open Source'' Schaltplaneditor für Windows. Mehr Infos gibt es auf der [http://tinycad.sourceforge.net Projektseite]. TinyCAD kann z. B. mit VeeCAD (s.u.) kombiniert werden.

== VeeCAD ==

[http://veecad.com/ VeeCAD] Stripboard Layout Editor ist ein Werkzeug, um [[Lochrasterplatine]]n zu entwerfen. VeeCAD ist als kommerzielle Version und als eingeschränkte Freiversion erhältlich.

== ZenitPCB Suite ==

[http://www.zenitpcb.com/eng/IndexEng.html ZenitPCB Suite] is directed to all those people who want to make printed circuit board for hobby, or to student and academics from universities or high schools, who want to create their own pcb with a professional approach and particularly without having to pay for expensive licenses. ZenitPCB Layout (part of the ZenitPCB Suite) is completely freeware for personal or semi-professional use, limited to [http://www.zenitpcb.com/images/MainBoard_01_01.gif 800 pins]. (Windows XP, Vista)

Übersetzung: ZenitPCB richtet sich an all diejenigen, welche fürs Hobby, Schule, Studium etc professionelle PCBs erstellen möchten, ohne viel Geld für Lizenzen ausgeben zu müssen. ZenitPCb ist in der eingeschränkten Version mit 800 Pins für den semi-professionellen und privaten Gebrauch kostenfrei benutzbar.

== Siehe auch ==

* [[Schaltungssimulation]]
* [[Dos and don'ts - Platinenlayout]]
* [[Lochrasterplatine]]

[[Kategorie:Schaltplaneditoren| ]]
[[Kategorie:Listen]]

KiCad

2014-07-12T14:42:31Z

Jonas k: /* Installation */

'''KiCAD''' ist ein Open Source [[Schaltplaneditoren|Schaltplaneditor]] und PCB Layoutprogramm für Windows, Linux, Mac OSX.

Diese Seite ist zunächst eine Zusammenfassung aus den KiCAD Beiträgen im Forum. Und gleich zu Anfang ein grosses DANKE an alle KiCAD-User aus dem Forum. Ihr seid zu viele, um jeden einzeln zu nennen. Aber wer sich diese Seite durchliest und den Links folgt, wird euch kennenlernen.

Hier sollen alte und neue KiCAD-Anwender einen Anlaufpunkt finden und neue, insbesondere µC-relevante Aktivitäten stattfinden.

Diese Seite will keine Konkurrenz zum offiziellen KiCAD Wiki sein, d.h. was dort steht soll hier nicht wiederholt werden und was hier steht wird hoffentlich zum offiziellen KiCAD Wiki wandern.

Wenn ihr Kritik oder Fragen zu KiCAD habt, dann nutzt das Forum! Sobald KiCAD im Betreff steht, wird der Beitrag gelesen und nach Möglichkeit beantwortet. Auch Ideen zu dieser Seite sind sehr willkommen!

== FAQ ==

Siehe auch die offizielle FAQ: http://kicad.sourceforge.net/wiki/index.php/FAQ

TODO: Strukturierung (Allg., Schaltplan, Netlists, Module, Bibliotheken, Layout, Export, 3D)

=== Allgemein ===
* Warum gefällt dir KiCAD?
** http://www.mikrocontroller.net/topic/70905#584639
** http://www.mikrocontroller.net/topic/81396#680502
** http://www.mikrocontroller.net/topic/83311#697917
** http://www.mikrocontroller.net/topic/42614#321502
* Warum gefällt dir KiCAD nicht?
** Ich verstehe nicht, was du meinst ;-)
** http://www.mikrocontroller.net/topic/81396#680502
** http://www.mikrocontroller.net/topic/83311#697969

* Wo gibt es weitere Infos zu KiCAD?
** Die Offizielle Dokumentation: http://bazaar.launchpad.net/~kicad-developers/kicad/doc/files/head:/doc/help/en/
** http://www.mikrocontroller.net/topic/98034#848661 (Von 2008, also seeeehr überholt)
* Welche Leiterplattenfertiger akzeptieren KiCAD Layouts?
** http://www.pcb-pool.de KiCAD kann "Extended" Gerber RS-247-X erzeugen. Das wird von PCB-Pool akzeptiert. Dabei http://www.pcb-pool.com/download/spezifikation/deu_cmso020_ext_gerber.pdf beachten! Alternativ, wer KiCAD (noch) nicht traut, diese RS-247-X in deren (PCB-Pools) Tool GC-Prevue http://www.mikrocontroller.net/topic/120373#1092375 einlesen und als .GWK exportieren. AKTUELL August 2012: Wenn man bei PCB-Pool bestellt, ist deren GC-Prevue NICHT mehr erforderlich, weil PCB-Pool mittlerweile KiCAD *,brd Dateien direkt aktzeptiert. Siehe http://www.pcb-pool.com/ppde/info_dataformat.html
** http://fischer-leiterplatten.de Ohne Aufpreis für Gerber-Import

* Wie geht man mit KiCAD-Trollen um?
** Mit gesundem Menschenverstand. Trollregeln wie die US AIR FORCE (http://blog.wired.com/defense/2009/01/usaf-blog-respo.html) brauchen wir nicht ;-)
* Wie kriege ich raus, welche Leiterbahn welchen Netznamen hat, bzw. ich habe den Überblick verloren und weiss nicht mehr, was aus dem Layout nun was im Schaltplan ist?
**http://www.mikrocontroller.net/topic/218922#2211644. Zusatz: Funktioniert nur gut, wenn großes Fadenkreuz gewählt ist. Aktueller (zu BZR4513 vom 29. November 2013) ist http://www.mikrocontroller.net/topic/316539#3427724
** Aber ich hätte gerne noch genauere Informationen, z.b. auch über die Länge einer Leiterbahn ec.
*** Dazu in PCBnew den gleichen Button rechts wie für das Hinzufügen von Leiterbahnen aktivieren. Oder besser noch rechts den zweiten Button von oben "Netz hervorheben". Dann mit der rechten Maustaste die fragliche Leiterbahn anklicken. Unten in der Statusleiste werden die Informationen angezeigt.
* Ich würde gerne kicad OHNE Maus bedienen. Wie geht das?
**http://www.mikrocontroller.net/topic/267538#new
* Gibt es Sonderzeichen, die ich für Symbole, Module/Footprints oder Files nicht verwenden sollte2
** Ja, alles was Sonderzeichen ausser - _ . und keine Zahl ist. Siehe: http://www.mikrocontroller.net/topic/302664#3249204

=== Installation ===
* Woher beziehe ich KiCad?
** fertig kompiliert z.B. von hier: http://kicad.nosoftware.cz/ (nur die binaries) oder
** hier: http://iut-tice.ujf-grenoble.fr/cao/
* Kicad entwickelt sich rasant. Wo finde ich eine Liste der Versionsänderungen?
** Auf der Kicad Launchpad Seite via bazaar. Siehe: http://www.mikrocontroller.net/topic/298311#3187885
* Ich habe KiCad unter Linux installiert, aber wenn ich KiCad starten will, passiert einfach nichts, oder ich erhalte eine Fehlermeldung wie: "Datei nicht gefunden". Siehe: http://www.mikrocontroller.net/topic/307517#new
** 1) KiCad und seine zugeordneten Programme sollten im Suchpfad stehen. Es wird für Debian und Ableger empfolen, KiCad unter usr/local/ zu installieren. Anmerkung: Das ist eine Möglichkeit. Zur Zeit (Oktober 2013) wird folgende Struktur empfohlen:
*** /usr/bin - Binaries (executable files).
*** /usr/share/doc/kicad/ - Various documentation.
*** /usr/share/doc/kicad/help - Interactive help.
*** /usr/share/kicad/demos - Sample schematics and printed boards.
*** /usr/share/kicad/internat - Dictionaries for interface localization.
*** /usr/share/kicad/library - Interface localization files.
*** /usr/share/kicad/modules - Module libraries for printed boards.
*** /usr/share/kicad/modules/packages3d - 3D component models (.wrl and .wings format).
*** Quelle: http://iut-tice.ujf-grenoble.fr/cao/install.txt Hier sind auch Hinweise für Windows user enthalten.

** 2) User sollten dort Lese- und Ausführungsrechte haben. Aber keine Schreibrechte.
** 3) Wenn ein fertiges Packgage auf einem 64 bit System verwendet wurde, könnte es daran liegen, das es für 32 bit compiliert wurde, und nicht für 64 bit. Es gibt zwei Möglichkeiten:
*** a) Selbst aus den Sourcen für sein eigenes System compilieren.
*** b) Die Runtime Libs für 32 Bit könnten fehlen. Nachinstallieren mit sudo apt-get install ia32-libs. Siehe: http://www.mikrocontroller.net/topic/307517#3307638
* Ich habe das umgekehrte Problem: 32bit system aber 64bit Binarys.
** Selbst aus den Sourcen neu compilieren.
*Ich will/muss mir KiCad selber compilieren. Wie gehe ich vor?
** Aktuell nach: http://www.kicad-pcb.org/display/DEV/Build+KiCad
**Veraltet! siehe: http://www.mikrocontroller.net/topic/310766#3351269 Aber Achtung. Diese Anleitung (Oktober 2013) muss nicht aktuell sein.

* Sicherheitseinstellungen von Java sind für PCBnew unter JAVA -> JAVA konfigurieren zu finden.

=== Schaltplan ===
* Wie stellt man die Blattgrösse beim Schaltplan ein?
** In Page Settings die Blattgröße verstellen (zB von A4 auf A3) http://www.mikrocontroller.net/topic/33653#974295
* Wie kann man den Schaltplan auf mehreren Seiten verteilen (hierachical sheets)?
** http://www.mikrocontroller.net/topic/96060
** http://www.mikrocontroller.net/topic/117873#1060062
*Wie geht man mit "Power Pins" in hierachischen Schaltplänen um?
**http://www.mikrocontroller.net/topic/207905#new
* Wie kann man die "hierachical sheets" benutzen, um aus vorgefertigten Subschaltplänen mit immer gleichen Bauteilgruppen rationell Schaltpläne zusammenzustellen (Building Blocks)?
** http://www.mikrocontroller.net/articles/KiCAD#Tipps.26Tricks:_Building_Blocks
** http://www.mikrocontroller.net/topic/175597#1687653
** http://www.mikrocontroller.net/topic/178683#1724114
* Ich habe einen hierarchischen Schaltplan angelegt. Wenn ich ihn ausdrucke, werden die Subschaltpläne in der Reihenfolge ausgedruckt, in der sie oben in der Übersicht stehen. Diese Reihenfolge ist aber in meinem Fall ungünstig. Wie kann ich diese nun ändern?
** Leider im Programm z.Z. noch nicht. Trozdem ist es machbar. Entweder von Hand oder mit einem Python Skript. Näheres zu beidem findet sich hier: http://www.mikrocontroller.net/topic/288394#3064087 . Ein Python 3 Skript, das den Umgang mit dem Kicad-Schaltplan erleichtert, findet sich hier: [[Media:PyKicadSchematic-ID_Interchanger_RevC.zip]].
*Wie geht man mit Bussen um?
**http://www.mikrocontroller.net/topic/208870#new
** und speziell bei hierachischen Schaltplänen: http://www.mikrocontroller.net/topic/209156#new
* Wie kann man Schaltplanentwurf (KiCAD) und Schaltungssimulation (Spice) verbinden?
* Ein Tutorial zum Symboleditor für KiCAD, mit dem die Symbole für das Schaltplanmodul (EEschema) erzeugt bzw. editiert werden, findet sich hier: [[Media:SymboleFuerKiCad318082009-RevC-DE.pdf]]. Zur Erstellung von Schaltplansymbolen in aufgelöster Darstellung (Relais: Kontaktsätze einzeln und getrennt von der Spule; IC: Versorgungsspannung getrennt von den einzelnen Gattern) siehe http://www.mikrocontroller.net/topic/273891#new. Bei Problemen noch mal hier nachlesen: http://www.mikrocontroller.net/topic/294095#3136180
* Wie kann man im Schaltplan Symbole zum Verschieben gruppieren?
** Siehe http://www.mikrocontroller.net/topic/170913#
* Und wenn es darum geht, eine solche Gruppe in einen anderen Schaltplan oder Subschaltplan zu verschieben?
** Die Gruppe ins "Clipboard" stecken. Dazu nach dem Markieren der Gruppe rechte Maustaste beklicken, und dort "Gruppe speichern" wählen. Nun ist die Gruppe im Clipboard. jetzt in den gewünschten Unterschaltplan gehen und die Gruppe dort mithilfe des Clipboardbuttons (Das Klemmbrett Symbol links neben dem "Undo"-Button) in den Schaltplan einfügen. NICHTS mit der rechten Maustaste versuchen! Siehe auch: http://www.mikrocontroller.net/topic/244836#2499782 Das ganze geht nicht nur mit Subschaltplänen, sondern auch genauso in einen ganz anderen Schaltplan, den man dann halt in Eeschema öffnen muss, hinein. Wenn nach dem Einfügen allerdings nur ein Kästchen mit Fragezeichen erscheint, waren die nötigen Symbolbibliotheken für diese Symbole noch nicht in der Projektdatei eingetragen. Das mus man nun nachholen, indem man unter "Einstellungen" die "Bibliotheken" wählt, und die passenden Bibliotheken einträgt. Wenn man nicht genau weiss, wo diese zu finden sind, kann es sinnvoll sein, die *-cache.lib des Herkunftsschaltplanes einzubinden.
* Wie wird man den merkwürdigen Rahmen los?
** 1) Bei neueren KiCad Versionen, ab ca. Mitte 2013 (von mir getestet ab BZR 4513 29 November 2013) kann man sich eine Vorlage ohne Rahmen erstellen. Dazu den pl_editor (der ganz rechte Button im KiCad Hauptfenster) starten, und FAST alles entfernen. Dazu in der linken Spalte nacheinander alles aktivieren, und mit rechts anlicken und dann "entfernen" wählen. Aber vorsicht, wenn alles Entfernt wird, taucht das Original Layout wieder auf. Workaround war bei mir, eine zusätzliche Alibilinie hinzuzufügen, die von X 0,000 Y 0,000 bis X 0,001 Y 0,000 reicht. Das ist ein "Fliegenschiss" in der linken oberen Ecke. Jetzt kann alles andere gelöscht werden. Den so geleerten Rahmen unter einem beliebigen Namen mit der Endung .kicad_wks wegspeichern. Im geöffneten Schaltplan kann der dann unter Datei > Seite einrichten ganz unten unter "page layout file description" die entsprechende Datei eingebunden werden. Es bleibt aber dem Anwender offen, ob er den Rahmen komplett entfernt, oder noch Felder mit Textbeschreibungen übernimmt. Für gesteigerten Komfort kann diese Datei dann auch in ein Template eingebunden werden.
** 2) Beim Ausdrucken Frame deaktivieren.
** 3) Als SVG exportieren/plotten. Liegt es als SVG vor, mit einem geigneten Grafikprogramm, z.B. Inkscape, den Rahmen löschen.
* Wie schalte die Footprint-Namen in Eeschema global ab?
** http://www.mikrocontroller.net/topic/253564#new
* Ich habe ein Problem mit dem ERC. Ständig kommt die Fehlermeldung: "Pin ist mit anderen Pins verbunden, wird jedoch von keinem angesteuert"
** Netze, die nicht angesteuert werden, werden von Kicad misstrauische beäugt. Das "nicht ansteuern" kann aber schnell passieren, weil Kicad u.A. erwartet, das irgendwo ein Spannungsversorgung ist. Wenn diese aber z.B. über eine Sicherung oder einen Pull-up Widerstand gehen, so wird das nicht bemerkt, weil Sicherungen und Widerstände (oder auch Entstördrosseln) "passive" Pins haben. Siehe: http://www.mikrocontroller.net/topic/292988#new und http://www.mikrocontroller.net/topic/298401#new
* Ich habe ein Problerm mit dem ERC. Immer in Verbindung mit GND kommt die Fehlermeldung: "Pin ist mit anderen Pins verbunden, wird jedoch von keinem angesteuert"
**Siehe: http://www.mikrocontroller.net/topic/284089#new
* Wie ist der Zusammenhang zwischen Bauteilen und Netznamen? Wie bekomme ich heraus, an welchem Netz mein Bauteil angeschlossen ist?
** Eeschema vergibt bzw. aktualisiert erst dann Netznamen, wenn eine Netzliste erzeugt wird. Darauf besteht entweder ein Zugriff über PCBnew, oder aber mit einem Editor. Siehe Beitrag http://www.mikrocontroller.net/topic/316539#new
* Ich habe einen Schaltplan geöffnet, aber alle oder einige der Symbole zeigen nur Kästen mit Fragezeichen.
** Es fehlen die passenden Symbolbibliotheken für diese Symbole.
*** Diese müssen in der Liste der Bibliotheken nachgetragen werden.
*** Hat man von anderswo einen Schaltplan bekommen, kann dieser auf anderen Symbolbibliotheken beruhen, als man selber verwendet. Aus diesem Grunde existiert zu jeder Schaltplandatei (Dateiname.sch) eine Cache Bibliothek (Dateiname-cache.lib). Diese enthält alle im Schaltplan verwendeten Symbole, und sollte darum mit dem Schaltplan zusammen übergeben werden.
*** Ab BZR4646 (Jan./Feb. 2014) behandelt KiCad Symbolnamen "Case Sensitive". Das führt zu Problemen mit älteren Schaltplänen, wo "Mixed Case" Symbolnamen aus den Bibliotheken automatisch in "Upper Case" Symbolnamen konvertiert wurden. Diese werden jetzt nicht mehr erkannt. Näheres siehe: http://www.mikrocontroller.net/articles/KiCAD#Problem:_Case_Senitive_Symbols_ab_BZR4646_.28Jan..2FFeb._2014.29
*Wieviele Textfelder für Symbole kann ich anlegen und wie groß dürfen diese sein?
** Mindestens 35 Felder, die mindestens 256 Zeichen (tatsächlich deutlich mehr) beinhalten können. Aber Zeilenumbrüche gehen nicht. Siehe: http://www.mikrocontroller.net/topic/331201#3658695
* Ich habe ein Symbol im Symboleditor geändert. Aber irgendwie taucht diese Änderung dann in Eeschema trozdem nicht auf.
** Die Reihenfolge der Einträge in der Bibliotheksliste ist wichtig. Bei gleichem Namen wird immer das zuerst gefundene Symbol verwendet. Steht die -cache.lib in der Reihenfolge zu oberst, wird immer zuerst das Bauteil aus der -cache.lib verwendet. Beheben: Die -cache.lib aus der Bibliotheksliste von Eeschema austragen und neu eintragen, so dass sie unten angefügt wird, und zuletzt geleden wird. Alternativ: Bei Änderungen einen neuen Namen für das Symbol vergeben. Z.B. durch das Pflegen eines Revisions- oder Datecode im Symbolnamen. Einfach nur die -cache.lib löschen langt möglicherweise nicht, weil diese u.U. mit alten Daten neu geschrieben wird (wenn z.b. Eeschema dabei nicht geschlossen ist). Siehe: http://www.mikrocontroller.net/topic/331201

=== Netlist ===
* Was genau muss man beim Übergang vom Schaltplan (SCH) zum Layout (BRD) machen?
** http://www.mikrocontroller.net/topic/33653#898771
** http://www.mikrocontroller.net/topic/39243#290309
** http://www.mikrocontroller.net/topic/39243#891530
* Kann man fertige Netzlisten für Gruppen von Bauteilen einbinden?
** http://www.mikrocontroller.net/topic/33653#1462871
* Kann man Daten für automatische Bestückung erzeugen?
** Ja. aber nicht in CVpcb für die Symbol > Footprint Zuordnung, sondern im Layout Modul PCBnew.
* In meiner Netlist fehlen Bauteile, die im Schaltplan vorhanden und angeschlossen sind. Der ERC läuft problemlos durch. Die Annotation auch, aber nach Erstellung der Netlist sind die Symbole plötzlich mit einem vorangestellten "#" im Schaltplan bezeichnet.
** Vermutlich sind sie versehentlich als "virtuelles" Bauteil gekennzeichnet. Siehe http://www.mikrocontroller.net/topic/268626#new
* Wie exportiere ich eine Netlist NUR für einen Subschaltplan?
** Das geht, nachdem dieser Schaltplan explizit in EEschema geöffnet wurde. Siehe: http://www.mikrocontroller.net/topic/330740#new
* Was bedeuten die Maßangaben in der Netlist?
* Wie überträgt man Kicad Schaltpläne in QUCS Schaltpläne für Simulation?

=== Layout ===
* Wie stellt man die Rastergrösse im Layout ein?
** Mit der Rechten Maustaste in das Board klicken. Es poppt ein Menue auf. Dort Raster wählen..... Geht im Modul-Editor genauso.
* Wie füllt man eine Fläche aus?
** http://www.mikrocontroller.net/topic/93131#854802
** Etwas aktueller: http://www.mikrocontroller.net/topic/182271#1772119 Zweiter Teil des Posts.
* Und wie erzeuge ich konzentrisch ineinanderliegende Flächen?
** http://www.mikrocontroller.net/topic/327475#new
* Ja, aber meine Fläche wird nicht gefüllt oder es passiert was ganz merkwürdiges.
**Siehe: http://www.mikrocontroller.net/topic/298692#new
* Wie werden Pads und Leiterbahnen verbunden?
** http://www.mikrocontroller.net/topic/119755#1081455
** aktueller: http://www.mikrocontroller.net/topic/220733#new
* Ich kann keine Leiterbahnen ziehen!
** Vermutlich hast Du den automatischen DRC (Design rule check) aktiviert. Deaktiviere ihn halt. In PCBnew im linken Buttonbar der oberste Button (Insekt mit Verbotszeichen). http://www.mikrocontroller.net/topic/306476#new
* Mir fehlen Airwires/Luftlinien/Gummibänder!
** Vieleicht die falschen Pins als Typ "Spannungsausgang" definiert? Siehe: http://www.mikrocontroller.net/topic/330817#3620918
* Ich bekomme immer eine Fehlermeldung vom DRC, das ein Pad nicht angeschlossen ist, aber ich habe es angeschlossen.
** http://www.mikrocontroller.net/topic/204717#2018724
* Ich will ein Bauteil für geringeren Leiterwiderstand sowohl auf der Unterseite- als auch der Oberseite anschliessen. KiCAD löscht aber immer den alten Leiterbahnzug, wenn ich den neuen lege.
** Deaktiviere unter Einstellungen->Allgemein das "auto-entfernen-von-Leiterbahnen" (einfachste Lösung).
** Alternativ: Designe dafür Bauteile mit speziellen Pads. http://www.mikrocontroller.net/topic/187606#1823596 (realistischste u. sauberste Lösung, aber etwas umständlich.)
* Wie kann man ein Bauteil mit Pads und Leiterbahnen bewegen?
** http://www.mikrocontroller.net/topic/118539#1067219
* Ich habe eine Platine, die von oben und unten bestückt ist. Wenn ich jetzt Bauteile zusammengruppiere, um sie gemeinsam zu verschieben, erwische ich immer alle Bauteile auf Vorder- und Rückseite. Wie bekomme ich das jetzt hin, das ich nur Module auf einer Seite bewege?
** Indem im Lagenmanager die Seite, die nicht bewegt werden soll, abgeschaltet wird. Siehe: http://www.mikrocontroller.net/topic/311586#new
* Wie bekommt man ein vernünftiges Boardoutline hin?
** http://www.mikrocontroller.net/topic/96060#1057511
* Wie erstellt man eine Befestigungsbohrung / nichtdurchkontaktierte Bohrung?
** VERALTET: http://www.mikrocontroller.net/topic/179308#1726990
** VERALTET:http://www.mikrocontroller.net/topic/120373#1122219 ?????
** KiCAD kann mittlerweile auch direkt nichtdurchkontaktierte Bohrungen erzeugen. Siehe dazu http://www.mikrocontroller.net/topic/263069#2732405 Enthält auch allgemeine Informationen zum Umgang mit durchkontaktierten und nicht durchkontaktierten Bohrungen.
* Ich möchte für Passermarken / Fiducials eine deutlich größere Freistellung in der Lötstoppmaske haben. Wie geht das?
** http://www.mikrocontroller.net/topic/266730#2779498
* Wie geht das überhaupt mit den Lötstoppmasken?
** http://www.mikrocontroller.net/topic/283721#new
* Ja, aber die Lötstoppmaske wird leider nicht angezeigt.
** http://www.mikrocontroller.net/topic/298028#new
* Wie kann man Bauteilmaße in den Ansichten (Footprint, Layout, 3D-View) anzeigen?
** Anzeige im Layout: Layer "Zeichnung" anwählen. In der rechten Menueleiste "Bemaßung hinzufügen" wählen. Das ist der fünfte Button von unten mit der "blauen Bemaßung". Jetzt an einer Stelle links ins Layout klicken. Maus verschieben und noch einmal links klicken und die Maus seitlich verschieben. Es wird ein Maßpfeilsystem zwischen erstem und und zweitem Mausklick angelegt, deshen höhe man mit der Maus einstellen kan. Ein weiterer linker Mausklick fixiert das System. Das Anklicken der Beschriftung mit der rechten Maustaste erlaubt das Editieren. Das System wird immer in der Einheit angelegt, die in der linken Menueleiste vorgewählt wurde. Die Rasterung der aktuellen Einstellung wird auch übernommen. Späteres Ändern von Einheit- und Raster ändern die Beschriftung nicht mehr. In 3D und im Footprint geht diese Möglichkeit nicht.
** Weitere Möglichkeiten: Einen Maßstab als footprint/Modul anfertigen und zum Messen in das Board einfügen.
** Wenn man im Layout aber direkt etwas ausmessen möchte, so geht das über den relativen Nullpunkt. Unten im Rahmen rechts sind vier Felder. Die beiden linken zeigen die absoluten Koordinaten, an, die beiden rechten die relativen Koordinaten in Bezug auf einen relativen Nullpunkt. Defaultmäßig stimmen absoluter und relativer Nullpunkt ersteinmal überein. Per "Space bar" drücken setzt Du den relativen Nullpunkt an den Ort des Mauszeigers. Wenn Du nun die Maus verfährst, zeigen die relativen Koordinaten nun den vertikalen und horizontalen Abstand zum Nullpunkt. Die Diagonale muss leider über den Pythagoras selber ausgerechnet werden, oder indem man die Polarkoordinateneinstellung wählt (linke Menueleiste). Durch geschicktes setzten des Nullpunktes kann man nun auf der Platine herummessen. Winkel können auch über die Polarkoordinateneinstellung gemessen werden. Im Moduleditor geht das analog. Das 3D-View kann zur Zeit (Jannuar 2011) überhaupt keine Bemaßung.
* Wie kann man mit der KiCAD Version 20100314 '''einseitige''' Platinen erstellen?
** http://www.mikrocontroller.net/topic/172015#1651239
** aktueller: http://www.mikrocontroller.net/topic/172015#1794699
*Und wie teile ich KiCAD mit, daß der Autorouter nur eine Seite verwenden soll?
** Auf die doofe Tour: Erst in KiCAD zweiseitig wählen, und dann beide Lagen im Autorouter als "Unterseite" wählen.
* Wie kann man den Nullpunkt eines Layouts verschieben?
** http://www.mikrocontroller.net/topic/179680#1730452 für den Layout Editor PCBnew. Im Moduleditor bei Erstellung eines Footprints kann man den Ankerpunkt frei Mithilfe des Anker-Tools aus der rechten Menüleiste (das Ankersymbol) setzten. Gleiches gilt für den Symboleditor.
* Wie gehen runde Bögen in KiCAD?
**http://www.mikrocontroller.net/topic/202512#1994063
* Ich habe mein Board fertig geroutet, stelle aber jetzt fest, das ich noch einige Leiterbahnbreiten ändern muss. Wie geht das am einfachsten?
**http://www.mikrocontroller.net/topic/205851#new
*Ich kann Pads nicht anschlissen bzw. ich bekomme vom DRC Fehlermeldungen, daß ich Pads nicht angeschlossen habe, obwohl sie angeschlossen sind.
**http://www.mikrocontroller.net/topic/204717#new
*Wie kann ich Daten für automatische Bestückung (Pick&Place) erzeugen?
** In PCBnew unter Datei > Fertigungsdateien > Bauteile Positionsdatei (.pos). Aber dieses verlangt, das die Footprints auch die richtigen Informationen dazu enthalten. Um diese einzustellen, den Footprint im Moduleditor öffnen und unter dem Button "Bauteileigenschaften" in "Attribute" eine Markierung bei "Normal+Einfügen" machen. Dann wird der Ankerpunkt des Modules für die Positionsdatei verwendet. Damit sinnvolle Daten entstehen, sollte der Ankerpunkt in die Mitte des Footprintes gesetzt worden sein.
*Und wie erzeuge ich ein Excellon Drillfile?
** In PCBnew unter Datei > Fertigungsdateien > Bohrdaten. Die Datei enthält auch eine Werkzeugliste. Kicad legt u.U. zwei Drillfiles an, wenn erforderlich. Eines für durchkontaktierte, und eines für nicht durchkontaktierte Bohrungen. Wer eine extra Liste und eine Statistik wünscht, muss auch noch "Bericht über Bohrung" anwählen.
* Wenn PCBnew die Netzliste eingelesen hat, liegen alle Bauteile auf einem Haufen. Zum Plazieren eines herausgreifen ist mühsam. Wie geht das am einfachsten?
** In PCBnew "T" drücken. Es poppt ein Fenster auf, wo man die Bauteilreferenz (den Namen) eingeben kann. Und schon hängt das Bauteil zum Bewegen am Zeiger. Die Bedienung ist letztlich genauso wie das "m" und die Komandozeile in Eagle. Siehe http://www.mikrocontroller.net/topic/293903#3133990
** "Raef" hat ein Python Script erstellt, das Bauteile automatisch ähnlich der Anordnung im Schaltplan plaziert. Siehe: http://www.mikrocontroller.net/topic/293903#3245990
* Ich habe ein fertiges Layout. Jetzt möchte ich aber andere Footprints verwenden, und anschliessend nicht neu routen müssen. Wie geht das?
** Üner CVpcb und Neueinlesen der Netzliste. Siehe: http://www.mikrocontroller.net/topic/297885#new
* Ich will links herum routen, aber Kicad meint unbedingt rechts herum (...oder umgekehrt). Wie kann ich die Leiterbahnen "flippen"?
** Mit "/" (Slasch) http://www.mikrocontroller.net/topic/280028#new
* Ich hätte gerne die Tastenkürzel in kicad so wie in meinem gewohnten Programm. Wie geht das?
** Siehe http://www.mikrocontroller.net/topic/283959#3007173 . Vieleicht ist einer ja so nett, und stellt Konfigurationsfiles für Leute die aus EAGLE, ORCAD oder so wechseln, bereit.
* Ich habe ein kleines Board fertig geroutet. Jetzt möchte ich mehrere davon zu einer größeren Platine zusammenführen (sog. Mehrfachnutzen), um sie rationeller fertigen zu können.
** Siehe http:http://www.mikrocontroller.net/topic/292334#new . Das geht natürlich genauso, wenn man verschiedene Platinen so zu Nutzen zusammenfügen möchte, oder halt kleinere Teillayouts zu einem Gesamtboard.
* Ich habe einen Schaltplan mit Subschaltplänen, zu denen ich separate Layouts erstellen möchte.
** Dazu diesen Subschaltplan explizit in EEschema öffnen, und die Netzliste nur für diesen Subschaltplan exportieren. Weitergehen wie üblich. Siehe: http://www.mikrocontroller.net/topic/330740#new
* Ich möchte Varianten eines Layouts erstellen. Was ist dazu zu sagen? Siehe: http://www.mikrocontroller.net/topic/330740#3616697
** Siehe http://www.mikrocontroller.net/topic/292123#new
* Wie importiere ich DXF-Dateien in PCBnew?
** Dafür existiert eine Import Funktion in PCBnew: Datei > Importieren > DXF-Datei. Siehe http://www.mikrocontroller.net/topic/327628#new

=== Layout: Python Scripting ===

Das Python2-Scripting ist bisher nur in PCBnew implementiert und noch sehr experimentell. Daher ist leider auch der aktuelle Stand der Dokumentation zum Python-Skripting in PCBnew noch etwas dürftig. Trozdem hier Links dazu:
* http://www.kicad-pcb.org/display/KICAD/KiCad+Scripting+Reference+Manual (Allgemein. Achtung! Kicad braucht beim compilieren spezielle Befehle, um Python-Scripting tauglich zu sein.)
* http://dev.kicad-pcb.org/doxygen-python/index.html (Definitionen von Namespaces, Classes und Files)

Für Linux-Debian:
Aktuell (07. Februar 2014) mit Pcbnew Version: (2014-01-27 BZR 4641)-product Release build auf
Platform: Linux 3.2.0-4-686-pae i686, 32 bit, Little endian, wxGTK (Debian Wheezy) gilt:
* Geht aktuell nur für PCBnew.
* Klassenbibliotheken: Zwei Dateien pcbnew.py und _pcbnew.so auf dem Pfad: /usr/lib/python2.7/dist-packages/
* Die Klassenbibliothek wird mit den üblichen Python2 Methoden importiert: z.B. "import pcbnew" oder "from pcbnew import *"

Beispielprogramm, das alle Footprints aus einer Legacy-Fotprint Datei auflisted und den Referenzbezeichner dazuschreibt::
<pre>
#!/usr/bin/env python
# das war das Shebang.

from pcbnew import * # Import der Bibliothek.
libpath = "/home/DuUser/KiCad-Daten/Module/ModuleGrosserSampler/KiCadLegacyFottprints.mod" # Übergabe des Pfades.
lst = FootprintEnumerate(libpath)
for name in lst:
m = FootprintLoad(libpath,name)
print name,"->", m.GetReference()
</pre>

Die Scripting Möglichkeit ist so neu, dass bis jetzt die Scripting Testdateien für das KiCAD interne automatische Qualitätssicherungssystem noch nicht komplett sind.
Unter http://bazaar.launchpad.net/~kicad-product-committers/kicad/product/files/head:/qa/testcases/ finden sich bereits geprüfte Testskripte, und unter http://bazaar.launchpad.net/~kicad-product-committers/kicad/product/files/head:/pcbnew/scripting/examples/ finden sich ungetestete Testskripte.

Sie alle können als Beispiele genommen werden, wie das mit dem Skripting gemeint ist, und als Vorbild für eigene Skripte dienen.

=== Module Editor ===
* Wie erstellt man Footprints für Bauteile?
* Wie verbinde kopiere ich etwas aus einem Footprint in einen anderen hinein, bzw. wie verbinde/merge ich zwei Footprints?
** http://www.mikrocontroller.net/topic/288167#3061997
* Kann man im Module Editor die Eigenschaften aller Pads gleichzeitig ändern?
** http://www.mikrocontroller.net/topic/93131#799550
* Ich brauche einen Footprint, bei dem mehrere Pads verbunden sind, will aber nicht im Schaltplan zig Pins aufführen und anschliessen müssen.
**http://www.mikrocontroller.net/topic/208982#new
**http://www.mikrocontroller.net/topic/204717#new
* Wie erzeugt man thermal Vias in Kicad?
** Leider bisher nur experimentell: http://www.mikrocontroller.net/topic/298028#3187259
* Wie kann man Bauteilmaße in in den Ansichten (Footprint, Layout, 3D-View) anzeigen?
* Wie verwalte ich Footprint Bibliotheken?
** Indem man sich ein Board erstellt, alle Footprints, die man zusammenfassen möchte, auf das Board stellt, und dann untet Dateien > Footprints archivieren > Footprint Archiv erstellen wählt. Das so erstellte Board kann auch zu Dokumentationszwecken geplottet werden. Eventuell möchte man einige Footprints, die zu Hilfszwecken (z.B. Skalen) auf dem Board sind, anschliessend mit dem Bibliothekseditor daraus löschen.
** Alternativ, im dem "neuen" *.pretty Format, mit einem Dateiverwaltungsprogramm Deiner Wahl. Siehe http://www.mikrocontroller.net/topic/320301#new

=== 3D-Ansicht ===
* Die 3D-Ansicht funktioniert bei mir nicht.
** http://www.mikrocontroller.net/topic/289075#new
* Kann man die 3D-Ansicht in ein 3D-CAD Programm exportieren?
**http://www.mikrocontroller.net/topic/203388#new
* Wie kann man Bauteilmaße in in den Ansichten (Footprint, Layout, 3D-View) anzeigen?

Da KiCAD in Punkto 3D-Ansicht komplett auf Wings3D beruht, und die 3D Modelle der Bauteile wrl-files sind, die mit Wings3D (oder Blender) erstellt werden können, sei hier auf ein Wings3D Handbuch verwiesen: http://www.oortman3d.com/wings3d/TheWings3dHandbook.pdf

Viele Bauteilhersteller (vor allem von eher mechanischen, wie z.B. Stecker, Buchsen, Befestigung...) bieten fertige 3D-Modelle an. Diese sind meistens in den Formaten STEP oder IGES. So kann man diese in das von KiCAD benötigte .wrl (VRML 2.0) konvertieren:
# STEP oder IGES in [http://gcad3d.org/ gCAD3D] öffnen (File > Open Model)
# als Wavefront .obj speichern (File > Save Model as > OBJ)
# Das .obj in [http://www.wings3d.com/ Wings 3D] importieren (File > Import > Wavefront .obj)
# Als VRML 2 exportieren (File > Export > VRML 2.0 .wrl)
# Im KiCAD-Moduleditor die .wrl-Datei als 3D-Modell auswählen
# Eventuell muss man die Skalierung und Positionierung anpassen, die angezeigten Pads und Löcher helfen dabei. Die am meisten benötigten Faktoren dürften dabei 0,3937 und 2,54 sein - bei den Konvertierungen kommt leicht die Einheit Zoll oder cm durcheinander.

Eine andere Möglichkeit .obj oder .stl-Dateien aus STEP und IGES zu erzeugen ist [http://free-cad.sourceforge.net/ FreeCAD]. Obwohl es auch .wrl direkt erzeugen kann, können diese nicht in KiCAD geladen werden. Der Umweg über .obj oder .stl und Wings 3D löst dies aber auch hier.

Wenn man das Board wieder in einem CAD-Programm verwenden will um z.B. ein Gehäuse zu konstruieren, sollte man wieder STEP-Dateien erzeugen. Neuere KiCAD-Versionen können zwar VRML exportieren, doch das beschreibt nur Umrisse und keine Körper (Solids). CAD-Programme zum Gehäusedesign brauchen jedoch letzteres. So geht die Konvertierung:
# VRML aus KiCAD exportieren (File > Export > VRML)
# .wrl-Datei mit Hilfe von [http://www.cs.princeton.edu/~min/meshconv/ meshconv] in eine STL-Datei konvertieren: <code>meshconv boardname.wrl -c stl -o boardname.stl</code>
# Die STL-Datei mit [http://www.solveering.com/products/products_stl2step.html stl2step] in eine STEP-Datei konvertieren

Man sollte hinterher im CAD nochmal genau die Maße kontrollieren. Denn die Konvertierung von STL nach STEP ist nur eine Approximierung und keine exakte, verlustfreie Konvertierung.

*Und wie bedient man Wings3d?
** Ein (vorläufiger) Merkzettel/Ultrakurzanleitung zur Bedienung von Wings3D findet sich hier: [[Media:Kicad-Wings3D_Merkzettel_29November2012.pdf]]. Wenn man nur mit Wings3d Modelle für Kicad erstellen will, langt das eventuell schon als Tutorial. There is also an English translation of this leaflet about using wings3d for kicad at [[Media:Kicad-Wings3D_Leaflet_25April2013.pdf]].

=== Drucken / Export ===
* Wie exportiert man den Schaltplan oder das Layout als Bild (PNG o.ä.)?
** Drucken über Postscript-Treiber und Umwandeln mit Ghostscript
** [http://www.mikrocontroller.net/topic/96060#1061492]
** Plot to Clipboard [http://www.mikrocontroller.net/topic/117562#1056566]
* Wie kann ich GENAU ausdrucken? Mein Ausdruck auf ABC ist ca. X % zu klein oder Y% zu groß!
** So genau sind einfache Drucker bzw. Druckertreiber selten. Aber meistens hilft folgendes: Mache einen 1:1 (100%) Probeausdruck. Messe auf dem Ausdruck nach, wie groß er tatsächlich geworden ist. Berechne die Abweichung und gebe sie in den Drucker bzw. Druckertreiber unter Einstellung ein, vorausgesetzt, der Drucker bzw. Druckertreiber kann das. Mit dem Wert machst Du wieder eine Probeausdruck, messe wieder nach, und wenn es mit der Einstellung funktioniert hat, kannst Du Deine Folie bedrucken. Wenn das nicht klappen kann, weil Du stark abweichende Werte für horizontal und vertikal bräuchtest, aber der Drucker nur einen gleichen Wert für beides kennt, hast Du einen (zu) schlechten Drucker. Trozdem nicht verzweifeln, weil KiCAD beim Drucken oder Plotten in der X- und Y-Achse getrennt skalieren kann. Aber Vorsicht bei Weitergabe der so erzeugten Dateien: Sie sind individuell auf einen Drucker angepasst, und produzieren auf einem anderen Drucker nur falsch skalierte Ausdrucke. Weil der Wert von Drucker zu Drucker unterschiedlich ist, ist es auch sinnvoll, diese Skalierung direkt am speziellen Drucker/Druckertreiber zu machen. Tipp: Wenn Du den Wert erfolgreich ermittelt hast, so kleb Dir einen Zettel auf den Drucker mit dem Wert. Die Werte sind zwar individuell für jeden Drucker, aber meistens für den speziellen Drucker durchaus fix. Und Du hast ihn sofort wieder parat, wenn der Drucker resettet wurde. Dies ist übrigens ein allgemeiner Tipp für das Ausdrucken, der auch für Eagle, Target, Altium usw. gilt.
** Thema Skalieren - Die aktuelle Situation (August 2013): http://www.mikrocontroller.net/topic/304619#new
* Kann man Gerber-Dateien exportieren?
** Ja. Es wird Gerber 247X exportiert. Einheit ist inch (doppelt sowohl im 247d als auch im 247x Stil definiert). Die Y-Koordinaten sind im allgemeinen negativ. KiCAD verwendet für Flächen das in Gerber spezifizierte Polygon Makro und kein "stroke fill".
** Bei Bestellungen bei PCB-Pool ist deren GC-Prevue NICHT mehr erforderlich, weil PCB-Pool mittlerweile KiCAD *,brd Dateien direkt aktzeptiert. Siehe http://www.pcb-pool.com/ppde/info_dataformat.html
* Wie kann man den Gerber-Plot so ausdrucken, dass in der Mitte von Pads und Vias ein Zentrierloch frei bleibt?
** http://article.gmane.org/gmane.comp.cad.kicad.user/3457
* Wie kann man das Layout invers ausdrucken, d.h. alle Leiterbahnen und Pads müssen weiß bleiben, der Rest wird schwarz ausgedruckt?
** Beim Plotten den Haken bei Negativ-Plot setzen [http://www.mikrocontroller.net/topic/156202#1474507]
* Ich habe irgendwie Probleme mit dem Ausdrucken.
** Verzerrt: http://www.mikrocontroller.net/topic/207764#new
** Sonderzeichen: http://www.mikrocontroller.net/topic/207310#new
** In der aktuellen Version 2012-01-19 BZR 3256)-stable besteht ein generelles Druckproblem. Aber Plotten geht wunderbar!
** Aktualisierter Stand 23. Dezember 2012: http://www.mikrocontroller.net/topic/280958#new
** Aktualisierter Stand vom 21. Juli 2013: http://www.mikrocontroller.net/topic/303043#3249166
* Meine erzeugten SVG Plots sind kaputt. Ich erhalte nur Fehlermeldungen, wenn ich sie in Inkscape oder Gimp einlesen will.
** Es besteht ein Problem mit dem SVG Export, wenn man Schaltpläne oder Boards in SVG exportiert, die ein Ampersand (Kaufmansund, "&") im Dateinamen haben. Dieser Dateiname tauch dann innerhalb der SVG Datei in einem Titelblock auf, wo das "&" dann ein Problem bedeutet. Sowohl Kicad als auch Inkscape/Gimp aktzeptieren "&" im Dateinamen, und sowol unter Windows als auch Linux ist das "&" im Dateinamen legal....darum bringt auch eine Veränderung des Namens der SVG-Datei keine Lösung. Eine Lösung ist, Grundsätzlich in Kicad keine "&" in Dateinamen zu verwenden, wenn man einen SVG-Export macht. Alternativ kann man mit einem Editor das "&" aus dem Titelblock (Das ist NICHT der Dateiname, sondern in der Datei selber alles zwischen <titel> und </titel>) der SVG-Datei löschen. Angeblich kommt der Bug aus den verwendeten wx-Bibliotheken. Siehe den Bugreport: https://bugs.launchpad.net/kicad/+bug/1171160
* Ich würde gerne PDF Dateien aus meinem Layout erstellen, aber irgendwie ist der Ausdruck defekt.
** Drucken ist aus Kicad manchmal ein Problem, auch in eine Datei hinein. Aber Plotten und Exportieren in SVG funktioniert gut. Von SVG zu PDF kommt man über Inkscape. Siehe hier: http://www.mikrocontroller.net/topic/303043#3249166
* Wie kann ich mir einen Bohrplan ausdrucken, um mit der Hand zu bohren?
**http://www.mikrocontroller.net/topic/266037#new
* Wie erstelle ich mit KiCad Excellon Drillfiles?
**siehe hier: http://www.mikrocontroller.net/topic/310333#new

=== Import ===
* Kann man EAGLE Dateien importieren? (=> Obacht bei Weitergabe der Daten!)
** http://www.mikrocontroller.net/topic/70905#797416
** http://www.mikrocontroller.net/topic/120373#1089933
* Wie bindet man fremde KiCAD Bibliotheken ein?
** EESchema (Schaltplaneditor) starten, unter Einstellungen "Bibliothek" auswählen, auf "Hinzufügen" klicken, neue Bibliothek auswählen dann "öffnen" und in der Projektdatei "Speichern". Gültig für Version 20090216Final, 2011-04-29-BZR2986-WinXP und Version: (2011-11-27 BZR 3249)-stable unter Platform: Linux 2.6.32-5-686 i686, 32 bit, Little endian, wxGTK.
Das Verfahren zur Einbindung eigener oder fremder Bibliotheken ist under PCBnew genauso.
Es empfielt sich dringenst, eigene Bibliotheken NICHT zu den KiCAD Bibliotheken im Ordner kicad/share/library bzw. kicad/share/modules für Footprints zu speichern, weil diese dort bei einem Upgrade gelöscht würden. Stattdessen sollte man sich einen kicad Ordner im eigenen home bzw. Benutzerverzeichnis (oder sonstwo, wo es opportun ist, und man Schreibrechte hat) anlegen, mit einem Ort, um eigene Bibliotheken abzulegen.

=== Neues Projekt ===
Ein neues Projekt legt kicad automatisch nach der in kicad/share/template hinterlegten Projektdatei an. Möchte man, das kicad ein neues Projekt von vorneherein nur mit ausgewählten eigenen Bibliotheken anlegt, so ist eine entsprechende Projektdatei unter kicad/share/template/kicad.pro abzulegen.
Dies erfordert dort Schreibrechte. Linux roots müssen diese Datei anschliessend mit chmod 755 Dateiname für user lesbar machen.
Bei einem upgrade würde kicad.pro gelöscht. Daher sollte man sich davon eine Sicherheitskopie in seinem benutzerverzeichnis hinterlegen.

=== Einstellungen sichern / wiederherstellen===
* Wo speichert KiCAD die Einstellungen ab und wie lassen sich die originalen Einstellungen wiederherstellen?
** [[http://kicad.sourceforge.net/wiki/index.php/DE:KiCadHB#Einstellungen_sichern_.2F_wiederherstellen]]
**Man erstelle ein neues Projekt beliebigen Namens, nehme alle Einstellungen (Bibliotheken, Pfade usw.) vor und speichere diese in der aktuellen Projektdatei "name.pro". Im Ordner KiCAD Verzeichnis ....../kicad/share/template befindet sich eine Datei "kicad.pro". Diese Datei "kicad.pro" ist die "Musterprojektdatei", die für alle neuen Projekte verwendet wird. Man benenne sie um in "kicad-orig.pro, und kopiere die aktuelle Projektdatei "name.pro" nun als "kicad.pro" in diesen Template-Ordner. Leider Funktioniert dieses Verfahren nicht in allen KiCAD Versionen. Den originalen Zustand stellt man wieder her, indem man "kicad.pro" umbenennt, und "kicad-org.pro" wieder in "kicad.pro" zurückumbenennt.

=== Bitmaps als Symbol oder Footprint importieren ===
Der Programmteil Bitmap2component wandelt Bitmaps wahlweise in Symbole oder in Footprints um. Auf diese Weise können also auch Logos oder spezielle Muster für HF-anwendungen in KiCAD importiert werden, sobald sie als Bitmap vorliegen. Diese Funktion ist allerdings sehr neu (im Frühjahr 2011 eingefügt) und eher als experimentell zu bezeichnen. So funktioniert z.B. der Export in ein Symbol in der Version BZR-2986 NICHT.

== Tipps&Tricks / Eigenheiten / Bugs ==

* Nachbearbeitung mit Skript oder Texteditor (Pin Swapping, Versionskontrolle via SVN, Generierung von Packages aus UCF-Listen)
** http://www.mikrocontroller.net/topic/120373#1100467
** http://www.mikrocontroller.net/topic/96860#836967
** http://stawoo.com/dokuwiki/doku.php?id=ecld:kicad:board

* Schaltplan: Durchnummerieren von GND und PWR erforderlich http://www.mikrocontroller.net/topic/39243#290309

* Zum Verbinden von Schaltplan und Layout müssen an den Bauteilen die Pinnummern mit den Padnummern der Footprints korrespondieren. Das ist "defaultmäßig" nicht immer zu erreichen, weil es unterschiedliche Nummerierungssysteme gibt. Ausser dem Anlegen eines speziellen Footprints kann diese Anpassung für einzelne Bauteile wärend des Layoutens im Moduleditor vorgenommen werden. http://www.mikrocontroller.net/topic/186121#1805890
* Ich habe einen hierarchischen Schaltplan angefertigt, indem sich eine Schaltung zig mal wiederholt. Eine dieser Subschaltungen habe ich schon geroutet, und möchte dieses Layout genau wie die hierarchischen Schaltpläne mehrfach auf dem Board verwenden.
** In PCBnew lassen sich mit "Datei>Platine hinzufügen" auch schon geroutete Gruppen von Bauteilen quasi als Modul einfügen, wenn sie zuvor als Board abgelegt wurden. Ebenso kann eine Bauteilgruppe, die in der Form mehrmals vorkommt, und die die schon einmal geroutet worden ist, gruppiert, kopiert und wiederverwended werden. Die dazu nötige Annotation und das Löschen der überzähligen Bauteile muss aber sorgfältig von Hand gemacht werden.
** Wer seinen Subschaltplan separat routen möchte, sollte den Subschaltplan explizit in EEschema öffnen und die Netliste nur dieses Subschaltplanes exportieren. Diese Netlist in ein neues Board in PCBnew einlesen und wie üblich routen.
* Bibliotheken verwalten, umsortieren bzw. neu strukturieren: http://www.mikrocontroller.net/topic/187107#1817559

* Layout: Rest-Gummiband an Pins http://www.mikrocontroller.net/topic/120373#1092375

* Produktion: http://www.mikrocontroller.net/topic/98034#848965

* Bug in Version 2010-03-14: Unter Einstellungen lässt sich keine einseitige Platine wählen (wichtig für Autorouter). Lösung: Modifikation des .brd Files mit einem Editor [http://www.mikrocontroller.net/topic/172015#1651239]:

:<pre>
:In der *.brd Datei gleich ganz oben...
:
:$GENERAL
:LayerCount 2 -> auf 1 setzen
:
:$SETUP
:InternalUnit 0.000100 INCH
:ZoneGridSize 250
:Layers 2 -> auf 1 setzen
:Layer[0] Rückseite power
:Layer[15] Vorderseite power -> hab' ich mal beides so gelassen
:</pre> aktueller: http://www.mikrocontroller.net/topic/172015#1794699

* Das Anlegen von Symbolen/Bauteilen in aufgelöster Darstellung ist etwas stolperig. Siehe: http://www.mikrocontroller.net/topic/294095#3136180

* Es empfielt sich, in Kicad vorläufig KEIN Ampersand (Kaufmansund, "&") im Namen einer Schaltplan- oder Boarddatei zu Verwenden. Es besteht ein Bug beim Export/Plotten nach SVG. Siehe oben unter "Drucken / Export" und dann "Meine erzeugten SVG Plots sind kaputt.". Siehe auch: http://tech.groups.yahoo.com/group/kicad-users/message/14952

* '''Kühlkörper''' können als Symbol und Footprint (Modul) angelegt werden. Die Befestigungslöcher können im Modul als Pad ausgeführt werden. Die Padnummer aller Pads sollte gleich sein (gleicher Anschluss / über Kühlkörper verbunden), z.B. "1". Entsprechend ein Symbol mit Pin und korrespondierender Pinnummer anlegen. Wenn der Kühlkörper elektrisch nirgendwo verbunden sein soll, dann die Anschlusspinne im Schaltplan als "unused" markieren. Als Referenz in Symbol und Footprint habe ich "HS" (HeatSink) gewählt. Es ist zu überlegen, ob "HS" nicht auch als Padnummer besser wäre.

* '''Kartenumrisse/Outlines''': Für immer wiederkehrende Platinengrössen, z.B. die beliebte Eurokarte, kann zur Vereinfachung des Zeichnens einmal ein Eurokartenumriss im Layer "outlines" gezeichnet werden, und als Modul abgelegt werden. Um die Zahl der Kollisionen beim Einlesen der Netzliste zu verringern, wird im Schaltplan ein Dummy-Symbol ohne Pinne angelegt. In CVpcb dann dieses Symbol mit dem passenden Kartenumriss Footprint/Modul verbinden, und es wird automatisch in PCBnew eingefügt. Als Referenz in Symbol und Footprint habe ich "Outl" (OUTLine) gewählt.

* '''Sprachanpassung''': Ich will mein KiCAD auf Deutsch / Englisch / Französisch / Finnisch oder sonst eine Sprache umstellen. Wie geht das?
** Siehe : http://www.mikrocontroller.net/topic/262039#2719056
**Die deutsche Übersetzung der Texte und Hilfetexte/Tooltips ist manchmal etwas unelegant. Wem so etwas auffält, bitte Mitteilung am Ende dieses Threads: http://www.mikrocontroller.net/topic/255932#2641638 (deutschsprachig) oder an die KiCAD user group unter http://tech.groups.yahoo.com/group/kicad-users/ (englischsprachig, auch bei Fällen wo es um die deutsche Übersetzung geht). Diese Mitteilungen nach Möglichkeit nicht in Launchpad.
** Ich habe aber keine Möglichkeit, die Sprache umzustellen!
*** Wenn Debian eine Fehlermeldung "Cannot set locale to 'xy_XY'. kommt, ist die entsprechende Umgebung nicht installiert. Unter Debian als root in der Konsole: "dpkg-reconfigure locales" aufrufen. Es öffnet sich eine ncurses-gui, wo die entsprechenden Einstellungen gemacht werden können. Für "Deutsch" wähle ich "de_DE.utf8".
*** Wenn nichts passiert, fehlen möglicherweise die localisierungs Dateien. Sie sind NICHT Teil der Sourcen, und finden sich in http://bazaar.launchpad.net/~kicad-developers/kicad/doc/files/head:/internat/. Auf Debian und verwandten Systemen müssen die einzelnen localisationsordner, z. B. "de" nach /usr/local/share/kicad/internat kopiert werden. Dann als root dort Leserechte erteilen mit "chmode -R 755 /usr/local/share/kicad/internat".
*** Wenn ein Mischmasch aus Englisch und der gewählten Sprache existiert, sind entweder nicht alle Begriffe übersetzt (siehe oben) oder wegen Umbenennung von Variablen ist eine Inkonsistenz entstanden. Siehe: http://www.mikrocontroller.net/topic/326622#3565178
** Für die KiCad Localsisation wird "GNU gettext" verwendet. Eine kleine Hilfestellung zur Anpassung der Localisation findet sich hier: http://dev.kicad-pcb.org/docs/GUI_Translation_HOWTO.pdf. Info zu Gnu gettext findet sich hier: http://de.wikipedia.org/wiki/GNU_gettext

* '''Projektdateien (.pro) Pfadschreibweise''': In einer Windowsumgebung ist es anscheinend nötig, relative Pfade speziell zu kennzeichnen. Siehe: http://www.mikrocontroller.net/topic/326869#new

=== Problem: Case Senitive Symbols ab BZR4646 (Jan./Feb. 2014) ===
Ab BZR4646 sind die Symbole in Eeschema "Case Sensitive". Das bedeutet: In alten Schaltplandateien wurden für die Symbolnamen nur Großbuchstaben verwendet, auch wenn die Originalnamen in der Library Kleinbuchstaben enthielten. Ab BZR4646 werden die Symbolnamen in den Schaltplandateien genauso geschrieben wie die Originalnamen in der Library. Leider werden dadurch bei alten Schaltplandateien die großgeschriebenen Symbolnamen nicht mehr in den Bibliotheksdateien erkannt. Auch nicht in den "-cache.lib" Dateien. Ganz so kritisch, wie es sich anhört, ist es wiederum auch nicht, weil KiCad schon seit geraumer Zeit die Schaltpläne in der neuen Version speichert. Jemand, der mit aktuellen KiCad Versionen an aktuellen Schaltplänen arbeitet, wird darum den Übergang vermutlich nicht bemerken. Allerdings tritt das Problem bei alten Schaltplänen auf, die möglicherweise Jahrelang unberührt auf der Festplatte lagen. Um die Symbolnamen in diesen alten Schaltplandateien anzupassen, existiert das Python3 Skript "PyKiCad-CaseSensitiveLibCure_RevC_21Mar2014.py". Es ist ein "Stand alone" Python3 skript, das nicht in das KiCad interne Python skripting eingebunden ist. Die Datei kann hier bezogen werden:[[Media:PyKiCad-CaseSensitiveLibCure_RevC_21Mar2014.zip]].
Autor: Bernd Wiebus, GNU-GPL.

=== Tipps&Tricks: Building Blocks ===
* Eine unfertige Dokumentation, wie man das hierarchische Schaltplansystem von KiCAD verwendet, um daraus schnell und rationell Schaltpläne mit vorgefertigten Schaltplänen (Building Blocks) nach dem Baukastensystem aufzubauen. Enthält auch ein Beispielprojekt. Beachte die Liesmich.txt Datei. [[Media:BuildingBlocksKiCAD-EXPERIMENTELL.zip]] Das File KiCAD-HierarchischeSchaltplaene+buildingBlocksRevA_Vorlaeufig.pdf, enthält eine vorläufige Beschreibung dazu. KiCAD-HierarchischeSchaltplaene+buildingBlocksRevA-EN.pdf is an English description how to use hirarchical schematics as building blocks for a fast and rationel schematic design. Es fehlt noch die Übersetzung und die Bebilderung und ein paar Berichtigungen und Ergänzungen. ;-) . Das echte Hauptbeispielprojekt ist UnderVoltageDetector24V-2Group_Experimental.pro bzw. UnderVoltageDetector24V-2Group_Experimental.sch. Im Ordner Experimentalprojekt23052010 findet sich ein weiterer Ordner BuildingBlocksExperimental. Dieser enthält die Ausgangsbausteine VoltageRegulatorBuildingBlock.sch mit VoltageRegulatorBuildingBlock-cache.lib und VoltageDetectorBuildingBlock.sch mit VoltageDetectorBuildingBlock-cache.lib. Die Projektdateien der Buildingblocks .pro sind nur der Vollständigkeit und zur leichteren Bearbeitung zugefügt. Aus VoltageDetectorBuildingBlock.sch und VoltageRegulatorBuildingBlock.sch wurde (nach umkopieren, umbenenen und kleiner Änderung) im übergeordneten Ordner das Projekt VoltageRegulatorBuildingBlock.pro unter verwendung des "Zwischenbuildingblocks" UnderVoltageDetectorBuildingBlock.sch zusammengesetzt. NICHT VERGESSEN DIE CACHE.LIB EINZUBINDEN! Sonst gibt es nur Fragezeichen statt Bauteile. Das Beispielprojekt enthält eine 24V Unterspannungsüberwachung für einen Bleiakku, die zwei 12V Gruppen überwacht. Nicht elegant, aber hoffentlich robust. Autor: Bernd Wiebus , GNU-GPL. Der dazubezügliche Beitrag im Forum ist: http://www.mikrocontroller.net/topic/178683#1724114
*[[Media:HierarchischeSchaltplaeneAlsBausteineInKicad_RevC_23Dec2013.pdf]] VERBESSERTE und AKTUALISIERTE Version von KiCAD-HierarchischeSchaltplaene+buildingBlocksRevA_Vorlaeufig.pdf aus obiger Zip-Datei. Beschreibt, wie mit Hilfe der hierarchischen Schaltplanstruktur aus einzelnen, vorgefertigten Schaltplänen schnell und rationell neue Schaltpläne modular zusammengesetzt werden können.
* Eine Sammlung von gängigen Schaltungen mit den Längstreglern LM317 /LM78xx /LM79xx und dem Timer 555, die nach dem in obig erwänten Dokument KiCAD_HierarchischeSchaltplaene+buildingBlocksRevA_Vorlaeufig.pdf beschriebenen Vorgehen als Building Blocks in KiCAD verwendet werden können, findet sich unter: http://www.mikrocontroller.net/articles/KiCAD#Building-Blocks

=== Tipps&Tricks: Lochraster Platinen Entwurf mit KiCad ===

Wer viel mit Lochraster Platinen arbeitet, hat gelegentlich auch ein Bedürfnis, diese Tätigkeit mit einem Layoutprogramm zu begleiten. Zum einen um den Platzbedarf besser abschätzen zu können, zum anderen, um dadurch auch eine schnelle und einfache Dokumentation auch für Lochrasterprojekte zu schaffen. Auch dazu kann KiCad verwendet werden.
* Vorgehensweise: Schaltplan in Eeschema erstellen wie üblich, Netzliste erzeugen, und in CVpcp die Bauteile zuordnen. In PCBnew dann das Raster einblenden und auf 2,54mm (100mil) stellen. Nun geben die Rasterpunkte die Position der Löcher der Lochrasterplatine vor. Nach dem Einlesen der Netzliste bei Lochraster mit Streifenleitungen am besten zweiseitig manuell routen. Auf der Unterseite der Richtung der Streifenleitung in Längstrichtung folgen (z.b. wagerecht). Auf der Oberseite die Brücken dazu quer legen (z.B. senkrecht). Zweipolige Bauteile immer senkrecht oder wagerecht positionieren. Dieses Verfahren geht grundsätzlich mit jedem Layoutprogramm, das ein Raster anzeigen kann.

== Bibliotheken ==

In diesem Abschnitt sollen unsere Arbeiten an Bibliotheken koordiniert werden. Dabei sollen alle Arbeiten unter der Creative Commons Lizenz stattfinden. Das heisst insbesondere, dass keine Arbeiten mit anderem Copyright unseren Bibliothekspool vergiften sollen z. B. durch unerwünschte Konvertierung von EAGLE-Bibliotheken.

Unsere Designziele sind:
* Frei benutzbar (Creative Commons Lizenz)
* Einheitlich (Richtlinien?)
** Vorschlag von Marko für Bohrungen und Pads siehe [http://www.mikrocontroller.net/topic/124070#1176177]
* Fehlerfrei (Nachkontrolle durch andere User)

=== Wünsche ===

Hier soll eine Strichliste geführt werden, welche neuen Bauteile gesucht sind bzw. welche oder besseren, genaueren Versionen benötigt werden. Bitte gebt an, was bei bestehenden Bauteilen problematisch ist.

Bevor wir Bibliotheken erstellen, sollten auf jeden Fall einige Parameter - insbesondere für die Schaltplansymbole - festgelegt werden: Pinlänge, Pinabstand, Größe der Schriften, Konventionen bzw. Nummerierung (z.B. bei gepolten Bauteilen wie Dioden, Elkos usw.). Sonst entsteht Wildwuchs, weil jeder für sich anderes festlegt.

* Stehende Layouts für 7805 und N-FETs: ||||
** Passt TO220_VERT ? Natürlich! Nur die Anschlussnumerierung muss ev. passend adaptiert werden. Ist unter "TO-220" in http://www.mikrocontroller.net/wikifiles/7/70/Transistor_TO-220_RevB_03Sep2012.zip enthalten. In allen Perversionen. Stehend, liegend, rumgedreht von der Rückseite usw....
* LPC21xx / LPC22xx / LPC23xx |
* EINE AVR ATmega-Bibliothek, wo ALLE Controller drin sind. |||||||
* AVR XMegas |
* AT90CAN128 / allgemein mehr AVRs (MEGA & TINY) ||||||
*Wegen der AVRs und ATMEGAs: Bitte hier http://www.kicadlib.org/Fichiers/Kerusey_Karyu_Atmel_Library.html mal schauen, und den Wunsch auf den Typ konkretisieren! Der Atmelzoo ist so verwirrend vielfältig.....
** Leider ist die dazugehörige Bibliothek defekt.
* Schaltregler (u.A. LM257x, LM267x, MC33063, L5973D) |||| Der MC33063 hat gleiches Pinning und Gehäuse wie MC34063! Darum kann der in http://www.mikrocontroller.net/wikifiles/8/84/Symbols_ICs-Diskrete_RevD9.lib verwendet werden.
* Spulen (z. B. diverse Wuerth) |
* Drosseln (B82790 für CAN, Würth 744207) |
* Ferrite (7427930 - 32, 742792651, 74279263) |
** ??? Was genau ist nun Footprint und Referenzmaeßig der Unterschied zwischen Drosseln, Spulen und Ferriten, wenn ich jetzt mal davon ausgehe, das die Teile weder Anzapfung noch mehr als eine Wicklung haben (dann wären es Trafos oder Uebertrager), und die elektrischen Werte in ein Feld eingetragen werden?? Schau mal unten in http://www.mikrocontroller.net/wikifiles/d/da/KiCAD_Module_Footprints_3D_16Sep2013.zip. Kleinere SMD-Entstörferrit Module lassen sich uebrigens aus Footprints für SMD-Widerstaenden zaubern, in dem man sie umbenahmt und mit der Referenz "L" versieht. ;-)
* STM32 Mikrocontroller Bibliothek (sofern möglich alle) |||
* Arduinos |
** Arduino Due ||

=== Entwürfe ===

Neue Bibliotheken oder Änderungen sollen zunächst in diesem Abschnitt
vorgestellt werden.

==== Symbolbibliotheken ====

* [http://www.mikrocontroller.net/topic/96460#832961 ATmega3250/TQFP100] von Fred S. (Gast)

* [http://www.mikrocontroller.net/topic/96460#844741 ATMega3290 im 100Pin-Gehäuse] von Fred S. (Gast)

* [http://www.mikrocontroller.net/topic/132811#1205130 RFM12-Funkmodul] von Dominik C.

* [http://www.mikrocontroller.net/topic/133310#1210137 CAN Controller MCP2515 und Transceiver MCP2551] von Dominik C.

* [[Media:SymbolsSimilarEN60617+oldDIN617-RevB-en.lib]] VERALTET! Nur aus Kompatibilitätsgründen behalten. Ersetzt für Neuentwicklungen durch Revision E1. Schaltplan Symbolbibliothek fuer KiCAD mit Symbolen, die denen aus der EN60617 oder der ALTEN DIN 617 ÄHNLICH sind. Von Bernd Wiebus

* [[Media:SymbolsSimilarEN60617+oldDIN617-RevC-en.lib]] VERALTET! Nur aus Kompatibilitätsgründen behalten. Ersetzt für Neuentwicklungen durch Revision E1! Schaltplan Symbolbibliothek für KiCAD mit Symbolen, die denen aus der EN60617 oder der ALTEN DIN 617 ÄHNLICH sind. Aenderung gegenueber Rev.B: Kleinere Symbole hinzugefügt. Mit Vorsicht geniessen! Von Bernd Wiebus.

* [[Media:SymbolsSimilarEN60617+oldDIN617-RevD3-en.lib]] VERALTET! Nur aus Kompatibilitätsgründen behalten. Ersetzt für Neuentwicklungen durch Revision E1! Schaltplan Symbolbibliothek für KiCAD mit Symbolen, die denen aus der EN60617 oder der ALTEN DIN 617 ÄHNLICH sind. Aenderung gegenueber Rev.C: Kleinere Fehler beseitigt. CLD Symbol hinzugefuegt. Kuehlkoerper Symbol und Dummy-Symbol fuer Boardoutlines hinzugefuegt. Thyristor und Triac Symbol zugefuegt. Copyright Symbole GNU-GPL und CC zugefuegt. Mit Vorsicht geniessen! Von Bernd Wiebus. Verbesserungsvorschläge willkommen an bernd.wiebus@gmx.de

* [[Media:SymbolsSimilarEN60617+oldDIN617-RevE8.lib]] AKTUELLE Version! Ersetzt die Rev. B, C und die Rev. D sowie Vorgängerversionen E1-E7! Schaltplan Symbolbibliothek für KiCAD mit Symbolen, die denen aus der EN60617 oder der ALTEN DIN 617 ÄHNLICH sind. Aenderung gegenueber Rev.D: Kleinere Fehler beseitigt. Ankerpunkte in die Nähe der Symetrieachsen verlegt. Verbinder DIN41612 / EN60603-2 "Eurokartenstecker" hinzugefügt. Große "BIG" Symbole entfernt und in der Datei BIG-SymbolsSimilarEN60617+oldDIN617-RevE.lib ausgelagert. Mit Vorsicht geniessen! Von Rene Belau und Bernd Wiebus. CC-Zero/Public Domain! Defektes Symbol "RESISTOR_RevE_Date15jun2010" repariert am 02. Maerz 2011. Verbesserungsvorschläge willkommen an bernd.wiebus@gmx.de

* [[Media:BIG-SymbolsSimilarEN60617+oldDIN617-RevE.lib]] Einige EN60617 oder der DIN 617 ÄHNLICHE Symbole in besonders GROSSER Ausführung. Vermutlich werden Sie diese GROSSEN Symbole eher NICHT benutzen wollen. Mit Vorsicht geniessen! Von Rene Belau und Bernd Wiebus. Unter GNU GPL. Verbesserungsvorschläge willkommen an bernd.wiebus@gmx.de

* [[http://www.mikrocontroller.net/attachment/74203/obi.lib]] KiCAD Symbol für einen ATMEGA644. Von obi

* [[Media:Symbols_ICs-Diskrete_RevD10.lib]] KiCAD Symbole für einige diskrete ICs. Enthält L200 (Pentawatt Gehäuse), LM2587 (Pentawatt Gehäuse), Längstregler LM317, LM78xx, LM79xx, Timer NE555, NF-Verstärker LM1875 und TDA2003 (Pentawatt Gehäuse), Schaltregler UC38xx (DIP8/SO8 und DIP14/SO14), LM2587, MC34036, LM78S40 und MCP1640, Treiber MIC4422 (DIP8/SO8 und Pentawatt Gehäuse). Allegro Halleffekt Stromwandler Typ ACS754/ACS755/ACS756 und LEM Halleffekt Stromwandler der Serie "HX". Programierbarer Oszillator Si570/Si571 sowie Quarzoszillator Typ KXO-200. Dazu Transistor Arrays BC847S und BC857S (in einfacher und in aufgelöster Darstellung) und Supressordioden Array SR05. Schieberegister 74HC4094 . Spannungs-/Laderegler uA723/LM723 in 14 und 20 poligem Gehäuse. HF/ZF Verstärker/Mischer/Demodulator TCA440 alias exDDR A244D, FM Frontend TA7358. Spannungsmonitor ICL7665. Autor Bernd Wiebus. CC-Zero/Public Domain! Mit Vorsicht geniessen! Verbesserungsvorschläge willkommen an bernd.wiebus@gmx.de

* [[Media:Symbols_ICs-Opto_RevB_16Sep2013.lib]] KiCAD Symbole für Optokoppler CNY17, IL300. IL388, TLP250, SFH617A-1, SFH617A-2, SFH617A-3, SFH617A-4, KPC357, LTV35x, und PC357. LWL Empfänger Toshiba TORX170 TORX173 TORX193 und TORX194 (Toslink). LWL Sender Toshiba TOTX170 TOTX173 TOTX193 und TOTX194 (Toslink). LWL Empfänger Agilent HFBR-252x und Sender Agilent HFBR-152x Serie (Versatile Link). 7 Segment Anzeigen HDSM531, HDSM533, LTS6760, LTS6780, SBC18-11EGWA. Autor Rene Belau und Bernd Wiebus. CC-Zero / Public domain. Mit VORSICHT geniessen! Verbesserungsvorschläge willkommen an bernd.wiebus@gmx.de

* [[Media:Transformer-Diskrete_RevA.lib]] KiCAD Symbole für einige diskrete Transformatoren. Coilcraft Q4434-B = Rhombus T1311 und Myrra-74040 ETD29. Autor: Bernd Wiebus. Mit Vorsicht geniessen! Verbesserungsvorschläge willkommen an bernd.wiebus@gmx.de

* [[Media:Symbols_DCDC-ACDC-Converter_RevC_20Jul2012.lib]] KiCAD Symbole für einige DCDC/ACDC-Converter. Enthält CINCON EC5BC12, CINCON EC6C11, TRACO TED-1212, TRACO TED-XXXX Dual Output, TRACO TED-XXXX Single Output, TRACO TEN10-1212, TRACO TEN10-XXXX, TRACO TME-XXXX, TRACO TMH-XXXX Single Output, TRACO TMH-XXXX Dual Output, BOTHHAND CF-Serie und DELTA DPS05U09D. Neu seit 20 Juli 2012: TRACO ACDC-Converter der TMLM Serie. Autor: Bernd Wiebus. GNU-GPL. Mit Vorsicht geniessen! Verbesserungsvorschläge willkommen an bernd.wiebus@gmx.de

* [[Media:Symbols_Socket-DIN41612_RevA.lib]] KiCAD Symbole für DIN41612 Stecker und Buchsen (Die bekannten Eurokartenstecker). Autor: Bernd Wiebus. GNU-GPL. Mit Vorsicht geniessen! Verbesserungsvorschläge willkommen an bernd.wiebus@gmx.de

* [[Media:Symbols_EN60617_13Mar2013.lib]] KiCAD Symbole für die EN60617. Strikter als die Symbole aus SymbolsSimilarEN60617+oldDIN617-Rev~~.lib. Autor: Bernd Wiebus. CC-Zero/Public Domain! Mit Vorsicht geniessen! Hierzu gehört der Katalog: [[Media:Symbols_EN60617_13Mar2013.pdf]] Verbesserungsvorschläge willkommen an bernd.wiebus@gmx.de

* [[Media:Symbols_EN60617-10_HF-Radio_DRAFT_12Sep2013.lib]] HF-Blockschaltbild Symbole für KiCad. EXPERIMENTELL! Autor: Bernd Wiebus. Mit Vorsicht geniessen! Lizenz: CC-Zero / Public domain. Hierzu gehört der Katalog: [[Media:EN60617-10_HF-Radio_SymbolCatalog_DRAFT.pdf]] Verbesserungsvorschläge willkommen an bernd.wiebus@gmx.de

* [[Media:Symbols_Microcontroller_Philips-NXP_RevA_06Oct2013.lib]] Symbole der NXP Microcontroller LPC2104, LPC2105 und LPC2106 fuer KiCad. Autor: Bernd Wiebus. Mit Vorsicht geniessen! Lizenz: CC-Zero / Public domain. Verbesserungsvorschläge willkommen an bernd.wiebus@gmx.de

==== Modulbibliotheken ====

* [[Media:KiCAD_Module_Footprints_3D_08Jul2014.zip]] Eine Sammlung von KiCAD Modulen bzw. Footprints diskreter Bauteile. Neben den obligatorischen Rs, Cs und Ls sind Schrack und Omron Kartenrelais (die Footprints passen auch fuer andere Hersteller), diverse Dioden, Klemmen WAGO 236 (RM 5mm) Serie und WAGO 734 Serie, Sicherungshalter (Schurter und Bulgin) für 5x20 und 6x30, SMD Sicherungen 1206 und Sicherungen/Sicherungshalter TE5/TR5,Flachsicherungen Standard und Mini, Kuehlkoerper und Eurokartenoutlines enthalten. Zusaetzlich TO92, TO220, TO220-5 (Pentawatt) und TO247 Gehaeuse. Ebenso die vermissten PISN und PISR SMD Drosseln. Einige Throughhole C&D Bobin Drosseln, Bourns 3296, Spectrol Type 43 / Econtrim und Piher PT15 Trimmer . Potentiometer Alps RK16 und Spectrol Type 148/149. Transformatoren Coilcraft Q4434-B / Rhombus T1311 sowie ETD29 von Epcos und Myrra sind auch dabei. Eurokartenstecker/-buchsen DIN 41612 Typ B1, B2, C1, C2 und C3. Ebenfalls enthalten: GNU-GPL und Creative Commons Symbole. Dazu Messpunkte. BNC-Buchse, Quarzoszillator, SMD Widerstände und Kondensatoren. (0805, 1206, 2512) sowie experimentelle Universalfootprints SMD/Throughole. SMD-Dioden: MELF, Mini-MELF, SMA, SMB und SMC. Halleffekt Stromwandler mit Allegro CB-PFF, CB-PSF und CB-FSS Gehäusen.Dazu Stecker Molex Serie KK, Würth SMD Drosseln und Doppeldrosseln. Neosid Filter und Drosseln. TRACO ACDC-Converter der TMLM Seie und SOT23, SOT143, SOT143R, TSOT-6 / MK06A sowie SC70-6 SMD Footprints für Dioden, Transistoren bzw. Dioden und Transistor Arrays und kleinere ICs. Mini Universal Mate-N-Lock Steckersockel (Tyco/AMP). 2-6 Pin, vertikale und horizontale Typen. Verbesserte Fiducials und Logos. Dazu SMD-Tantalkondensatoren und ETAL NF-Transformatoren. TO50-3 und TO50-4 Gehäuse. 7 Segment Anzeigen. LQFP48/TQFP48 Gehäuse. Hallsonden Stromwandler mit Allegro CB-PFF, CB-PSF und CB-FSS Gehäusen. Halleffekt Stromwandler der Serie "HX" von LEM. Neu in der Version vom 14. Oktober 2013: Berichtigte SOT23 Footprints. Fast alles ohne 3D Modelle, aber manchmal mit PDF-Ausdruck zur leichten Identifikation. Mit Vorsicht geniessen! Ohne Garantie und CC-Zero/Public Domain! Von Bernd Wiebus. Verbesserungsvorschläge willkommen an bernd.wiebus@gmx.de

* [[Media:KiCAD-Module_Buzzer_Beeper_RevA_25Oct2010.zip]] Einige Footprints von Summern /Buzzern / Beepern für KiCAD. Enthaelt Kingstate KCG0601, Pro Signal ABI-009-RC, Pro Signal ABI-010-RC, Pro Signal ABT-410-RC, Star Micronics HMB-06/HMB-12 und Projects Unlimited AI-4228-TWT-R. Alles ohne 3D Modelle, aber mit PDF-Ausdruck zur leichten Identifikation. Mit Vorsicht geniessen! Ohne Garantie und CC-Zero/Public Domain! Von Bernd Wiebus. Verbesserungsvorschläge willkommen an bernd.wiebus@gmx.de

* [[Media:KiCAD-Module_CommonModeChoke_Wuerth_Type-WE-CMB_RevA_25Oct2010.zip]] Footprints der Gleichtaktdrosseln der Serie Würth WE CMB (through hole) für KiCAD. Enthält die Verschieden Bauformen XS, S, M, L, XL und XXL. Alles ohne 3D Modelle, aber mit PDF-Ausdruck zur leichten Identifikation. Mit Vorsicht geniessen! Ohne Garantie und CC-Zero/Public Domain! Von Bernd Wiebus. Verbesserungsvorschläge willkommen an bernd.wiebus@gmx.de

* [[Media:DCDC-ACDC-Converter_RevC_20Jul2012.zip]] Footprints von DCDC/ACDC-Convertern für KiCAD. Enthält CINCON EC5BC12, CINCON EC6C11, TRACO TED-1212, TRACO TED-XXXX Dual Output, TRACO TED-XXXX Single Output, TRACO TEN10-1212, TRACO TEN10-XXXX, TRACO TME-XXXX, TRACO TMH-XXXX Single Output, TRACO TMH-XXXX Dual Output, BOTHHAND CF-Serie und DELTA DPS05U09D. Neu seit 20 Juli: TRACO ACDC-Converter der TMLM Serie. Alles ohne 3D Modelle, aber mit PDF-Ausdruck zur leichten Identifikation. Mit Vorsicht geniessen! Ohne Garantie und CC-Zero/Public Domain! Von Bernd Wiebus. Verbesserungsvorschläge willkommen an bernd.wiebus@gmx.de

* [[Media:Opto-Devices_RevC_03Oct2012.zip]] Footprints von Optoelectronischen Bauteilen für KiCAD. Enthält 6 Polige DIL Footprints für CNY17, auch in "wide", SMD Optokoppler Footprints (1 Kanalig) und Footprints für Toshiba (Toslink) und Agilent (Versatile Link) LWL Ssender und Empfänger. Alles ohne 3D Modelle, aber mit PDF-Ausdruck zur leichten Identifikation. Mit Vorsicht geniessen! Ohne Garantie und unter GNU-GPL. Von Bernd Wiebus. Verbesserungsvorschläge willkommen an bernd.wiebus@gmx.de

* [[Media:Pentawatt_RevB_24Oct2012.zip]] Footprints von Pentawatt Gehäusen für KiCAD. Enthält verschiedene Ausführungen der TO220-5 Gehäuse in gerade und verkröpft, sowie stehend und liegend. Mit 3D-Modellen und mit PDF-Ausdruck zur leichten Identifikation. Mit Vorsicht geniessen! Ohne Garantie und unter GNU-GPL. Von Bernd Wiebus. Verbesserungsvorschläge willkommen an bernd.wiebus@gmx.de

*[[Media:Transistor_TO-220_RevB_03Sep2012.zip]] Footprints von TO220-3 Gehäusen für KiCAD. Enthält verschiedene Ausführungen der TO220 Transistor Gehäuse in stehend und liegend. Mit 3D-Modellen und mit PDF-Ausdruck zur leichten Identifikation. Mit Vorsicht geniessen! CC-Zero/Public domain! Autor: Bernd Wiebus. Verbesserungsvorschläge willkommen an bernd.wiebus@gmx.de

*[[Media:Transistor_TO-247_RevC.zip]] Footprints von TO247 Gehäusen für KiCAD. Enthält verschiedene Ausführungen der Transistor Gehäuse in stehend und liegend. Mit PDF-Ausdruck zur leichten Identifikation. Mit Vorsicht geniessen! CC-Zero/Public domain! Autor: Bernd Wiebus. Verbesserungsvorschläge willkommen an bernd.wiebus@gmx.de

* [[http://www.mikrocontroller.net/topic/176405#new]] KiCAD Modul / Footprint für ein TSSOP38 Gehäuse. Autor Raphael Reu.

* [[http://www.mikrocontroller.net/topic/190088#1856759]] Texas Instruments TPIC8101 Klopfsensor Interface (für Verbrennungsmotoren). Autor Peter Diener.

* [[Media:IR-directFET_Packages_RevB.zip]] Footprints von directFET SMD-Transistor Gehäusen von International Rectifier für KiCAD. Enthält die SH, SJ, SQ, ST, S1, MN, MP, MT, MX, MZ und die L8-Outline. Nähere Informationen in den Datenblättern betroffener Transistoren und in der International Rectifier Applikationsnotiz AN-1035. "directFET" ist übrigens eine Handelsmarke von International Rectifier und die Gehäuse sind proprietär. Also vorsichtig sein und an "second source" denken. Mit 3D Modellen und mit PDF-Ausdruck zur leichten Identifikation. Mit Vorsicht geniessen! Ohne Garantie und unter CC-Zero / Public domain. Von Bernd Wiebus. Verbesserungsvorschläge willkommen an bernd.wiebus@gmx.de

* [[Media:Neosid-Devices_Coils_Filters_25Apr2012.zip]] Footprints von NEOSID Bauteilen. Spulen, Luftspulen, Filter ec. für KiCAD. Through hole und SMD. Alles ohne 3D Modelle, aber mit PDF-Ausdruck zur leichten Identifikation. Mit Vorsicht geniessen! Ohne Garantie und unter GNU-GPL. Von Bernd Wiebus. Verbesserungsvorschläge willkommen an bernd.wiebus@gmx.de

* [[Media:SOT23_SOT143_SOT143R_TSOT6_MK06A_SC70-6_Housing_14Mar2014.zip]] Footprints von SOT23, SOT143, SOT143R, TSOT-6 /MK06A und SC70-6 SMD Gehäusen, wie sie oft für Dioden und Transistoren, aber auch Dioden und Transistor Arrays verwendet werden. Auch ICs findet man in der Bauform. Es sind Standard Footprints und spezielle für Handlötung vorhanden. KiCad Legacy Format und neues .pretty Format. Alles ohne 3D Modelle, aber mit PDF-Ausdruck zur leichten Identifikation. Mit Vorsicht geniessen! Ohne Garantie und unter GNU-GPL. Von Bernd Wiebus. Verbesserungsvorschläge willkommen an bernd.wiebus@gmx.de

* [[Media:MiniUniversalMate-N-LokSockets_13Aug2012.zip]] Footprints von Mini Universal Mate-N-Lok Steckersockeln (Tyco/AMP). 2-6 Pin, verticale und horizontale Typen. Alles ohne 3D Modelle, aber mit PDF-Ausdruck zur leichten Identifikation. Mit Vorsicht geniessen! Ohne Garantie und unter GNU-GPL. Von Bernd Wiebus. Verbesserungsvorschläge willkommen an bernd.wiebus@gmx.de

* [[Media:NF-Transformer_ETAL_RevA_28Aug2012.zip]] Footprints und 3D-Mesh Modelle von NF-Transformatoren der Firma ETAL (http://www.etalgroup.com). SMD und THT Typen. Mit PDF-Ausdruck zur leichteren Identifikation. In der Bibliothek ist auch der bekannte Übertrager ETAL P1200, der von Box73 (http://www.box73.de) vertrieben wird. Mit Vorsicht geniessen! Ohne Garantie und unter GNU-GPL. Autor: Bernd Wiebus. Verbesserungsvorschläge willkommen an bernd.wiebus@gmx.de

* [[Media:TantalCapacitors_SMD_RevA_28Aug2012.zip]] Footprints von Tantal Kondensatoren SMD Größe A bis E (EIA-3216, EIA-3528, EIA-6032, EIA-7343 und EIA-7360). Alles ohne 3D Modelle, aber mit PDF-Ausdruck zur leichten Identifikation. Ohne Garantie und unter GNU-GPL. Mit Vorsicht geniessen! Autor: Bernd Wiebus. Verbesserungsvorschläge willkommen an bernd.wiebus@gmx.de

* [[Media:SOT89-3_SOT89-5_Housing_RevA_02Sep2012.zip]] Footprints und 3D-Mesh Modelle von SOT89-3 und SOT89-5 SMD Gehäusen. Mit PDF-Ausdruck zur leichteren Identifikation. Ohne Garantie und unter GNU-GPL. Mit Vorsicht geniessen! Autor: Bernd Wiebus. Verbesserungsvorschläge willkommen an bernd.wiebus@gmx.de

* [[Media:SOT126_SOT32_Housings_RevA_22Oct2012.zip]] Footprints und 3D-Mesh Modelle von SOT126 / SOT32 Gehäusen. Mit PDF-Ausdruck zur leichteren Identifikation. Ohne Garantie und unter GNU-GPL. Mit Vorsicht geniessen! Autor: Bernd Wiebus. Verbesserungsvorschläge willkommen an bernd.wiebus@gmx.de

* [[Media:Allegro_HallSensors_24Oct2012.zip]] Footprints und 3D Modelle von Allegro Hall-Effect Stromsensoren mit PFF, PSF oder PSS Gehäuse (ACS754, ACS755, ACS756). Mit PDF-Ausdruck zur leichteren Identifikation. Ohne Garantie und unter GNU-GPL. Mit Vorsicht geniessen! Autor: Bernd Wiebus. Verbesserungsvorschläge willkommen an bernd.wiebus@gmx.de

* [[Media:VML0806_Housing_Rohm_27Oct2012.zip]] Footprints und 3D Modell eines Transistors im 0806 Format (VML0806 / Rohm). Mit PDF-Ausdruck zur leichteren Identifikation. Ohne Garantie und unter GNU-GPL. Mit Vorsicht geniessen! Autor: Bernd Wiebus. Verbesserungsvorschläge willkommen an bernd.wiebus@gmx.de

*[[Media:TO-50_Housings_RevA_21Apr2013.zip]] Footprints/Module von TO50-3 und TO50-4 Transistor Gehäusen.Mit PDF-Ausdruck zur leichteren Identifikation. Ohne Garantie und unter CC-Zero / Public Domain. Mit Vorsicht geniessen! Autor: Bernd Wiebus. Verbesserungsvorschläge willkommen an bernd.wiebus@gmx.de

*[[Media:OldSowjetAera_Transistor_RevA.zip]] Footprints/Module von Kleinleistungstransistoren aus der Sowjetära.Mit 3D-Modell und PDF-Ausdruck zur leichteren Identifikation. Ohne Garantie und unter CC-Zero / Public Domain. Mit Vorsicht geniessen! Autor: Bernd Wiebus. Verbesserungsvorschläge willkommen an bernd.wiebus@gmx.de

*[[Media:SIP9_Housing_14Jun2013.zip]] Footprints/Module von SIP9 Gehäusen (z.B. TA7358).Mit 3D-Modell und PDF-Ausdruck zur leichteren Identifikation. Ohne Garantie und unter CC-Zero / Public Domain. Mit Vorsicht geniessen! Autor: Bernd Wiebus. Verbesserungsvorschläge willkommen an bernd.wiebus@gmx.de

*[[Media:7Segment_16Sep2013.zip]] Footprints/Module von 7-Segment Anzeigen HDSM531 (SMD), HDSM533 (SMD), LTS6760, LTS6780 undSBC18-11EGWA. Dazu PDF-Ausdruck zur leichteren Identifikation. Ohne Garantie und unter CC-Zero / Public Domain. Mit Vorsicht geniessen! Autor: Bernd Wiebus. Verbesserungsvorschläge willkommen an bernd.wiebus@gmx.de

*[[Media:BNC-Sockets_RevA.zip]] Footprints/Module von TYCO BNC-Buchsen für KiCad. Mit 3D Modellen und PDF Preview. Ohne Garantie und unter CC-Zero / Public Domain. Mit Vorsicht geniessen! Autor: Bernd Wiebus. Verbesserungsvorschläge willkommen an bernd.wiebus@gmx.de

*[[Media:LQFP_TQFP_RevA_06Oct2013.zip]] Footprints/Module von LQDP48/TQFP48 Gehäuseb für KiCad. Ohne 3D Modelle, aber mit PDF Preview. Ohne Garantie und unter CC-Zero / Public Domain. Mit Vorsicht geniessen! Autor: Bernd Wiebus. Verbesserungsvorschläge willkommen an bernd.wiebus@gmx.de

*[[Media:LEM_HallEffectTransducers_RevA_13Oct2012.zip]] Module/Footprints von Halleffekt Stromwandlern der Serien "HX" und "HTFS" von LEM. Mit 3D-Modellen und PDF Preview. Ohne Garantie und unter CC-Zero / Public Domain. Mit Vorsicht geniessen! Autor: Bernd Wiebus. Verbesserungsvorschläge willkommen an bernd.wiebus@gmx.de

==== 3D-Modelle ====

* [[Media:MeshModells_VRML-Wings3D_13Oct2013.zip]] 3D-Modelle diverser elektronischer Bauteile im wrl 2.0 und wings Format. Enthalten: DD-PAK (TO263AB), D-PAK (TO252AA), SMD Dioden MELF, MiniMELF, SMA, SMB und SMC, Transformatoren ETAL P1165, P1200, P2781, P3000, P3181, PP3188 und P3191, SO126 / SOT32 in horizontal und vertikal, SOT223-3, TO263-3, SOT89-3, SOT89-5, TO220 horizontal und vertikal und reverse. TO220-5 horizontal, vertical, inline und verkröpft, VML0806. SIP9. 7 Segment SMD Anzeige HDSM531/HDSM533 in Grün, gelb, rot und orange. directFET SMD-Transistor Gehäusen von International Rectifier für KiCAD. Enthält die SH, SJ, SQ, ST, S1, MN, MP, MT, MX, MZ und die L8-Outlines. Flachsicherungen Standard und Mini. Halleffekt Stromwandler LEM "HX" Serie und Allegro ACS754/ACS755/ACS756 mit CB-PFF, CB-PSF und CB-FSS Gehäusen. Ohne Garantie und unter CC-Zero / Public Domain Lizenz. Mit Vorsicht geniessen! Autor: Bernd Wiebus. Verbesserungsvorschläge willkommen an bernd.wiebus@gmx.de

==== Building-Blocks ====
*[[Media:BuildingBlocks_16Jun2013.zip]] enthält eine Sammlung von gängigen Schaltungen mit den Längstreglern LM317 /LM78xx /LM79xx und dem Timer 555, die nach dem in diesem [[Media:HierarchischeSchaltplaeneAlsBausteineInKicad_RevC_23Dec2013.pdf]] Dokument beschriebenen Vorgehen als Building Blocks in KiCAD verwendet werden können. Ein Katalog dazu befindet sich hier: [[Media:KatalogUeberKiCadBuildingBlocks_21Apr2013.pdf]]. Autor: Bernd Wiebus, Lizenz: Creative Commons. Experimentell! Ohne Garantie! Mit Vorsicht geniessen!

Wenn mindestens ein weiterer KiCAD User die Bibliothek geprüft hat, kann sie in den folgenden Unterabschnitt verschoben werden.

=== Geprüfte ===

Hier sollen geprüfte Bibliotheken gesammelt werden. Bitte angeben, wer die Prüfung gemacht hat.

* [http://www.mikrocontroller.net/topic/132288#new STM32F103xx (LQFP64) Schaltplansymbol] erstellt/geprüft: Dominik C.; Marko S.

*Bei der STMF103xx fehlt glaub ich der Portpin PD2 :) Grüße :)

=== Sonstige Bibliotheken im Netz ===
* https://github.com/KiCad/kicad-library Neues offizielles Repository bei Github.
* https://github.com/KiCad Allgemeines Repository bei Github.
**https://github.com/KiCad/kicad-library/blob/master/KiCad_Library_Convention.txt Conventionen für die Github Bibliotheken. Bitte beachten, das noch nicht alle Bibliotheken umgestellt sind.
**https://github.com/KiCad/kicad-library/blob/master/How_To_Contribute.txt Wie man selber Bibliotheken in das KiCad Repository einfügen kann.
* http://www.kicadlib.org/
* http://per.launay.free.fr/kicad/kicad_php/composant.php
* http://www.reniemarquet.cjb.net/kicad/libs/o_analog.zip (NE555 u.a.)
* http://github.com/Inte/kicadlib
* http://www.df0fkw.datenoase.de/index.php?option=com_content&view=article&id=107:kicad-libraries&catid=36:bastelprojekte&Itemid=67
* http://open-project.ch/kicadlib
* http://library.oshec.org/ Von EAGLE konvertiert, also Vorsicht bei der Verwendung!
* http://smisioto.no-ip.org/elettronica/kicad/kicad-en.htm

=== Tools ===

Da die in KiCad verwendeten Dateien klarschriftlesbar sind, lassen sie sich sehr leicht mit externen Programmen und Skripten bearbeiten, um spezielle Funktionalitäten zu erzeugen. Eine kleine Auswahl an Programmen/Skripten ist hier zusammengestellt:

* [http://kicad.rohrbacher.net/quicklib.php Quick KICAD Library Component Builder]
* Gerber-Tools sind für KiCAD weniger nötig, da KiCAD mit GerbView seinen eigenen Gerberviewer mitbringt. Dieser ist mächtig genug, die eingelesenen Gerberfiles als Platine in PCBnew zu exportieren, wo sie manipuliert werden können. Dieses geht aber nur mit Gerber-RS274X Daten. Ebensowenig können Gerberfiles zu Nutzen zusammengefügt werden. Hierzu bietet sich "Gerbmerge" http://claymore.engineer.gvsu.edu/~steriana/Python/gerbmerge/ an. Wer lediglich aus Sicherheitsgründen die von KiCAD erzeugten Gerberdaten mit einem fremden Gerber-Vierer inspizieren möchte, findet hier Hinweise:http://www.mikrocontroller.net/articles/Gerber-Tools
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/204063#2011138 KiCAD (Multi-)Symbol Tool] von Joghurt3000 zur Erstellung von Symbolen aus einer Textvorlage
* [http://cyclerecorder.org/footprintbuilder Footprintbuilder] Java-Programm zu Erstellung von Footprints.
*Wer seine Platine "panelisieren" (d.h. mehrmals nebeneinander anordnen um in einem "Nutzen" gleich mehrere Platinen fertigen zu können) möchte, kann das mit dem Python 2 Skript "panelize.py" tun. Das Programm arbeitet direkt auf den kicad .brd Files, so das das Mehrfachnutzen Board unter PCBnew nachbearbeitet werden kann, für z.B. einen DRC. "panelize.py" kann hier bezogen werden: http://blog.borg.ch/?p=12
* "Raef" hat ein Python Script erstellt, das Bauteile automatisch ähnlich der Anordnung im Schaltplan plaziert. Siehe: http://www.mikrocontroller.net/topic/293903#3245990
*Wer die Reihenfolge der Subschaltpläne ändern will (Wegen Übersichtlichkeit/Bestimmt auch die Reihenfolge beim Ausdrucken), kann dieses Python 3 Skript verwenden (Liesmich/Readme beachten): http://www.mikrocontroller.net/wikifiles/9/90/PyKicadSchematic-ID_Interchanger_RevC.zip Autor: Bernd Wiebus, GNU-GPL.
* Um ältere Schaltpläne vor BZR4646 mit "upper case" Symbolnamen zu konvertieren, kann dieses Python 3 Skript verwendet werden: [[Media:PyKiCad-CaseSensitiveLibCure_RevC_21Mar2014.zip]]. Autor: Bernd Wiebus, GNU-GPL.

Diese Skripte sind unabhängig von der PCBnew internen Python 2 Schnittstelle.

== Beispielprojekte ==

* http://www.mikrocontroller.net/topic/33653#963083 JTag-wiggler
* http://www.mikrocontroller.net/topic/190088#1856757 Klopfsensor von Peter Diener.
* http://www.mikrocontroller.net/topic/188897 Open-Hardware / Open-Source USB-basierter SPI BIOS-Chip Programmer von Uwe Hermann
* http://www.mikrocontroller.net/articles/Modellbahn_Servodecoder_f%C3%BCr_Weichen_mit_R%C3%BCckmeldung Modellbahn Servodecoder für Weichen mit Rückmeldung
* http://www.mikrocontroller.net/articles/RS485_IO_Board_-_ModellBahnLichtSteuerung RS485 IO Board - ModellBahnLichtSteuerung
* [[Media:UndervoltageProtection_RevD_14Aug2012.zip]] Beispielprojekt eines Tiefentladeschutzes für einen Blei-Gel Akku, der von den Platinenabmessungen her auf einen typischen 12V/7,2Ah Akku passt. Ausserdem bietet er abgesicherten Zugang zu den Akkuklemmen, was auch in vielen Fällen beachtenswert ist. Leider ist das Projekt noch etwas unaufgeräumt, es fehlen noch Bauteilwerte, und in der Form wurde noch keine fertige Platine daraus hergestellt, aufgebaut und getestet. Autor: Bernd Wiebus, GNU-GPL.

== Diskussionen (teilweise seeeehr alt) ==

* http://www.mikrocontroller.net/topic/120373#1089075
* http://www.mikrocontroller.net/topic/98034#848559
* http://www.mikrocontroller.net/topic/95864#828660
* http://www.mikrocontroller.net/topic/77738#647041
* http://www.mikrocontroller.net/topic/103806#907523
* http://www.mikrocontroller.net/topic/41999#316195

== Weblinks ==

* [http://iut-tice.ujf-grenoble.fr/kicad/index.html KiCAD] Homepage 1 und Download
* [http://www.lis.inpg.fr/realise_au_lis/kicad/ KiCAD] Homepage 2 und Download
* [http://www.kicad-pcb.org/display/KICAD/KiCad+EDA+Software+Suite KiCAD] Neue Homepage
* [http://www.kicad-pcb.org/display/KICAD/KiCad+Scripting+Reference+Manual] Speziell Informationen zum Python-Scripting.
* [http://kicad.sourceforge.net/wiki/index.php/DE:Main_Page KiCAD Wiki]
* Tutorials:
** [http://kicad.sourceforge.net/wiki/index.php/DE:Mini_tutorial Mini-Tutorial]
** [http://timogruss.de/kicad-loesung-fuer-die-leiterplatten-entwicklung/ KiCad Tutorial auf timogruss.de] (deutsch)
** http://www.curiousinventor.com/guides/kicad
** http://xtronics.com/reference/kicad.html
** http://bastler-archiv.de/elektronik/platinenherstellung-platinenlayout-mit-kicad-teil-1/ (deutsch, Teil 1)
** http://bastler-archiv.de/elektronik/platinenherstellung-platinenlayout-mit-kicad-teil-2/ (deutsch, Teil 2)
* Usergroups:
** [http://tech.groups.yahoo.com/group/kicad-users/ Yahoo-KiCAD-Group]
* Tools
** [http://www.freerouting.net/ Freerouting] Autorouter
** Script, um in hierarchischen Schaltplänen die Reihenfolge zu verändern:http://www.mikrocontroller.net/wikifiles/9/90/PyKicadSchematic-ID_Interchanger_RevC.zip
* Plattformen
** Mac: http://brokentoaster.com/kicad/
**Ubuntu: [http://www.mikrocontroller.net/topic/257321#2658268 KiCAD selber compilieren]
** http://wiki.xtronics.com/index.php/Kicad Transtronics site (englisch)
* HowTo von Tom Boyd (englisch)
** http://kicadhowto.wikidot.com/
** http://kicadhowto.org/
* Bugreports! Wer einen Bug gefunden hat, bitte [https://bugs.launchpad.net/kicad hier] angeben! Kicad wird laufend verbessert. Hier kann auch schon nach vorhandenen Reports gesucht werden, wenn einem etwas komisch vorkommt.

[[Category:Schaltplaneditoren]]

Operationsverstärker-Grundschaltungen

2014-04-24T17:22:17Z

Jonas k: /* Der Potentialdifferenzverstärker */ Schaltung hinzugefügt

== Idealisiertes Modell eines OPV==

=== Anschlüsse ===
Ein Operationsverstärker hat zwei Eingänge (+) und (-) und einen Ausgang
(UA). Außerdem verfügt er über eine positive und eine negative
Spannungsversorgung (V+) und (V-).

=== Spannungsversorgungen ===
Die Spannungsversorgungen sollen zunächst nicht interessieren. Sie
werden in Schaltungen oft nicht eingezeichnet.
In der Praxis ist es jedoch wichtig zu wissen, dass die Ausgangsspannung immer zwischen (V+) und (V-) liegt. Die Ausgangsspannung des OPV kommt schließlich dadurch zustande, dass der Ausgang über einen Transistor mehr oder weniger hochohmig mit den beiden Versorgungsspannungen verbunden wird.

Wenn man einen OPV also mit +5V versorgt, so kann der OPV im besten Fall am Ausgang +5V erzeugen. Man würde in diesem Fall von einem "Rail-to-Rail" Operationsverstärker sprechen.
Bei vielen Operationsverstärkern ist die maximal mögliche Ausgangsspannung geringer als die Versorgungsspannung. Ein mit +5V Spannungsversorgung beschalteter OPV kann dann beispielsweise nur +4V Ausgangsspannung erzeugen.

| \
| \
-- | - \
| \_______
| /
-- | + /
| /
| /

=== Ausgang ===
Der Ausgang des OPV ist eine ideale Spannungsquelle. Das bedeutet, dass die
Ausgangsspannung unabhängig davon ist, was ausgangsseitig an den OPV
angeschlossen wird.
In der Praxis gilt dieses Modell häufig nur bei "sinnvollen Anwendungen". So ist beispielsweise der Ausgangsstrom des OPV nach oben begrenzt (typischerweise im mA-Bereich), und manche OPV schwingen sehr leicht, wenn man sie kapazitiv belastet.

=== Eingänge ===
Die Eingänge eines OPV sind hochohmig, d. h., es handelt sich nur um "Messfühler", die keinen Strom führen.
Achtung: Die Eingangsschutzbeschaltung (Dioden von GND und gegen VCC) bei manchen OPVs kann jedoch dazu führen, dass Strom in den Eingang fliesst, wenn dessen Betriebsspannung z.B. abgeschaltet ist.

=== Funktionsweise ===
Der OPV mißt zu jeder Zeit die Differenz <math>U_D = U(+) - U(-)</math> der
Eingangsspannungen.

Ist die Spannung an (+) größer als an (-), so erhöht der OPV die
Ausgangsspannung.
Ist die Spannung an (+) niedriger als an (-), so vermindert der OPV die
Ausgangsspannung.

Das Ergebnis dieses Vorgangs wird häufig über die Gleichung:

<math>U_a = v \cdot U_D</math>

beschrieben, wobei <math>v</math> eine sehr große Zahl (10^4...10^6) ist.

Mit Hilfe der beschriebenen Funktionsweise lassen sich alle grundlegenden Schaltungen herleiten.

=== Beispiel ===

Betrachtet wird die invertierende Grundschaltung nach Abbildung a) im Abschnitt [[Operationsverstärker-Grundschaltungen#Verstärkergrundschaltungen|Verstärkergrundschaltungen]].

Für die Pfeilrichtungen der Spannungen und Ströme gilt:

<math>U_e</math>: von oben nach unten

<math>I_{R3}</math>: von links nach rechts

Die Spannung am (+)Eingang ist gleich Null. Die Spannung am (-)Eingang wird durch die Spannungsquelle <math>U_e</math> und durch die im OPV befindliche und mit dem Ausgang verbundene Spannungsquelle des OPV manipuliert.

* Ist die Spannung am (-)Eingang negativ, so erhöht der Operationsverstärker die Ausgangsspannung. Dadurch wird auch die Spannung am (-)Eingang positiver. Und zwar so lange, bis die Spannung am (-)Eingang gleich groß ist, wie die Spannung am (+)Eingang, also U(-)=0V.
* Ist die Spannung am (-)Eingang positiv, so vermindert der Operationsverstärker die Ausgangsspannung. Dadurch wird auch die Spannung am (-)Eingang negativer. Und zwar so lange, bis die Spannung am (-)Eingang gleich groß ist, wie die Spannung am (+)Eingang, also U(-)=0V.

Der Operationsverstärker wird also die Spannungen an (+) und (-)
angleichen. Das passiert immer dann, wenn der Ausgang mit dem (-)Eingang
verbunden ist. Man nennt das Prinzip "Gegenkopplung". Auf diese Art und
Weise funktionieren alle analogen OPV-Schaltungen.

Da an (+) Massepotential anliegt, wird somit auch (-) daran angeglichen, und so liegt an <math>R_3</math> die Spannung <math>U_e</math> an. Daher gilt:
<math>I_{R3}=\frac{U_e}{R_3}.</math>

Da der (-)Eingang hochohmig ist, fließt <math>I_{R3}</math> über <math>R_4</math> weiter zum OPV-Ausgang.

Ua ist die Spannung vom Ausgang zur (virtuellen) Masse am (-)Eingang.
(--> Pfeil einzeichnen und klarmachen, daß es egal ist, ob der Pfeil vom
Ausgang zur Masse geht oder vom Ausgang "entgegen der Stromrichtung" zur
virtuellen Masse an (-)!)

Mit Hilfe von <math>I_{R3}=\frac{U_e}{R_3}</math> ergibt sich:

<math>U_a = -R_4 \cdot I_{R3} = -{{R_4} \over {R_3}} \cdot U_e.</math>

Die Energie für den Stromtransport über <math>R_4</math> stammt vom OPV! Sobald die Ladungen ausgehend von der Spannungsquelle <math>U_e</math> die virtuelle Masse an (-) erreicht haben, hat <math>U_e</math> seine gesamte Energie abgegeben.

== Reale OPs / Kennwerte ==
Abweichend vom idealen OP besitzen reale OPs diverse Einschränkungen und Kennwerte, die sie für verschiedene Einsätze mehr oder weniger prädestinieren.

=== Leerlaufverstärkung ===
Die Leerlaufverstärkung gibt an, wie stark sich das Ausgangssignal i.A. der Änderung eines Eingangsignals statisch ändert, bzw nach dem Einschwingen erreichen könnte, wenn es nicht durch die Betriebsgrenzen limitiert wäre.

=== Verstärkungs-Bandbreiteprodukt ===
Das Verstärkungs-Bandbreiteprodukt gibt an, bei welcher Verstärkung welche Bandbreite erreicht werden kann. Durch Rückkopplung kann die Verstärkung eingestellt werden. Bei kleinerer Verstärkung ergibt sich somit eine höhere Bandbreite, wenn das Produkt aus beiden konstant ist. Die Bandbreite bei der Verstärkung eins heißt Transitfrequenz. Das Verstärkungs-Bandbreiteprodukt ist entscheidend für das Kleinsignalverhalten.

=== Anstiegszeit ===
Bestimmend für das Großsignalverhalten ist neben dem Verstärkungs-Bandbreiteprodukt die Anstiegszeit (slew rate), da bei hohen Ausgangsamplituden die Ausgangskurve eventuell zu steil wird, um richtig wiedergegeben zu werden.

=== Gleichtaktverstärkung ===
Infolge des inhomogenen Aufbaus der internen Verstärkerstufen werden die beiden Eingangssignale nicht exakt gleich verstärkt, was in einen Gleichanteil und einen Differenzanteil aufgeteilt werden kann. Der nicht erwünschte Gleichtakt (engl. ''common mode'') ist dabei ein Maß für die Qualität des OP.

== Verstärkergrundschaltungen ==
=== Grundbeschaltung mit Berechnung ===
[[Bild:Op-verstaerker-a.png]] [[Bild:Op-verstaerker-b.png]]

In a) und b) verwenden wir den OP als Verstärker und nutzen hier die Möglichkeit der Gegenkopplung, um definierte Verstärkungen zu erhalten. Wir gehen wieder davon aus, dass der OP ein ideales Bauteil ist und daher seine Leerlaufverstärkung unendlich ist. Ebenso betrachten wir den Eingangswiderstand als unendlich.

In a) ist ein invertierender Verstärker mit einem OP dargestellt. Durch die Widerstände R3 und R4 wird die Verstärkung bestimmt:

:<math>V = \frac{U_a}{U_e} = -\frac{R_4}{R_3}</math>

Das Verhältnis der beiden Widerstände bestimmt also die Verstärkung und somit die Ausgangsspannung:

:<math>U_a = -\frac{R_4}{R_3} \cdot U_e </math>

oder auch

:<math>U_a = V \cdot U_e</math>

Das negative Vorzeichen drückt aus, dass es sich um einen invertierenden Verstärker handelt.

Beim nichtinvertierenden Verstärker b) finden wir auch eine Rückkopplung über R6 zum invertierenden Eingang des OP. Die Verstärkung wird durch das Gegenkopplungsnetzwerk R6 und R7 bestimmt. Hier ist:

:<math>V = 1 + \frac{R6}{R7}</math>

Eine Verstärkung von 1 ist sinnvoll, wenn eingangsseitig eine Spannungsquelle mit hohem Innenwiderstand verwendet wird. Für <math>\frac{R6}{R7} \to 0</math> heißt die Schaltung "Spannungsfolger".

Kleinere Werte als 1 lassen sich nicht realisieren. Die Ausgangsspannung errechnet sich also so:

:<math>U_a = U_e \cdot \left (1 + \frac{R_6}{R_7}\right )</math>

Beispiel: Eine Eingangsspannung von 0,5 V soll auf den Wert 5 V verstärkt werden, es ist also eine Verstärkung V von 10 benötigt. R7 ist mit 10 kΩ vorgegeben. Also ist das Verhältnis

:<math>\frac{R_6}{R_7} = V - 1</math>

Bei einem Wert von 10 kΩ für R7 errechnet sich R6 zu

:<math>
R6 = (V - 1) \cdot R7
= (10 - 1) \cdot 10\,\mathrm{k\Omega}
= 90\,\mathrm{k\Omega}
</math>

Die Ausgangsspannung Ua wird also:

:<math>
U_a = U_e \cdot \left (1 + \frac{R_6}{R_7}\right )
= 0,5\,\mathrm{V} \cdot \left (1 + \frac{90\,\mathrm{k\Omega}}{10\,\mathrm{k\Omega}}\right)
= 5\,\mathrm{V}
</math>

=== Nichtinvertierender Verstärker mit Offset ===
Eine Abwandlung des nichtinvertierenden Verstärkers erlaubt es, einen konstanten Offset vorzugeben. D.h. von der zu verstärkenden Eingangsspannung U(e) wird eine konstante Spannung U(o) abgezogen und die Differenz verstärkt. Auf der Ausgangsspannung U(a) findet sich die Offsetspannung U(o) allerdings wieder.
[[Bild:Op-verstaerker-offset.png]]

Es gilt:

Offsetspannung:
:<math>
U_o = U_V \cdot \frac{R2}{R1 + R2}
</math>
mit U(V) = Versorgungsspannung an R1

Verstärkung:
:<math>
V = 1 + \frac{R3}{\frac{R1 \cdot R2}{R1 + R2}}
</math>

Ausgangsspannung:
:<math>
U_a = (U_e - U_o) \cdot V + U_o
</math>

Der Vorteil dieser Schaltung ist, daß nur die Differenz verstärkt wird. Damit kann eine größere Verstärkung gewählt werden. Zu berücksichtigen ist dabei, daß die Ausgangsspannung U(a) um die Offsetspannung U(o) überlagert ist.

=== Spannungsfolger (Impedanzwandler) ===

[[Bild:Op-spannungsfolger1.png]]

Eine Abart des nichtinvertierenden Verstärkers stellt der Spannungsfolger dar. Beim nichtinvertierenden Verstärker errechnet sich die Ausgangsspannung aus:

:<math>U_a = U_e \cdot \left (1 + \frac{R_2}{R_1}\right )</math>

Wenn wir R2 auf 0Ω (mit R1 > 0) oder R1 auf unendlich (mit R2 < ∞) ändern, erhalten wir daher:

:<math>V = 1 + \frac{R_2}{R_1} = 1</math>

Ein Spannungsfolger hat also eine Verstärkung V von 1.

Umgezeichnet sieht die Schaltung so aus:

[[Bild:Op-spannungsfolger2.png]]

Was soll das nun? Wir nutzen die Eigenschaft, dass ein idealer OP einen unendlichen Eingangswiderstand und einen Ausgangswiderstand von 0Ω hat. Real sieht das natürlich anders aus: so liegt der Eingangswiderstand Re bei normalen OPs in der Größenordnung von 1MOhm bis <math>10^{15} \Omega</math>, der Ausgangswiderstand Ra im Bereich 20Ω bis 1kOhm. Deshalb spricht man bei dieser Schaltung von einem Impedanzwandler. Eine solche Schaltung kann also aus einer relativ hochohmigen Spannungsquelle eine niederohmige, durch Folgeschaltungen belastbare Spannungsquelle machen.

[[Bild:Op-spannungsfolger3.png|left]]

In dem nebenstehenden Beispiel ist eine einfache Möglichkeit zur Erzeugung einer Referenzspannung gezeigt. Es kommt eine normale Stabilisierungsschaltung mit einer Zenerdiode zur Anwendung, die aber nicht mehr die schlechten Eigenschaften der Standardbeschaltung mit lediglich Widerstand und Zenerdiode hat. Bei einer Zenerdiode hängt die genaue Spannung davon ab, welcher Strom durch sie fliesst. Dieser Strom (und damit auch die Höhe der Zenerspannung) würde sich aber ändern, wenn ein Verbraucher die Zenerdiode direkt mit seinem Stromfluss belasten würde. Als Folge davon würde die Spannungslage der Zenerdiode je nach Verbraucher leicht schwanken. Durch den Spannungsfolger wird das verhindert, weil der jetzt den vom Verbraucher gezogenen Strom bereitstellt.

{{Clear}}

[[Bild:Op-spannungsfolger4.png|left]]

Eine weitere Anwendungsmöglichkeit wäre das hochohmige Auskoppeln einer Brückenspannung. Die Brückenschaltung selbst wird durch Folgeschaltungen nicht mehr belastet, alle anderen Eigenschaften bleiben erhalten.

{{Clear}}

=== Der Komparator ===

[[Bild:Op-komp-a.png]] [[Bild:Op-komp-b.png]]

In der einfachsten Beschaltung des Operationsverstärkers erhält man einen Komparator. Es fällt auf, dass kein Gegenkopplungsnetzwerk vorhanden ist. Der OP arbeitet daher mit seiner vollen Leerlaufverstärkung Vo. Dies bedeutet, dass bereits eine kleine Eingangsspannung genügt, um den OP in die Begrenzung zu treiben. Das heißt, die Ausgangsspannung Ua wird annähernd die Betriebsspannung erreichen.

Beim Komparator gibt es zwei Möglichkeiten der Beschaltung: die invertierende nach a) und die nichtinvertierende Beschaltung nach b).

'''Berechnungsbeispiel für Schaltung b)'''

Angenommen die Leerlaufverstärkung Vo von 40000 und eine Eingangsspannung von 0,1 Volt. Die Betriebsspannungen Vcc und Vee legen wir auf +/- 24 V fest. Damit ergibt sich theoretisch für Ua:

:<math>U_a = V_0 \cdot U_e = 40000 \cdot 0,1\,\mathrm{V} = 4000\,\mathrm{V}</math>

Das ist natürlich ein unrealistischer Wert, da Ua nicht höher sein kann als die Betriebsspannung. Also anders ausgedrückt: Bei welcher Spannung Ue erreicht der OP seine Aussteuerungsgrenze?

:<math>U_e = V_{cc} / V_0 = 24\,\mathrm{V} / 40000 = 0,6\,\mathrm{mV}</math>

Das bedeutet, dass eine Spannung von 0,6 mV ausreicht um den Komparator in die Begrenzung zu treiben.

Das gleiche gilt auch für den invertierenden Komparator, allerdings wird hier der OP in die negative Begrenzung gebracht.

:<math>-U_a = V_0 \cdot U_e</math>

So hat der Komparator nun einen einstellbaren Schaltpunkt.

[[Bild:Op-komp-c.PNG]]

=== Der Addierer (Summierverstärker) ===

[[Bild:Op-addierer.png]]

Ein als invertierender Verstärker beschalteter OP lässt sich so beschalten, dass ein Summensignal aus den Eingangsspannungen gebildet wird. Um die Funktion deutlich zu machen, ist eine Betrachtung der einzelnen Ströme nötig.

In einem invertierenden Verstärker wird sich die Ausgangsspannung immer so einstellen, dass der invertierende Eingang Massepotential hat. Die virtuelle Masse (VM) unterscheidet sich von einer "normalen" Masse dadurch, dass das Potential durch einen Regelungsvorgang zustande kommt.
An der virtuellen Masse (VM) gilt die Knotenpunktregel, wonach die Summe der zufließenden Ströme gleich der Summe der abfließenden Ströme ist.

:<math>I_1 + I_2 = -I_3</math>

Sofern <math>U_{e1}</math> und <math>U_{e2}</math> bekannt sind, lässt sich die Gleichung umformen in:

:<math>\frac{U_{e1}}{R_1} + \frac{U_{e2}}{R_2} = -\frac{U_a}{R_3}</math>

Nach Ua aufgelöst ergibt sich:

:<math>-U_a = \left (U_{e1} \cdot \frac{R_3}{R_1}\right ) + \left (U_{e2} \cdot \frac{R_3}{R_2}\right ) + ... + \left (U_{en} \cdot \frac{R_3}{R_n}\right )</math>

Einen Sonderfall gibt es, wenn die Widerstände R1 und R2 gleich sind. Dann gilt

:<math>R_1 = R_2 = R_x</math>

und damit

:<math>-U_a = \frac{R_3}{R_x} \cdot (U_{e1} + U_{e2})</math>.

=== Der Subtrahierer (Differenzverstärker) ===

[[Bild:Op-subtrahierer.png]]

Ein Subtrahierer ist die Zusammenschaltung eines invertierenden und eines nichtinvertierenden Verstärkers. Schliessen wir Punkt Ue1 nach Masse kurz und steuern Ue2 an, arbeitet die Schaltung als nichtinvertierender Verstärker. Wird Ue2 nach Masse verbunden und Ue1 angesteuert, verhält sich die Schaltung als invertierender Verstärker (R7 vorerst nicht beachten).

Für den 1. Fall gilt:

:<math>U_a = U_{e2} \cdot \left (1 + \frac{R_6}{R_4}\right )</math>

Für den 2. Fall:

:<math>U_a = -U_{e1} \cdot \frac{R_6}{R_4}</math>

Der dritte Fall ist die Ansteuerung beider Eingänge:

:<math>U_a = -U_{e1} \cdot \frac{R_6}{R_4} + U_{e_2} \cdot \left (1 + \frac{R_6}{R_4}\right )</math>

Diese Schaltung ist gut für eine Erklärung, praktisch aber taugt sie nichts. Denn liegen an den Eingängen gleiche Spannungen an, ist die Ausgangsspannung nicht 0, wie eigentlich zu vermuten wäre. Deshalb ändern wir die Schaltung und fügen R7 ein. Jetzt stellt sich am Punkt + des OPs die Spannung

:<math>U_{e2+} = U_{e2} \cdot \frac{R_7}{R_5 + R_7}</math>

ein. Wenn wir das berücksichtigen, erhalten wir endlich einen richtigen Subtrahierer:

:<math>U_a = U_{e2} \cdot \left (1 + \frac{R_6}{R_4}\right ) \cdot \frac{R_7}{R_5 + R_7} - \frac{R_6}{R_4} \cdot U_{e1}</math>

Dies gilt für alle Subtrahierer, obwohl es natürlich auch hier wieder zwei Sonderfälle gibt; nämlich a) wenn alle Gegenkopplungswiderstände gleich sind:

:<math>R_6 = R_7 = R_4 = R_5</math>

dann ist

:<math>U_a = U_{e2} - U_{e1}</math>

oder b) wenn die Widerstandsverhältnisse gleich sind :

:<math>\frac{R_6}{R_4} = \frac{R_7}{R_5}</math>

Dann ergibt sich für Ua:

:<math>U_a = \left (U_{e2} \cdot \frac{R_6}{R_4}\right ) - \left (U_{e1} \cdot \frac{R_6}{R_4}\right )</math>

oder noch einfacher:

:<math>U_a = (U_{e2} - U_{e1}) \cdot \frac{R_6}{R_4}</math>

=== Addierer/Subtrahierer mit unterschiedlichen Faktoren ===
Legt man nicht den + sondern den - Eingang des Operationsverstärkers als Bezugspunkt zur Masse mit einem Widerstand fest, übernimmt der Vorwiderstand vom - Eingang, R4 die Aufgabe von R5.

[[Bild:Op-addsub.png]]

Hier die Schaltung die addieren und subtrahieren kann, mit unterschiedlichen Faktoren.
Sie kann verwendet werden für Aufgaben wie: Gesucht ist eine Schaltung, die aus 0...2.56 V eine Spannung von -10V...10V macht. Für dieses Beispiel wird hier die Dimensionierung durchgeführt:

{| class="wikitable" style="text-align: left"
|'''Ue1 = 5V'''
|Einfach festgelegt, muss nur ein positiver Wert sein
|-
|'''R6 = 200k'''
|Einfach festgelegt, könnte auch 100k oder 500k sein
|-
|Ue2i = 0V, '''Uai = -10V'''
|gewählter momentaner ''Zustand 1'', Ue2 = 0V ist günstig für Berechnung, Ua ist die dazupassende Ausgangsspannung
|-
|'''Ue2ii = 2.56V''', '''Uaii = 10V'''
|gewählter beliebiger ''Zustand 2''
|-
|Um = Ue2
|Gleichgewicht am Eingang
|-
|Ia + Ib = Ic
|In den Eingang fließt "kein" Strom
|-
|(Ua-Ue2)/R6 + (Ue1-Ue2)/R4 = Ue2/Rc
|Gleichung mit den Unbekannten R4 und Rc
|-
|(Uai-Ue2i)/R6 + (Ue1-Ue2i)/R4 = Ue2i/Rc
|Variablen für ''Zustand 1'' eingesetzt, bildet 1. Gleichung
|-
|(Uaii-Ue2ii)/R6 + (Ue1-Ue2ii)/R4 = Ue2ii/Rc
|Variablen für ''Zustand 2'' eingesetzt, bildet 2. Gleichung
|-
|<math>R4=-\frac{R6*U_{e1}}{U_{ai}}</math>
|2 Gleichungen mit 2 Unbekannten, Lösung durch Umformen der 1. Gleichung nach R4 und einsetzen von Ue2i=0 (freundlicherweise fällt die 2. Unbekannte dabei raus)
|-
|'''R4 = 100k'''
|restliche Werte eingesetzt
|-
|<math>Rc=\frac{R6*U_{e1}*U_{e2ii}}{U_{aii}*U_{e1}-U_{ai}*(U_{e1}-U_{e2ii})-U_{e1}*U_{e2ii}}</math>
|Ergebnis für R4 in die 2. Gleichung einsetzen und Umformen nach Rc
|-
|'''Rc = 41.6k'''
|Werte eingesetzt
|}

=== Der Instrumenten-Verstärker ===

[[Bild:Instrument.png]]

Ein Nachteil des Subtrahierer ist sein geringer Eingangswiderstand. Um den nahezu unendlichen Eingangswiderstand des verwendeten Operationsverstärkers zu erreichen, kann man einfach vor beide Eingänge je einen Impedanzwandler vorschalten.
Die hier beschriebene Schaltung ist um drei Widerstände erweitert und ermöglicht die Einstellung der Differenz-Verstärkung über nur einen Widerstand, nämlich R2.

Am invertierenden Eingang von IC1A gilt (Knotenregel):

:<math>\frac{U_{a1}-U_{e1}}{R_1}-\frac{U_{e1}-U_{e2}}{R_2}=0</math>

Am invertierenden Eingang von IC1C gilt (Knotenregel):

:<math>\frac{U_{a2}-U_{e2}}{R_1}+\frac{U_{e1}-U_{e2}}{R_2}=0</math>

Subtrahiert man die beiden Gleichungen voneinander, erhält man:

:<math>U_{a2}-U_{a1}=(U_{e2}-U_{e1})\cdot\left (1+\frac{2\cdot R_1}{R_2}\right )</math>

Letztere Differenz ist die Eingangsspannung eines normalen Subtrahierers mit der Verstärkung 1.

Also ergibt sich als Ausgangsspannung:

:<math>U_a=(U_{e2}-U_{e1}) \cdot \left (1+\frac{2\cdot R_1}{R_2}\right )</math>

Die Differenzverstärkung beträgt demnach:

:<math>V=\left (1+\frac{2\cdot R_1}{R_2} \right )</math>

Anwendung: Auswertung von Brückenschaltungen, wie Drucksensoren oder Dehnungsmessstreifen, die durch den Eingangswiderstand der Messschaltung nicht belastet werden dürfen. 
Instrumenten-Verstärker kann man auch fertig kaufen. Im INA102 ist die komplette Schaltung integriert. Für R2 sind 3 verschiedene Werte eingebaut, die bei passender Verschaltung eine Verstärkung von 1, 10, 100 oder 1000 ermöglichen.

=== Der Multiplizierer (Mischer) ===

=== Der Potentialdifferenzverstärker ===

[[Datei:Potentialdifferenzverstärker.png|400px]]

Der Potentialdifferenzverstärker ist eine OPV-Schaltung zum gewichteten Addieren und Subtrahieren beliebiger Spannungen.

Falls die Bedingung
<math>
\sum\frac{R_{0}}{R_{i}}=\sum\frac{R_{0}^{'}}{R_{i}^{'}}
</math>
erfüllt ist, vereinfacht sich der Term für die Ausgangsspannung zu folgendem Term:

<math>
U_{a}=\sum\frac{R_{0}^{'}}{R_{i}^{'}}U_{i}^{'}-\sum\frac{R_{0}}{R_{i}}U_{i}
</math>

=== Der Logarithmierer ===
Logarithmierer werden mit der Kennlinie einer Diode konstruiert, die einen eingeprägten Strom in eine Spannung übersetzt.

= Spannungsversorgung und Beschaltung =

== Betrieb mit einfacher Versorgungsspannung ==

Häufig möchte man Wechselspannung (z. B. Audiosignale) die auch negative Spannungen enthält mit einem Opamp verstärken, hat aber nur eine einfache Versorgungsspannung, eine positive in Bezug zu Masse, zur Verfügung. Dafür bieten sich folgende Schaltungen an, die in der Literatur leider häufig vernachlässigt werden.

=== Nichtinvertierender Verstärker ===

[[Bild: Ss_opamp1.png]]

Der positive Eingang wird mit einem Spannungsteiler (R3 und R5) auf die halbe Betriebsspannung gelegt. Dieser Spannung wird dann die zu verstärkende Eingangswechselspannung überlagert. Mit den Kondensatoren am Eingang (C1) und am Ausgang (C2) wird der Gleichspannungsanteil abgekoppelt.

Die Verstärkung ist in diesem Beispiel für Wechselspannung 11 (Formel wie oben), für Gleichspannung aber 1, da C4 für Gleichspannung einen unendlichen Widerstand darstellt. C3 sollte dorthin gehen, wo das Eingangssignal seinen Bezugspunkt hat, also die Abschirmung der Cinch-Buchse, während R5 dorthin geht, wo der Operationsverstärker seine negative Versorgungsspannung her bekommt, falls das nicht die gleichen Potentiale, hier GND, sein sollten.

=== Invertierender Verstärker ===

Das Prinzip funktioniert analog auch für die invertierende Beschaltung:

[[Bild: Ss_opamp2.png]]

= Kaufempfehlung =
LM 158/258/358 2 OPs in einem Gehäuse Preis ca. 0,30€.

Siehe auch [[Standardbauelemente#Operationsverst.C3.A4rker|Standardbauelemente - Operationsverstärker]].

Wer Audio OpAmps sucht - tangentsoft.net hat mal welche unter die Lupe genommen: [http://www.tangentsoft.net/audio/opamps.html Notes on Audio OpAmps]

= Weblinks =
*[http://www.eetkorea.com/ARTICLES/2003SEP/A/2003SEP19_AMD_AN07.PDF Op Amp Circuit Collection] - National Semiconductor Application Note 31 mit vielen weiteren OP-Schaltungen
*[http://www-s.ti.com/sc/psheets/slod006b/slod006b.pdf Op Amps for Everyone] - englischsprachiges, sehr umfangreiches Dokument zu OPV und deren Anwendung
* [http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0209092.htm Operationsverstärker im ElKo]
*[http://www.inf.fu-berlin.de/lehre/WS00/peg/folien/Peg_v7a.pdf OP Teil 1], [http://www.inf.fu-berlin.de/lehre/WS00/peg/folien/Peg_v7b.pdf OP Teil 2] - OP-Schaltungen (deutsch)
*[http://www.blecken.de/download/opverst.zip Schaltungstechnik mit Operationsverstärkern] - Prof. K. Blecken, Skript zur Vorlesung (deutsch, *.doc-Format)
* [http://www.roboternetz.de/wissen/index.php/Operationsverst%C3%A4rker RN-Wissen Operationsverstärker]
* [http://www.national.com/AU/design/0,4706,268_0_,00.html Online Seminar] von National Semiconductor
* [http://www.franzis.de/elo-das-magazin/grundlagen-und-ausbildung/operationsverstaerker/der-operationsverstaerker ELO-Online-Magazin, Franzis-Verlag], [http://www.franzis.de/online-shop/elektronik/lernpakete-elektronik/lernpaket-elektronik-mit-ics Lernpaket Elektronik mit ICs] "Elektronische Experimente mit integriertem Schaltkreis", Kasten mit Steckbrett/Bauelementen (ca. 40EUR),
* [[Schmitt-Trigger]]
* [[Aktiver RC-Bandpass|Aktiver RC-Bandpass auf Operationsverstärker-Basis]]
* [http://sound.westhost.com/appnotes/an001.htm Präzisionsgleichrichter], engl.
* [http://www.elektronikwissen.net/opamp/9-opamp-wissen.html OpAmp Praxis], Praktikertipps + schwingende Operationsverstärker in den Griff bekommen

[[Category:Grundlagen]]
[[Category:Bauteile]]

Datei:Potentialdifferenzverstärker.png

2014-04-24T17:15:30Z

Jonas k: OPV-Schaltung zum gewichteten Addieren und Summieren beliebiger Spannungen

OPV-Schaltung zum gewichteten Addieren und Summieren beliebiger Spannungen

Operationsverstärker-Grundschaltungen

2014-04-21T08:01:43Z

Jonas k: Verstärkungs-Bandbreiteprodukt ergänzt, Anstiegszeit angepasst

== Idealisiertes Modell eines OPV==

=== Anschlüsse ===
Ein Operationsverstärker hat zwei Eingänge (+) und (-) und einen Ausgang
(UA). Außerdem verfügt er über eine positive und eine negative
Spannungsversorgung (V+) und (V-).

=== Spannungsversorgungen ===
Die Spannungsversorgungen sollen zunächst nicht interessieren. Sie
werden in Schaltungen oft nicht eingezeichnet.
In der Praxis ist es jedoch wichtig zu wissen, dass die Ausgangsspannung immer zwischen (V+) und (V-) liegt. Die Ausgangsspannung des OPV kommt schließlich dadurch zustande, dass der Ausgang über einen Transistor mehr oder weniger hochohmig mit den beiden Versorgungsspannungen verbunden wird.

Wenn man einen OPV also mit +5V versorgt, so kann der OPV im besten Fall am Ausgang +5V erzeugen. Man würde in diesem Fall von einem "Rail-to-Rail" Operationsverstärker sprechen.
Bei vielen Operationsverstärkern ist die maximal mögliche Ausgangsspannung geringer als die Versorgungsspannung. Ein mit +5V Spannungsversorgung beschalteter OPV kann dann beispielsweise nur +4V Ausgangsspannung erzeugen.

| \
| \
-- | - \
| \_______
| /
-- | + /
| /
| /

=== Ausgang ===
Der Ausgang des OPV ist eine ideale Spannungsquelle. Das bedeutet, dass die
Ausgangsspannung unabhängig davon ist, was ausgangsseitig an den OPV
angeschlossen wird.
In der Praxis gilt dieses Modell häufig nur bei "sinnvollen Anwendungen". So ist beispielsweise der Ausgangsstrom des OPV nach oben begrenzt (typischerweise im mA-Bereich), und manche OPV schwingen sehr leicht, wenn man sie kapazitiv belastet.

=== Eingänge ===
Die Eingänge eines OPV sind hochohmig, d. h., es handelt sich nur um "Messfühler", die keinen Strom führen.
Achtung: Die Eingangsschutzbeschaltung (Dioden von GND und gegen VCC) bei manchen OPVs kann jedoch dazu führen, dass Strom in den Eingang fliesst, wenn dessen Betriebsspannung z.B. abgeschaltet ist.

=== Funktionsweise ===
Der OPV mißt zu jeder Zeit die Differenz <math>U_D = U(+) - U(-)</math> der
Eingangsspannungen.

Ist die Spannung an (+) größer als an (-), so erhöht der OPV die
Ausgangsspannung.
Ist die Spannung an (+) niedriger als an (-), so vermindert der OPV die
Ausgangsspannung.

Das Ergebnis dieses Vorgangs wird häufig über die Gleichung:

<math>U_a = v \cdot U_D</math>

beschrieben, wobei <math>v</math> eine sehr große Zahl (10^4...10^6) ist.

Mit Hilfe der beschriebenen Funktionsweise lassen sich alle grundlegenden Schaltungen herleiten.

=== Beispiel ===

Betrachtet wird die invertierende Grundschaltung nach Abbildung a) im Abschnitt [[Operationsverstärker-Grundschaltungen#Verstärkergrundschaltungen|Verstärkergrundschaltungen]].

Für die Pfeilrichtungen der Spannungen und Ströme gilt:

<math>U_e</math>: von oben nach unten

<math>I_{R3}</math>: von links nach rechts

Die Spannung am (+)Eingang ist gleich Null. Die Spannung am (-)Eingang wird durch die Spannungsquelle <math>U_e</math> und durch die im OPV befindliche und mit dem Ausgang verbundene Spannungsquelle des OPV manipuliert.

* Ist die Spannung am (-)Eingang negativ, so erhöht der Operationsverstärker die Ausgangsspannung. Dadurch wird auch die Spannung am (-)Eingang positiver. Und zwar so lange, bis die Spannung am (-)Eingang gleich groß ist, wie die Spannung am (+)Eingang, also U(-)=0V.
* Ist die Spannung am (-)Eingang positiv, so vermindert der Operationsverstärker die Ausgangsspannung. Dadurch wird auch die Spannung am (-)Eingang negativer. Und zwar so lange, bis die Spannung am (-)Eingang gleich groß ist, wie die Spannung am (+)Eingang, also U(-)=0V.

Der Operationsverstärker wird also die Spannungen an (+) und (-)
angleichen. Das passiert immer dann, wenn der Ausgang mit dem (-)Eingang
verbunden ist. Man nennt das Prinzip "Gegenkopplung". Auf diese Art und
Weise funktionieren alle analogen OPV-Schaltungen.

Da an (+) Massepotential anliegt, wird somit auch (-) daran angeglichen, und so liegt an <math>R_3</math> die Spannung <math>U_e</math> an. Daher gilt:
<math>I_{R3}=\frac{U_e}{R_3}.</math>

Da der (-)Eingang hochohmig ist, fließt <math>I_{R3}</math> über <math>R_4</math> weiter zum OPV-Ausgang.

Ua ist die Spannung vom Ausgang zur (virtuellen) Masse am (-)Eingang.
(--> Pfeil einzeichnen und klarmachen, daß es egal ist, ob der Pfeil vom
Ausgang zur Masse geht oder vom Ausgang "entgegen der Stromrichtung" zur
virtuellen Masse an (-)!)

Mit Hilfe von <math>I_{R3}=\frac{U_e}{R_3}</math> ergibt sich:

<math>U_a = -R_4 \cdot I_{R3} = -{{R_4} \over {R_3}} \cdot U_e.</math>

Die Energie für den Stromtransport über <math>R_4</math> stammt vom OPV! Sobald die Ladungen ausgehend von der Spannungsquelle <math>U_e</math> die virtuelle Masse an (-) erreicht haben, hat <math>U_e</math> seine gesamte Energie abgegeben.

== Reale OPs / Kennwerte ==
Abweichend vom idealen OP besitzen reale OPs diverse Einschränkungen und Kennwerte, die sie für verschiedene Einsätze mehr oder weniger prädestinieren.

=== Leerlaufverstärkung ===
Die Leerlaufverstärkung gibt an, wie stark sich das Ausgangssignal i.A. der Änderung eines Eingangsignals statisch ändert, bzw nach dem Einschwingen erreichen könnte, wenn es nicht durch die Betriebsgrenzen limitiert wäre.

=== Verstärkungs-Bandbreiteprodukt ===
Das Verstärkungs-Bandbreiteprodukt gibt an, bei welcher Verstärkung welche Bandbreite erreicht werden kann. Durch Rückkopplung kann die Verstärkung eingestellt werden. Bei kleinerer Verstärkung ergibt sich somit eine höhere Bandbreite, wenn das Produkt aus beiden konstant ist. Die Bandbreite bei der Verstärkung eins heißt Transitfrequenz. Das Verstärkungs-Bandbreiteprodukt ist entscheidend für das Kleinsignalverhalten.

=== Anstiegszeit ===
Bestimmend für das Großsignalverhalten ist neben dem Verstärkungs-Bandbreiteprodukt die Anstiegszeit (slew rate), da bei hohen Ausgangsamplituden die Ausgangskurve eventuell zu steil wird, um richtig wiedergegeben zu werden.

=== Gleichtaktverstärkung ===
Infolge des inhomogenen Aufbaus der internen Verstärkerstufen werden die beiden Eingangssignale nicht exakt gleich verstärkt, was in einen Gleichanteil und einen Differenzanteil aufgeteilt werden kann. Der nicht erwünschte Gleichtakt (engl. ''common mode'') ist dabei ein Maß für die Qualität des OP.

== Verstärkergrundschaltungen ==
=== Grundbeschaltung mit Berechnung ===
[[Bild:Op-verstaerker-a.png]] [[Bild:Op-verstaerker-b.png]]

In a) und b) verwenden wir den OP als Verstärker und nutzen hier die Möglichkeit der Gegenkopplung, um definierte Verstärkungen zu erhalten. Wir gehen wieder davon aus, dass der OP ein ideales Bauteil ist und daher seine Leerlaufverstärkung unendlich ist. Ebenso betrachten wir den Eingangswiderstand als unendlich.

In a) ist ein invertierender Verstärker mit einem OP dargestellt. Durch die Widerstände R3 und R4 wird die Verstärkung bestimmt:

:<math>V = \frac{U_a}{U_e} = -\frac{R_4}{R_3}</math>

Das Verhältnis der beiden Widerstände bestimmt also die Verstärkung und somit die Ausgangsspannung:

:<math>U_a = -\frac{R_4}{R_3} \cdot U_e </math>

oder auch

:<math>U_a = V \cdot U_e</math>

Das negative Vorzeichen drückt aus, dass es sich um einen invertierenden Verstärker handelt.

Beim nichtinvertierenden Verstärker b) finden wir auch eine Rückkopplung über R6 zum invertierenden Eingang des OP. Die Verstärkung wird durch das Gegenkopplungsnetzwerk R6 und R7 bestimmt. Hier ist:

:<math>V = 1 + \frac{R6}{R7}</math>

Eine Verstärkung von 1 ist sinnvoll, wenn eingangsseitig eine Spannungsquelle mit hohem Innenwiderstand verwendet wird. Für <math>\frac{R6}{R7} \to 0</math> heißt die Schaltung "Spannungsfolger".

Kleinere Werte als 1 lassen sich nicht realisieren. Die Ausgangsspannung errechnet sich also so:

:<math>U_a = U_e \cdot \left (1 + \frac{R_6}{R_7}\right )</math>

Beispiel: Eine Eingangsspannung von 0,5 V soll auf den Wert 5 V verstärkt werden, es ist also eine Verstärkung V von 10 benötigt. R7 ist mit 10 kΩ vorgegeben. Also ist das Verhältnis

:<math>\frac{R_6}{R_7} = V - 1</math>

Bei einem Wert von 10 kΩ für R7 errechnet sich R6 zu

:<math>
R6 = (V - 1) \cdot R7
= (10 - 1) \cdot 10\,\mathrm{k\Omega}
= 90\,\mathrm{k\Omega}
</math>

Die Ausgangsspannung Ua wird also:

:<math>
U_a = U_e \cdot \left (1 + \frac{R_6}{R_7}\right )
= 0,5\,\mathrm{V} \cdot \left (1 + \frac{90\,\mathrm{k\Omega}}{10\,\mathrm{k\Omega}}\right)
= 5\,\mathrm{V}
</math>

=== Nichtinvertierender Verstärker mit Offset ===
Eine Abwandlung des nichtinvertierenden Verstärkers erlaubt es, einen konstanten Offset vorzugeben. D.h. von der zu verstärkenden Eingangsspannung U(e) wird eine konstante Spannung U(o) abgezogen und die Differenz verstärkt. Auf der Ausgangsspannung U(a) findet sich die Offsetspannung U(o) allerdings wieder.
[[Bild:Op-verstaerker-offset.png]]

Es gilt:

Offsetspannung:
:<math>
U_o = U_V \cdot \frac{R2}{R1 + R2}
</math>
mit U(V) = Versorgungsspannung an R1

Verstärkung:
:<math>
V = 1 + \frac{R3}{\frac{R1 \cdot R2}{R1 + R2}}
</math>

Ausgangsspannung:
:<math>
U_a = (U_e - U_o) \cdot V + U_o
</math>

Der Vorteil dieser Schaltung ist, daß nur die Differenz verstärkt wird. Damit kann eine größere Verstärkung gewählt werden. Zu berücksichtigen ist dabei, daß die Ausgangsspannung U(a) um die Offsetspannung U(o) überlagert ist.

=== Spannungsfolger (Impedanzwandler) ===

[[Bild:Op-spannungsfolger1.png]]

Eine Abart des nichtinvertierenden Verstärkers stellt der Spannungsfolger dar. Beim nichtinvertierenden Verstärker errechnet sich die Ausgangsspannung aus:

:<math>U_a = U_e \cdot \left (1 + \frac{R_2}{R_1}\right )</math>

Wenn wir R2 auf 0Ω (mit R1 > 0) oder R1 auf unendlich (mit R2 < ∞) ändern, erhalten wir daher:

:<math>V = 1 + \frac{R_2}{R_1} = 1</math>

Ein Spannungsfolger hat also eine Verstärkung V von 1.

Umgezeichnet sieht die Schaltung so aus:

[[Bild:Op-spannungsfolger2.png]]

Was soll das nun? Wir nutzen die Eigenschaft, dass ein idealer OP einen unendlichen Eingangswiderstand und einen Ausgangswiderstand von 0Ω hat. Real sieht das natürlich anders aus: so liegt der Eingangswiderstand Re bei normalen OPs in der Größenordnung von 1MOhm bis <math>10^{15} \Omega</math>, der Ausgangswiderstand Ra im Bereich 20Ω bis 1kOhm. Deshalb spricht man bei dieser Schaltung von einem Impedanzwandler. Eine solche Schaltung kann also aus einer relativ hochohmigen Spannungsquelle eine niederohmige, durch Folgeschaltungen belastbare Spannungsquelle machen.

[[Bild:Op-spannungsfolger3.png|left]]

In dem nebenstehenden Beispiel ist eine einfache Möglichkeit zur Erzeugung einer Referenzspannung gezeigt. Es kommt eine normale Stabilisierungsschaltung mit einer Zenerdiode zur Anwendung, die aber nicht mehr die schlechten Eigenschaften der Standardbeschaltung mit lediglich Widerstand und Zenerdiode hat. Bei einer Zenerdiode hängt die genaue Spannung davon ab, welcher Strom durch sie fliesst. Dieser Strom (und damit auch die Höhe der Zenerspannung) würde sich aber ändern, wenn ein Verbraucher die Zenerdiode direkt mit seinem Stromfluss belasten würde. Als Folge davon würde die Spannungslage der Zenerdiode je nach Verbraucher leicht schwanken. Durch den Spannungsfolger wird das verhindert, weil der jetzt den vom Verbraucher gezogenen Strom bereitstellt.

{{Clear}}

[[Bild:Op-spannungsfolger4.png|left]]

Eine weitere Anwendungsmöglichkeit wäre das hochohmige Auskoppeln einer Brückenspannung. Die Brückenschaltung selbst wird durch Folgeschaltungen nicht mehr belastet, alle anderen Eigenschaften bleiben erhalten.

{{Clear}}

=== Der Komparator ===

[[Bild:Op-komp-a.png]] [[Bild:Op-komp-b.png]]

In der einfachsten Beschaltung des Operationsverstärkers erhält man einen Komparator. Es fällt auf, dass kein Gegenkopplungsnetzwerk vorhanden ist. Der OP arbeitet daher mit seiner vollen Leerlaufverstärkung Vo. Dies bedeutet, dass bereits eine kleine Eingangsspannung genügt, um den OP in die Begrenzung zu treiben. Das heißt, die Ausgangsspannung Ua wird annähernd die Betriebsspannung erreichen.

Beim Komparator gibt es zwei Möglichkeiten der Beschaltung: die invertierende nach a) und die nichtinvertierende Beschaltung nach b).

'''Berechnungsbeispiel für Schaltung b)'''

Angenommen die Leerlaufverstärkung Vo von 40000 und eine Eingangsspannung von 0,1 Volt. Die Betriebsspannungen Vcc und Vee legen wir auf +/- 24 V fest. Damit ergibt sich theoretisch für Ua:

:<math>U_a = V_0 \cdot U_e = 40000 \cdot 0,1\,\mathrm{V} = 4000\,\mathrm{V}</math>

Das ist natürlich ein unrealistischer Wert, da Ua nicht höher sein kann als die Betriebsspannung. Also anders ausgedrückt: Bei welcher Spannung Ue erreicht der OP seine Aussteuerungsgrenze?

:<math>U_e = V_{cc} / V_0 = 24\,\mathrm{V} / 40000 = 0,6\,\mathrm{mV}</math>

Das bedeutet, dass eine Spannung von 0,6 mV ausreicht um den Komparator in die Begrenzung zu treiben.

Das gleiche gilt auch für den invertierenden Komparator, allerdings wird hier der OP in die negative Begrenzung gebracht.

:<math>-U_a = V_0 \cdot U_e</math>

So hat der Komparator nun einen einstellbaren Schaltpunkt.

[[Bild:Op-komp-c.PNG]]

=== Der Addierer (Summierverstärker) ===

[[Bild:Op-addierer.png]]

Ein als invertierender Verstärker beschalteter OP lässt sich so beschalten, dass ein Summensignal aus den Eingangsspannungen gebildet wird. Um die Funktion deutlich zu machen, ist eine Betrachtung der einzelnen Ströme nötig.

In einem invertierenden Verstärker wird sich die Ausgangsspannung immer so einstellen, dass der invertierende Eingang Massepotential hat. Die virtuelle Masse (VM) unterscheidet sich von einer "normalen" Masse dadurch, dass das Potential durch einen Regelungsvorgang zustande kommt.
An der virtuellen Masse (VM) gilt die Knotenpunktregel, wonach die Summe der zufließenden Ströme gleich der Summe der abfließenden Ströme ist.

:<math>I_1 + I_2 = -I_3</math>

Sofern <math>U_{e1}</math> und <math>U_{e2}</math> bekannt sind, lässt sich die Gleichung umformen in:

:<math>\frac{U_{e1}}{R_1} + \frac{U_{e2}}{R_2} = -\frac{U_a}{R_3}</math>

Nach Ua aufgelöst ergibt sich:

:<math>-U_a = \left (U_{e1} \cdot \frac{R_3}{R_1}\right ) + \left (U_{e2} \cdot \frac{R_3}{R_2}\right ) + ... + \left (U_{en} \cdot \frac{R_3}{R_n}\right )</math>

Einen Sonderfall gibt es, wenn die Widerstände R1 und R2 gleich sind. Dann gilt

:<math>R_1 = R_2 = R_x</math>

und damit

:<math>-U_a = \frac{R_3}{R_x} \cdot (U_{e1} + U_{e2})</math>.

=== Der Subtrahierer (Differenzverstärker) ===

[[Bild:Op-subtrahierer.png]]

Ein Subtrahierer ist die Zusammenschaltung eines invertierenden und eines nichtinvertierenden Verstärkers. Schliessen wir Punkt Ue1 nach Masse kurz und steuern Ue2 an, arbeitet die Schaltung als nichtinvertierender Verstärker. Wird Ue2 nach Masse verbunden und Ue1 angesteuert, verhält sich die Schaltung als invertierender Verstärker (R7 vorerst nicht beachten).

Für den 1. Fall gilt:

:<math>U_a = U_{e2} \cdot \left (1 + \frac{R_6}{R_4}\right )</math>

Für den 2. Fall:

:<math>U_a = -U_{e1} \cdot \frac{R_6}{R_4}</math>

Der dritte Fall ist die Ansteuerung beider Eingänge:

:<math>U_a = -U_{e1} \cdot \frac{R_6}{R_4} + U_{e_2} \cdot \left (1 + \frac{R_6}{R_4}\right )</math>

Diese Schaltung ist gut für eine Erklärung, praktisch aber taugt sie nichts. Denn liegen an den Eingängen gleiche Spannungen an, ist die Ausgangsspannung nicht 0, wie eigentlich zu vermuten wäre. Deshalb ändern wir die Schaltung und fügen R7 ein. Jetzt stellt sich am Punkt + des OPs die Spannung

:<math>U_{e2+} = U_{e2} \cdot \frac{R_7}{R_5 + R_7}</math>

ein. Wenn wir das berücksichtigen, erhalten wir endlich einen richtigen Subtrahierer:

:<math>U_a = U_{e2} \cdot \left (1 + \frac{R_6}{R_4}\right ) \cdot \frac{R_7}{R_5 + R_7} - \frac{R_6}{R_4} \cdot U_{e1}</math>

Dies gilt für alle Subtrahierer, obwohl es natürlich auch hier wieder zwei Sonderfälle gibt; nämlich a) wenn alle Gegenkopplungswiderstände gleich sind:

:<math>R_6 = R_7 = R_4 = R_5</math>

dann ist

:<math>U_a = U_{e2} - U_{e1}</math>

oder b) wenn die Widerstandsverhältnisse gleich sind :

:<math>\frac{R_6}{R_4} = \frac{R_7}{R_5}</math>

Dann ergibt sich für Ua:

:<math>U_a = \left (U_{e2} \cdot \frac{R_6}{R_4}\right ) - \left (U_{e1} \cdot \frac{R_6}{R_4}\right )</math>

oder noch einfacher:

:<math>U_a = (U_{e2} - U_{e1}) \cdot \frac{R_6}{R_4}</math>

=== Addierer/Subtrahierer mit unterschiedlichen Faktoren ===
Legt man nicht den + sondern den - Eingang des Operationsverstärkers als Bezugspunkt zur Masse mit einem Widerstand fest, übernimmt der Vorwiderstand vom - Eingang, R4 die Aufgabe von R5.

[[Bild:Op-addsub.png]]

Hier die Schaltung die addieren und subtrahieren kann, mit unterschiedlichen Faktoren.
Sie kann verwendet werden für Aufgaben wie: Gesucht ist eine Schaltung, die aus 0...2.56 V eine Spannung von -10V...10V macht. Für dieses Beispiel wird hier die Dimensionierung durchgeführt:

{| class="wikitable" style="text-align: left"
|'''Ue1 = 5V'''
|Einfach festgelegt, muss nur ein positiver Wert sein
|-
|'''R6 = 200k'''
|Einfach festgelegt, könnte auch 100k oder 500k sein
|-
|Ue2i = 0V, '''Uai = -10V'''
|gewählter momentaner ''Zustand 1'', Ue2 = 0V ist günstig für Berechnung, Ua ist die dazupassende Ausgangsspannung
|-
|'''Ue2ii = 2.56V''', '''Uaii = 10V'''
|gewählter beliebiger ''Zustand 2''
|-
|Um = Ue2
|Gleichgewicht am Eingang
|-
|Ia + Ib = Ic
|In den Eingang fließt "kein" Strom
|-
|(Ua-Ue2)/R6 + (Ue1-Ue2)/R4 = Ue2/Rc
|Gleichung mit den Unbekannten R4 und Rc
|-
|(Uai-Ue2i)/R6 + (Ue1-Ue2i)/R4 = Ue2i/Rc
|Variablen für ''Zustand 1'' eingesetzt, bildet 1. Gleichung
|-
|(Uaii-Ue2ii)/R6 + (Ue1-Ue2ii)/R4 = Ue2ii/Rc
|Variablen für ''Zustand 2'' eingesetzt, bildet 2. Gleichung
|-
|<math>R4=-\frac{R6*U_{e1}}{U_{ai}}</math>
|2 Gleichungen mit 2 Unbekannten, Lösung durch Umformen der 1. Gleichung nach R4 und einsetzen von Ue2i=0 (freundlicherweise fällt die 2. Unbekannte dabei raus)
|-
|'''R4 = 100k'''
|restliche Werte eingesetzt
|-
|<math>Rc=\frac{R6*U_{e1}*U_{e2ii}}{U_{aii}*U_{e1}-U_{ai}*(U_{e1}-U_{e2ii})-U_{e1}*U_{e2ii}}</math>
|Ergebnis für R4 in die 2. Gleichung einsetzen und Umformen nach Rc
|-
|'''Rc = 41.6k'''
|Werte eingesetzt
|}

=== Der Instrumenten-Verstärker ===

[[Bild:Instrument.png]]

Ein Nachteil des Subtrahierer ist sein geringer Eingangswiderstand. Um den nahezu unendlichen Eingangswiderstand des verwendeten Operationsverstärkers zu erreichen, kann man einfach vor beide Eingänge je einen Impedanzwandler vorschalten.
Die hier beschriebene Schaltung ist um drei Widerstände erweitert und ermöglicht die Einstellung der Differenz-Verstärkung über nur einen Widerstand, nämlich R2.

Am invertierenden Eingang von IC1A gilt (Knotenregel):

:<math>\frac{U_{a1}-U_{e1}}{R_1}-\frac{U_{e1}-U_{e2}}{R_2}=0</math>

Am invertierenden Eingang von IC1C gilt (Knotenregel):

:<math>\frac{U_{a2}-U_{e2}}{R_1}+\frac{U_{e1}-U_{e2}}{R_2}=0</math>

Subtrahiert man die beiden Gleichungen voneinander, erhält man:

:<math>U_{a2}-U_{a1}=(U_{e2}-U_{e1})\cdot\left (1+\frac{2\cdot R_1}{R_2}\right )</math>

Letztere Differenz ist die Eingangsspannung eines normalen Subtrahierers mit der Verstärkung 1.

Also ergibt sich als Ausgangsspannung:

:<math>U_a=(U_{e2}-U_{e1}) \cdot \left (1+\frac{2\cdot R_1}{R_2}\right )</math>

Die Differenzverstärkung beträgt demnach:

:<math>V=\left (1+\frac{2\cdot R_1}{R_2} \right )</math>

Anwendung: Auswertung von Brückenschaltungen, wie Drucksensoren oder Dehnungsmessstreifen, die durch den Eingangswiderstand der Messschaltung nicht belastet werden dürfen. 
Instrumenten-Verstärker kann man auch fertig kaufen. Im INA102 ist die komplette Schaltung integriert. Für R2 sind 3 verschiedene Werte eingebaut, die bei passender Verschaltung eine Verstärkung von 1, 10, 100 oder 1000 ermöglichen.

=== Der Multiplizierer (Mischer) ===

=== Der Logarithmierer ===
Logarithmierer werden mit der Kennlinie einer Diode konstruiert, die einen eingeprägten Strom in eine Spannung übersetzt.

= Spannungsversorgung und Beschaltung =

== Betrieb mit einfacher Versorgungsspannung ==

Häufig möchte man Wechselspannung (z. B. Audiosignale) die auch negative Spannungen enthält mit einem Opamp verstärken, hat aber nur eine einfache Versorgungsspannung, eine positive in Bezug zu Masse, zur Verfügung. Dafür bieten sich folgende Schaltungen an, die in der Literatur leider häufig vernachlässigt werden.

=== Nichtinvertierender Verstärker ===

[[Bild: Ss_opamp1.png]]

Der positive Eingang wird mit einem Spannungsteiler (R3 und R5) auf die halbe Betriebsspannung gelegt. Dieser Spannung wird dann die zu verstärkende Eingangswechselspannung überlagert. Mit den Kondensatoren am Eingang (C1) und am Ausgang (C2) wird der Gleichspannungsanteil abgekoppelt.

Die Verstärkung ist in diesem Beispiel für Wechselspannung 11 (Formel wie oben), für Gleichspannung aber 1, da C4 für Gleichspannung einen unendlichen Widerstand darstellt. C3 sollte dorthin gehen, wo das Eingangssignal seinen Bezugspunkt hat, also die Abschirmung der Cinch-Buchse, während R5 dorthin geht, wo der Operationsverstärker seine negative Versorgungsspannung her bekommt, falls das nicht die gleichen Potentiale, hier GND, sein sollten.

=== Invertierender Verstärker ===

Das Prinzip funktioniert analog auch für die invertierende Beschaltung:

[[Bild: Ss_opamp2.png]]

= Kaufempfehlung =
LM 158/258/358 2 OPs in einem Gehäuse Preis ca. 0,30€.

Siehe auch [[Standardbauelemente#Operationsverst.C3.A4rker|Standardbauelemente - Operationsverstärker]].

Wer Audio OpAmps sucht - tangentsoft.net hat mal welche unter die Lupe genommen: [http://www.tangentsoft.net/audio/opamps.html Notes on Audio OpAmps]

= Weblinks =
*[http://www.eetkorea.com/ARTICLES/2003SEP/A/2003SEP19_AMD_AN07.PDF Op Amp Circuit Collection] - National Semiconductor Application Note 31 mit vielen weiteren OP-Schaltungen
*[http://www-s.ti.com/sc/psheets/slod006b/slod006b.pdf Op Amps for Everyone] - englischsprachiges, sehr umfangreiches Dokument zu OPV und deren Anwendung
* [http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0209092.htm Operationsverstärker im ElKo]
*[http://www.inf.fu-berlin.de/lehre/WS00/peg/folien/Peg_v7a.pdf OP Teil 1], [http://www.inf.fu-berlin.de/lehre/WS00/peg/folien/Peg_v7b.pdf OP Teil 2] - OP-Schaltungen (deutsch)
*[http://www.blecken.de/download/opverst.zip Schaltungstechnik mit Operationsverstärkern] - Prof. K. Blecken, Skript zur Vorlesung (deutsch, *.doc-Format)
* [http://www.roboternetz.de/wissen/index.php/Operationsverst%C3%A4rker RN-Wissen Operationsverstärker]
* [http://www.national.com/AU/design/0,4706,268_0_,00.html Online Seminar] von National Semiconductor
* [http://www.franzis.de/elo-das-magazin/grundlagen-und-ausbildung/operationsverstaerker/der-operationsverstaerker ELO-Online-Magazin, Franzis-Verlag], [http://www.franzis.de/online-shop/elektronik/lernpakete-elektronik/lernpaket-elektronik-mit-ics Lernpaket Elektronik mit ICs] "Elektronische Experimente mit integriertem Schaltkreis", Kasten mit Steckbrett/Bauelementen (ca. 40EUR),
* [[Schmitt-Trigger]]
* [[Aktiver RC-Bandpass|Aktiver RC-Bandpass auf Operationsverstärker-Basis]]
* [http://sound.westhost.com/appnotes/an001.htm Präzisionsgleichrichter], engl.
* [http://www.elektronikwissen.net/opamp/9-opamp-wissen.html OpAmp Praxis], Praktikertipps + schwingende Operationsverstärker in den Griff bekommen

[[Category:Grundlagen]]
[[Category:Bauteile]]

Schaltplaneditoren

2014-04-11T18:51:03Z

Jonas k: /* DipTrace */ Tippfehler

== Grundüberlegungen zum Auswahl eines Layoutprogrammes ==

Sehr häufig wird die Frage gestellt, welches Platinenlayoutprogramm man sich denn nun am besten kaufen soll. Diese Frage ist leider nicht einfach zu beantworten, weil sie von vielen Umständen abhängt, und für jeden individuell beantwortet werden muss.

Daher hier ein paar grundsätzliche Überlegungen, welche in die eigenen Entscheidungen einfliessen könnten.

Grundsätzlich ist der Übergang vom Hobbyanwender über den professionellen Kleingewerbetreibenden in Handwerk und Ingenieurbüro bis zum Vollzeit Platinenentwickler in der Industrie, der nur Großprojekte bearbeitet, stufenlos. Letztere haben im allgemeinen aber schon genaue Vorstellungen über das, was sie benötigen. so sind diese Überlegungen in erster Linie für Hobbyanwender und Kleingewerbetreibende gedacht.

=== Freeware vs. Open Source ===
"Freeware" im Sinne von nur "kostenlos" kann gerade für Hobbyanwender und Kleingewerbetreibende problematisch sein, weil bei den kostenlosen Versionen kommerzieller Programme je nach Lizensierung Probleme bestehen, damit erstellte Projekte zu veröffentlichen. Selbst wenn die Veröffentlichung nichtkommerziell ist, und jemand anders greift die Unterlagen auf und verwertet sie kommerziell, kann der ursprüngliche Lizenznehmer wegen der Verletzung von Lizenzbestimmungen zur Rechenschaft gezogen werden. Hier ist also sehr intensiv das Kleingedruckte der Lizensierung zu beachten. Gleiches gilt für zwar nicht kostenlose, aber stark verbilligte Studenten oder Hobbyversionen kommerzieller Programme. Oft beinhalten diese kostenlosen oder stark verbilligten Versionen auch recht lästige Beschränkungen in Bezug auf Schaltplangröße, Platinengröße, Anzahl der Verbindungen/Pads und Layer. Testversionen haben oft eine beschränkte Gültigkeitsdauer über wenige Wochen. Sie sind zum Testen vor einer Kaufentscheidung gedacht. Daher sollte man mit solchen Zeitbeschränkten Testversionen ausser kleinen Testprojekten auch keine Projekte machen. Läuft die Lizenz aus, und man entscheidet sich, das Programm nicht zu kaufen oder zu mieten, kann man die Daten und somit die investierte Arbeit meist nicht weiter nutzen. Tatsächlich ist es daher oft sinnvoller, sich eine Vollversion eines einfachen Programmes zu kaufen, oder man nimmt "echte" Open Source Software.

Bei diesen echten "open source" Programmen unter der [http://de.wikipedia.org/wiki/GNU_General_Public_License GNU-GPL-Lizenz] bestehen keine Probleme in der Verwertung und Veröffentlichung, sogar für kommerzielle Projekte dürfen sie kostenlos verwendet werden. Diese Programme sind wirklich frei im Sinne von "freier Rede" und nicht nur im Sinne von "Freibier". Leider gibt es davon nur wenige, z.B.
[http://fritzing.org Fritzing],
[http://www.mikrocontroller.net/articles/Schaltplaneditoren#gEDA gEDA], [http://www.mikrocontroller.net/articles/Schaltplaneditoren#Kicad KiCad] und [http://www.mikrocontroller.net/articles/Schaltplaneditoren#FreePCB FreePCB] .

=== Einarbeitung ===
Grundsätzlich gibt es kein Layoutprogramm, in das man sich nicht einarbeiten müsste. Platinenentwicklung ist eine komplexe Angelegenheit, egal mit welcher Philosophie man sie angeht. Daher kommt man ohne Einarbeitung nie davon. Auf der anderen Seite werden jemandem, der mit einem Leiterplattenprogramm umgehen kann, vermutlich zwei Drittel eines anderen Layoutprogrammes irgendwie bekannt vorkommen. Der Grund ist der, dass es dabei um Leiterplatten, ihre Eigenschaften und Herstellung geht. Dieses ist aber als Kontext, aus dem sich dann vieles ergibt, bei allen gleich. Unterschiede gibt es darum nur in Details der Handhabung.

=== Handlichkeit ===
Schaltungen und Boards kann man mit allen dieser Layoutprogramme entwickeln. Es hängt an den speziellen Bedürfnissen und dem speziellem Geschmack des konkreten speziellen Anwenders, womit er am besten umgehen kannst. Die Thematik ist zu komplex, um von einer allgemeingültigen "intuitivität" ausgehen zu können. Diese sehr vom kulturellen Hintergrund des Anwenders abhängigen Eigenschaften machen, das hier keine Empfehlungen abgegeben werden können.

Es kann dem Anwender daher lediglich der Rat gegeben werden, sich einige der Programme anzusehen und damit zu experimentieren. Das ist leider der einzige Weg, um sich selber ein Bild zu machen. Dazu können auch durchaus die "kostenlosen" Versionen kommerzieller Programme verwendet werden. Aber Vorsicht: Erst einmal keine größeren Projekte mit Testversionen. Denn wenn die Erprobungsfrist abgelaufen ist, oder wenn man vor eine andere Beschränkung läuft, und dann das Programm doch nicht kaufen will, kann die darin eingebrachte Arbeit nicht mehr in ein anderes Programm übertragen werden.

== AACircuit ==

'''AACircuit''' ist ein Schaltplaneditor mit einer Ausgabe als ASCII-Grafik. Das Programm wurde dafür entwickelt, um mal eben eine Frage oder eine Antwort in ''newsgroups'', Chats oder Foren zu veranschaulichen, wenn keine Upload-Möglichkeit von Bilddateien da ist. AACircuit gibt es bei http://www.tech-chat.de/ ([http://9r1.org/AACircuit1_28_6.zip Download-Mirror])

Beispiel:
<pre>
.---o----o------o---o---------------o---o----o------------o 12-15V
| | | 22µF| + | | | |
.-. | .-. ### | .-. | | .-------o
| |<-' | | --- | | | | | | .---o
| |5k | |5k6 | | | | | | | |
'-' '-' | o--. '-' | _|_ o /o
| | === | | | | |_/_|- /
.-. | GND | ---100n LED V - | /
| | | | --- - ^ | o
| |6k2 | | | | | | |
'-' | | GND '---o----o '-------o
| | 2|\|7 |
o-----------------|-\ LM741 ___ |/
| | | >-------o--|___|--o---|
| o---o----|+/ 6 | 22k | |> BC547
| | | 3|/|4 | | |
.-. | | === o---. .-. |
| | | o---. GND | | | |5k6 |
| |2k7 .-. | | ___ _V_ | | | |
'-' KTY10 | + '--|___|--|___|-' '-' |
| | | ### 47k 220k | |
| '-' --- | |
| | | | |
| | | | |
'--------o---o-------------------------o-----o------------o GND
</pre>

== Altium Designer ==

Altium (aus Protel hervor gekommen) ist eine kommerzielle EDA Suite die verschiedenste Funktionen beinhaltet.
Neben den Klassikern wie Schaltplan und Layouterzeugung werden auch elektronische Simulationen, FPGA Entwicklungstools, und diverse andere Features per PlugIn vom Hersteller angeboten.
Leider ist der Produktzyklus momentan sehr kurz, so das fast Jährlich neue Hauptrelease erscheinen (aktuell 13.2) und in Abständen von 2-6 Monaten "Zwischenupdates" veröffentlicht werden.

*Diverse Formate können importiert und exportiert werden, so das man u.A. "fast" nahtlos mit MCAD Systemen kooperieren [https://docs.google.com/viewer?url=http://www.altium.com/files/training/Module%2020%20-%203D%20Mechanical%20CAD.pdf LINK]
*Diverse Funktionen für HighSpeed Designs [http://fplreflib.findlay.co.uk/articles/37941%5CHiSpeedDesignTutorialforAltiumDesigner_long.pdf LINK]

Leider wurde der Preis in der jüngsten Vergangenheit des öfteren nach oben korrigiert. 
2014-04-11: Achtung Altium erhöht zum 31.6.2014 schon wieder die Preise und dieses Mal um satte 34% (4000€ auf 5400€!). Das entspricht einer Erhöhung um +68% in 5 Jahren.

== BAE ==

'''B'''artels '''A'''uto '''E'''ngineer unterstützt die Erstellung von Schaltplänen, Leiterplatten und integrierten Schaltungen und läuft unter Windows, Linux und verschiedenen X11-/Unix-Systemen. Der Schaltplaneditor kann Pläne auf beliebig vielen Blättern erstellen, wobei auch hierarchische Strukturen möglich sind. Der Autorouter erzeugt recht brauchbare Ergebnisse, wobei beliebige Teile mit der Hand vorab geroutet werden können. Ein Autoplacer ist ebenfalls vorhanden.

Eine auf Schaltplaneingabe beschränkte Version und eine kastrierte Evaluierungsversion sind auf der [http://www.bartels.de/bae/bae_de.htm BAE Homepage] downloadbar.

Die [http://www.bartels.de/bae/baeprice_de.htm preiswerteste] kostenpflichtige Version ist das BAE Light. Diese Version ist auf Leiterplatten der Groesse 180x120 mm² und auf 2 Lagen beschränkt, eine Beschränkung auf eine bestimmte Pinanzahl gibt es aber nicht.

Ansonsten wird eine Economy-, Professional- und Highendversion angeboten, die jeweiligen Eigenschaften sind im Abschnitt [http://www.bartels.de/baedoc/inst_de.htm Bartels AutoEngineer Softwarekonfigurationen] erklärt. Interessant ist z. B. der Bauteilhöhencheck.

Mit dem BAE IC Design dringt man bis in den Bereich der IC-Entwicklung vor.

[[BAE-Tutorial]]

== Basic Schematic ==

[[Bild:Base schematic example.png|right|thumb|Screenshot Base Schematic]]

Basic Schematic ('''BSch3V''') ist ein freier Schaltplaneditor für Windows (98/Me/2000/XP). IN der aktuellen Version läuft es auch unter Windows7. Es enthält einen Component Library Editor, einen Parts List Generator und einen Netlist Generator, sowie eine Automatic Numbering Funktion.

Ein ZIP-Archiv mit engl. Programm, Handbuch und Sourcecode gibt es bei http://www.suigyodo.com/online/e/index.htm.

Ebenso ist dort eine Cross-Plattform Version '''Qt-BSch3V''' auf der Basis von Qt-Grafiklibraries erhältlich.

Das Programm ist bis dato (2012) gut gepflegt.

== BlackBoard Breadboard Designer ==

[[Bild:BlackBoard.png|right|thumb|Screenshot]]

BlackBoard Breadboard Designer ist ein freier Editor für Lochrasterplatinen Layouts, der das Planen der Bauteilplazierung sowie der beidseitigen Verdrahtung deutlich vereinfacht und sich u.a. auch für die Dokumenation solcher Prototypenaufbauten eignet.

Er läuft auf allen Plattformen für die eine Java Runtime zur Verfügung steht.

Die Homepage von Blackboard ist unter http://blackboard.serverpool.org zu erreichen. Blackboard steht unter der GPL V2.

'''Achtung:''' BreadBoard wird nicht mehr weiterentwickelt! Die Homepage wird zum 31.01.2014 eingestellt!

== DipTrace ==

Design-Editor für PCB-Leiterplatten für Windows NT, 2000, XP, Server 2003
- erweiterte Pro-Version erlaubt den Export in DXF, Gerber und N/C Drill sowie Leiterplattenlayouts mit mehr als 250 Pins.

Auf den ersten Blick etwas gewöhnungsbedürftig - auf den zweiten Blick extrem effizient.

[http://www.diptrace.com/ DipTrace Homepage]

[http://www.mikrocontroller.net/topic/319636#new Forumsbeitrag über Diptrace]

[http://www.mikrocontroller.net/topic/320897/ Geeignete Schaltplan und Layoutsoftware für Hobbyprojekte]

== Eagle ==

[[Bild:Eagle.png|right|thumb|Screenshot]]

Eagle von Cadsoft ist nicht nur ein Schaltplaneditor, sondern ein komplettes Paket mit Layoutprogramm und Autorouter. Das hat den Vorteil, dass man einen erstellten Schaltplan gleich zur Platine weiterverarbeiten kann.

Mitgeliefert werden umfangreiche Symbol- bzw. Bauteilbibliotheken, von Widerständen in allen Bauformen über Taster bis hin zu [[AVR]]s. Eine Library für viele aktuelle AVRs findet sich im Download-Bereich
von [http://www.embedit.de http://www.embedit.de].

Eagle läuft unter Linux, Windows (2000/XP/Vista/7) und Mac OS X. Ausgabedateien können direkt an die einschlägigen Hersteller geliefert werden.

Eine für nichtkommerzielle Anwendungen kostenlose Version ist von [http://www.cadsoft.de/ CadSoft] erhältlich. Diese ist auf zweilagige Platinen im halben Euro-Format (80x100mm) sowie Schaltpläne mit nur einer Seite beschränkt.

=== Autorouter ===

Der Autorouter funktioniert nicht in der nichtkommerziellen Version. Man kann aber in diesem kostenlosen Autorouter eagle-brd Dateien importieren und als Eagle-session-script (.scr) wieder in Eagle importieren: [http://www.freerouting.net/ http://www.freerouting.net/]

Auf die richtige Version des Eagle-ULP achten.

=== 3D-Ansicht===
[[Bild:Stereobild-elektronik-3d.jpg|right|thumb|Rot-Grün-Stereo-Bild]]
Zum Betrachten des fertigen, bestückten Platinenentwurfs in Form eines 3D-Bilds bietet sich das Paket [http://www.matwei.de/doku.php?id=en:eagle3d:eagle3d eagle3D] an. Mit Hilfe eines ULP wird eine Beschreibungsdatei für den open source Renderer POVray erzeugt, welche dann anschließend halbautomatisch generiert werden kann. Auch Bewegungsanimation und Kameraflug sind möglich. Es wird bereits ein große Zahl an Bauteilen unterstützt.

Anwendungshinweise:
* [[Eagle im Hobbybereich]]
* [http://gaussmarkov.net/wordpress/category/tools/software/eagle/ Eagle CAD Tutorial] im Blog von gaussmarkov: diy fx (englisch)
* [[Stereobilder mit EAGLE 3D]]

{{Absatz}}

== FreePCB ==

FreePCB ist ein freier, open-source PCB editor für Microsoft Windows, der unter der GNU General Public License veröffentlicht wurde. Er wurde entwickelt, um ihn einfach erlernen und nutzen zu können und dennoch für professionelles Arbeiten geeignet. Er besitzt keinen eingebauten Auto Router, kann jedoch den web-basierten auto router auf www.freerouting.net verwenden.

*http://en.wikipedia.org/wiki/FreePCB Englischer Wikipedia Eintrag.
*http://www.freepcb.com/ Offizielle Homepage
*http://www.freepcb.com/freepcb_user_guide.pdf Users Guide

== Electric ==

Das [http://www.staticfreesoft.com/index.html Electric(TM)] VLSI Design System ist ein Open Source Electronic Design Automation (EDA) System.

== ExpressPCB ==

Die Firma ExpressPCB bietet den kostenlosen Schaltplaneditor ExpressSCH an. Zusätzlich gibt es das kostenlose Layoutprogramm ExpressPCB zum Erstellen von zwei- und vierlagigen Leiterplatten. Die beiden Programme sind auf Windows (NT, 2000, XP, Vista) beschränkt. Die Firma bietet auf der [http://www.expresspcb.com/ ExpressPCB Homepage] ausserdem einen kommerziellen Service für die Herstellung von zwei- und vierlagigen Leiterplatten an. Auf der Seite finden sich [http://www.expresspcb.com/ExpressPCBHtm/Tips.htm hier] einige Hinweise zum Entwurf von Leiterplatten.

== FidoCadJ ==

[http://davbucci.chez-alice.fr/index.php?argument=elettronica/fidocadj/fidocadj.inc&language=English FidoCadJ] is a very easy to use editor, with a library of electrical symbols and footprints (through hole and SMD). Albeit its ease of use, it is a very immediate and effective EDA tool for the hobbyst. FidoCadJ stores its drawings in a compact text format. This choice is well suited for the copy and paste in newsgroups and forums. This explains the success of FidoCadJ in Usenet groups and in several portals. FidoCadJ is multi-platform Java program and runs on MacOSX, Linux and Windows. FidoCadJ and its manuals are in english, french and italian. Lizenz: Creative Commons 3.0 BY-NC-ND

== Fritzing ==

[[Datei:Fritzing bildschirmfoto.png|miniatur|rechts|Bildschirmfoto]]
'''Fritzing''' verwendet die Metapher eines Breadboards (Steckbretts), auf dem die Benutzer virtuell Bauteile einstecken. Fritzings Zielgruppe sind Künstler, Designer und Hobbyisten aber nicht unbedingt Profielektroniker, und die Software soll speziell auf die Zielgruppe zugeschnitten werden. Dabei wird auf eine niedrige Zugangsschwelle wert gelegt. Versionen für Mac OS X, Linux und Windows (XP/Vista) sind bei http://www.fritzing.org/ erhältlich.
Nichtsdestotrotz besitzt das Programm 3 Ansichten, von denen die erste am häufigsten gezeigt wird – das o.a. Breadboard. Weiters wird aus dem Steckbrett in einer zweiten Ansicht ein Schaltplan erstellt und in einer dritten Ansicht lässt sich sogar eine Leiterplatte entwerfen. Die Bauteilliste enthält bereits fertige Komponenten der [[Arduino]]-Gemeinschaft und ähnlicher Produkte wie die von Sparkfun, Parallaxe oder Picaxe. Ein paar Standardbauteile wie eine rote LED oder ein 220Ohm-Widerstand sind schnell zu finden.
Die Bedienung ist einfach zu erlernen und es gibt zwar Tastaturkürzel für die wichtigsten Funktionen, aber der erste Schaltplan ist schnell allein mit der Maus erstellt. Eine Umschaltung zwischen Platzierung der Bauteile und Routing ist nicht notwendig. Einfaches Klicken und Ziehen erstellt eine Kabelbrücke als Luftlinie. Auf Ebenen muss der Nutzer auch nicht verzichten. So lassen sich Bauteile, Kabel und Beschriftungen ein- und ausblenden. Da endet aber auch die gestalterische Freiheit und ein aufwändigeres Programm müsste her.

== gEDA ==

[http://www.mikrocontroller.net/articles/GEDA gEDA] ist eine unter anderem aus [http://www.mikrocontroller.net/articles/Schaltplaneditoren#Gschem Gschem] und [http://www.mikrocontroller.net/articles/Schaltplaneditoren#PCB PCB] bestehende Open Source Programm Suite zur Entwicklung von Schaltplänen und Platinen.

== Gschem ==

[[Bild:Gschem.png|right|thumb|Screenshot]]

gschem ist der Schaltplaneditor aus dem Open Source Projekt gEDA. gschem wird hauptsächlich auf Linux Rechnern entwickelt, läuft aber auch auf anderen Unix-Betriebssystemen und unter Windows. gschem ist für die Linuxdistributionen RedHat und Debian als Paket verfügbar, für Windows ist nur eine ältere Version erhältlich und für alle anderen ist selber kompilieren angesagt.

Die Bedienung ist nicht sonderlich anfängerfreundlich. Hat man sich aber mal daran gewöhnt, dass jeder Menupunkt mit 1 oder 2 Tasten erreichbar ist, läßt sich's mit gschem prima arbeiten.

In der Symbolbibliothek (die auch online betrachtet werden kann) sind etwas mehr als 1000 Symbole; das Selbsterzeugen von Symbolen ist jedoch problemlos möglich. Insbesondere ist es aufgrund des gut dokumentierten und einfachen Datei-Formates möglich, mit einfachen Perl-Programmen z. B. aus Reports von Xilinx ISE Symbole zu erzeugen und automatisch zu aktualisieren, wenn sich die Pinzuordnung ändert. Das fehlerhafte Eingeben der Pinbelegung von CPLDs und FPGAs von Hand und die Änderung derselben ist damit für gschem User Geschichte.

Die Schaltpläne lassen sich als png und als Postscript exportieren.

Netzlisten (insgesamt über 20 Formate für PCB, Protel, Eagle, BAE, spice, pads, ... ) lassen sich mit dem Programm gnetlist generieren. Aus diesem Grund ist man (bis auf die Namen der Footprints) unabhängig von der verwendeten Layout-Software und kann diese auch sehr leicht wechseln.

Gschem bildet zusammen mit PCB und anderen Programmen das [http://www.mikrocontroller.net/articles/GEDA gEDA] Programmpacket.

Ein großer Vorteil der gEDA-Suite sind die Dateiformate, welche alle reiner ASCII-Text sind. Dies macht die Entwicklung von Helper-Tools zur Lösung von speziellen Aufgaben sehr leicht. Außerdem können die Dateien deswegen sehr einfach in Versionsverwaltungssystemen wie CVS verwaltet werden, was insbesondere die Entwickler größerer Projekte zu schätzen wissen.

Nähere Informationen über gschem (gEDA) gibt es unter [[http://www.geda.seul.org/ http://www.geda.seul.org/]].
Hier auf der Mikrocontroller.net Seite finden sich Informationen zu Gschem [http://www.mikrocontroller.net/articles/GEDA unter gEDA].

== Inkscape ==

Etwas bekannter noch als Jfig ist [http://inkscape.org/ '''Inkscape'''], ebenfalls ein reines Vektorzeichenprogramm, das vor allem (aber nicht nur) SVG-Dateien erstellt, die mit der Wikipedia eine große Verbreitung gefunden haben. Es ist in fast jeder gängigen Linux Distribution enthalten, eine Windowsversion sowie eine [http://portableapps.com/apps/graphics_pictures/inkscape_portable '''portable Windowsversion'''] existiert auch. In der Wikipedia findet sich eine Sammlung von Elektroniksymbolen im [http://commons.wikimedia.org/wiki/Category:SVG_electrical_symbols SVG-Format] und [http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Electrical_symbols_library.svg hier]. Als Beispiele damit gezeichneter Schaltpläne sei diese [http://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Created_with_electrical_symbols_library] genannt.

== JFig ==

[[Bild:Jfig.png|right|thumb|Screenshot]]
JFig ist eigentlich ein "ganz normales" Vektorzeichenprogramm. Um Schaltpläne zu zeichnen benötigt man deshalb zusätzliche Symbolbibliotheken.

Die Exportmöglichkeiten für das weitverbreitete fig-Format sind sehr vielfältig: mit dem Zusatzprogramm fig2dev, das direkt aus dem jfig-Menü aufgerufen kann, bleiben von Postscript über PNG bis hin zu [[LaTeX]] kaum Wünsche offen. Für kleine Schaltpläne oder Diagramme, die ausgedruckt oder in PDF-Dateien verbreitet werden sollen, gibt es deshalb nichts besseres.

Das Programm ist ein komplett in [http://java.sun.com/ Java] geschriebener 1:1-Klon des [[Linux]]-Programms xfig und sollte daher mit jedem Betriebssystem von Windows bis Mac OS laufen. Es ist kostenlos auf [http://tams-www.informatik.uni-hamburg.de/applets/jfig/ http://tams-www.informatik.uni-hamburg.de/applets/jfig/] erhältlich. (Leider ist der Download schon geraume Zeit nicht mehr möglich. Zitat von der Seite: "Sorry. Recently, I got two serious bug reports which have now been confirmed, and jfig downloads are suspended until these have been resolved.")

Die Bedienung wird für Windows-Benutzer am Anfang wohl ziemlich ungewohnt sein, aber wenn man mal das Grundprinzip verstanden, hat findet man sich durch die eindeutig beschrifteten Schaltflächen schnell zurecht.

== Kicad ==
[[Bild:kicad1.gif|right|thumb|Screenshot]]
[[Bild:kicad2.gif|right|thumb|Screenshot]]

[[KiCAD]] ([http://www.kicad-pcb.org/display/KICAD/KiCad+EDA+Software+Suite/ Homepage]) und ([http://iut-tice.ujf-grenoble.fr/kicad/ "klassische" Homepage]) ist ein Paket aus Design / Layout / Routing Programmen. Es basiert auf wxWidgets und ist damit plattformübergreifend. Die Progamme sind unter der GPL veröffentlicht und damit Open Source.
Im deutschsprachigen Raum existiert noch ein Zeichenprogramm für Elektrotechnik, welches auch kicad heisst, aber ein kommerzielles Projekt ist, und mit dem hier behandelten lediglich den Namen gemeinsam hat.

Das KiCAD Projekt wurde von Jean Pierre Charras gestartet und enthält eine Gruppe recht aktiver Entwickler. Es ist auf [http://de.wikipedia.org/wiki/Launchpad Launchpad] angesiedelt. Auch eine Nutzergruppe des [http://de.wikipedia.org/wiki/CERN CERN] beteiligt sich mit einem [https://code.launchpad.net/~cern-kicad/kicad/kicad-gal-orson branch] an der Weiterentwicklung von KiCAD: .

Eine Kicad User-Group findet sich unter http://groups.yahoo.com/group/kicad-users/. Die Anmeldung erfolgt erst, nachdem man vom Besitzer der User-Group freigeschaltet wurde (wie üblich für die meisten Yahoo-Groups).

Neben der mitgelieferten, bereits umfangreichen Bibliothek gibt es auf vielen anderen Seiten (z. B. http://www.kicadlib.org/) weitere Bibliotheken zum Download, die einfach integriert werden können.

Für Umsteiger von anderen Programmen sollten sich nach wenigen Stunden bereits die gleichen Ergebnisse erzielen lassen. Beim Erlernen kann das Tutorial von http://www.curiousinventor.com/guides/kicad helfen. Ebenso findet sich hier unter http://www.mikrocontroller.net/articles/KiCAD eine unfangreiche FAQ (und Bibliothekssammlung)

Der Schaltplaneditor von Kicad verfügt über Möglichkeiten hierarchische Schaltpläne anzulegen. Etwas, das man nicht mehr missen möchte, nachdem man einmal damit gearbeitet hat. Obwohl ursprünglich nicht dafür gedacht, lässt sich dieses System nutzen, um aus vorgefertigten Teilschaltplänen einen Hauptschaltplan modular zusammenzusetzten. Eine Anleitung dazu findet sich hier: [[Media:HierarchischeSchaltplaeneAlsBausteineInKicad_RevC_23Dec2013.pdf]]

Kicad liefert eine schöne 3D-Ansicht des fertigen Layouts einschließlich der bestückten Bauteile, so dass man an dieser Stelle schon einmal einen Überblick bekommt, ob vielleicht nicht doch etwas vergessen wurde. Es gibt zwar nicht für alle Bauformen ein 3D-Modell, allerdings lassen sich diese selbst erstellen.

Kicad ist mittlerweile soweit verbreitet, das viele Leiterplattenhersteller die Kicad-Board Daten direkt verarbeiten können.

Kicad enthält eine Autoplacement und eine Autorouterfunktion, die aber leider nicht sehr effizient sind. Ausserdem sind sie schlecht dokumentiert. Es lassen sich aber Netzlisten zum Export in mehrere verschiedene externe Autorouter erzeugen. Desweiteren lässt sich der bekannte Freeroute Autorouter im Netz direkt verwenden. Desweiteren können Netzlisten zum Export in Spice erzeugt werden. Ein weiterer Kritikpunkt wäre, dass die offizielle Symbolbibliothek nur amerikanische, aber keine europäischen Schaltplansymbole enthält. Aber eine aktuelle Version einer europäischen Symbolbibliothek findet sich hier in Mikrocontroller.de unter http://www.mikrocontroller.net/articles/KiCAD#Bibliotheken
unter SymbolsSimilarEN60617+oldDIN617-RevE8.lib
Diese enthält aber nicht nur EN60617 Symbole, sondern auch einige andere Symbole wie Logos für Gefahr, Hochspannung, ESD-Schutz und Dummy Symbole für Platinenumrisse, Fiducials, Messpunkte ec. Eine [http://www.mikrocontroller.net/wikifiles/7/77/Symbols_EN60617_13Mar2013.lib "gereinigte" EN60617 Bibliothek] findet sich am gleichen Ort unter Symbols_EN60617_13Mar2013.lib, zusammen mit einem
[http://www.mikrocontroller.net/wikifiles/e/e6/Symbols_EN60617_13Mar2013.pdf PDF-Katalog der enthaltenen Symbole].

Eagle 6 Boarddateien können in Kicad eingelesen werden. Diese Funktion ist aber noch als experimentell zu bezeichnen.

Das Kicad Packet enthält ausserdem einen Gerberdatenviewer und einen "Leiterplattenrechner" mit dem z.B. Wellenwiderstände, Leiterbahnbreiten und Isolationsabstände bestimmt werden können.

Kicad kann z.Z. Boards mit 16 Kupferlagen und die dazugehörigen Löttstop., Umriss-, Lötpasten-, Kleber-, Silkscreen- ec. Lagen verarbeiten. Die mögliche Leiterpalttengröße liegt über 1x1m. Damit ist eine deutlich größere Fläche als die von Einheitstafeln abgedeckt. Wer Platinen im oder über dem Einheitstafelnformat benötigt, wird Mühe aufwenden müssen, einen Hersteller dafür zu finden.

Die Einarbeitung in Kicad ist vergleichbar mit Eagle. Es hängt vermutlich von den individuellen Denkstrukturen ab, welches Programm man handlicher findet. Ein großer Vorteil sind die Dateiformate, welche alle reiner ASCII-Text sind. Dies macht die Entwicklung von externen Skripten zur Lösung von speziellen Aufgaben sehr leicht. Außerdem können die Dateien deswegen sehr einfach in Versionsverwaltungssystemen wie CVS verwaltet werden, was insbesondere die Entwickler größerer Projekte zu schätzen wissen.
Ein internes Skripting unter Python für KiCad ist in der Entwicklung. z.Z. kann es aber nur für Testing Versionen unter Linux verwendet werden.

== Lochmaster ==

[http://www.abacom-online.de/html/lochmaster.html Lochmaster] ist ein Programm zur Erstellung von Layouts speziell auf [[Lochrasterplatine]]n. Schaltplan und Layout sind ein und das selbe.

== PCB ==

[http://pcb.sourceforge.net/index.html PCB] ist ein freies (open source) Layoutprogramm inklusive Autorouter. Zum Zeichnen der Schaltpläne kann [[Schaltplaneditoren#Gschem|Gschem]] verwendet werden.

PCB wurde ursprünglich für den Atari ST entwickelt und später nach
Unix portiert. PCB läuft meist unter Linux, kann allerdings mit [http://www.cygwin.com/ Cygwin] auch unter Windows betrieben werden.

Als Ausgabeformate stehen [http://de.wikipedia.org/wiki/Postscript Postscript] und Gerber RS-274-X zur Verfügung.

Ein großer Vorteil von PCB ist, dass alle Funktionen auch über
Hotkeys gesteuert werden können, was insbesondere nach längerer Einarbeitungszeit ein großer Gewinn gegenüber manchen Windows-Programmen ist.

Zur Einarbeitung ist es meines Erachtens sehr wichtig, sich das [http://www.geda.seul.org/wiki/geda:gsch2pcb_tutorial Tutorial] durchzulesen. PCB und Gschem sind nicht besonders einfach zu benutzen. Gerade am Anfang, wenn man sich versucht damit einzuarbeiten. Aber wenn man einmal mit dem Werkzeug arbeiten kann, wird man es nicht mehr missen wollen.

PCB bildet zusammen mit Gschem und anderen Programmen das [http://www.mikrocontroller.net/articles/GEDA gEDA] Programmpacket. Hier auf der Mikrocontroller.net Seite finden sich Informationen zu PCB [http://www.mikrocontroller.net/articles/GEDA unter gEDA].

== ProtoCAD ==

[http://protomind.net/page.php?7 ProtoCAD] ist ein Werkzeug, um schnell Schaltpläne zu entwerfen. Es ist für [[Lochrasterplatine]]n entwickelt worden, kann aber auch für andere Methoden genutzt werden. (Java 1.5 kompatibel, Swing GUI, Open Source)

== Pulsonix ==
[http://www.pulsonix.com PULSONIX] ist ein professionelles Schaltplan- und Layout-Werkzeug mit [http://www.pulsonix.com/downloads/datasheets/Pulsonix%20FPGA.pdf integriertem FPGA-Interface] sowie [http://www.pulsonix.com/downloads/datasheets/Pulsonix%20Spice%20V2.0%20UK.pdf integriertem Schaltungsimulator] auf PSpice-Basis.

== QCAD ==

[http://www.ribbonsoft.de/qcad.html QCAD] gibt es in einer lizenzpflichigen und in einer Open Source Community Version. QCAD ist kein ausschliesslicher Schaltungseditor, sondern kann auch für andere 2D Zeichnungen (Konstruktionen etc.) eingesetzt werden.

== Razen PCB ==

[[Datei:Razenpcb.png|miniatur|rechts|Screenshot]]

[http://razencad.com/ Razen CAD] ist zwar noch in der Alpha Phase, aber sieht momentan schon recht vielversprechend aus.
Es setzt auf Mercurial auf und ermöglicht dadurch kolaboratives arbeiten an einem Layout.

== sPlan ==

'''sPlan''' ist ein relativ preiswerter Schaltplaneditor für Windows (95,98,ME,NT,2000,XP)
Infos und eine Demoversion von sPlan gibt es u.a. bei http://www.abacom-online.de/html/splan.html

== TARGET 3001! ==

[[Bild:target3001.png|right|thumb|Screenshot]]

TARGET 3001! für Windows (ME/NT4/2000/XP/Vista/Win7) bietet folgende Funktionen

* Schaltplan
* Bauteilerstellung
* Schaltungssimulation (PSPICE-Syntax)
* Platinen-Layout mit Autoplatzierer
* Autorouter
* Anzeige der Platine in 3D
* Frontplattenentwurf direkt an oder über der Platine

Die Platinen-Layout-Software ist in deutscher, englischer oder französischer Sprache. Es gibt eine für nicht kommerzielle Anwendungen kostenlose Version: TARGET 3001! discover ist beschränkt auf 250 Pins/Pads, 2 Kupferlagen
und 30 Signale sind simulierbar, die Fläche ist unbeschränkt (1,2m x 1,2m).

Auf der c't 11/07 CD ist eine SE Version von TARGET 3001! verfügbar welche 400 Pins/Pads verarbeiten kann.

Die PCB-Pool Edition hat keine Beschränkungen, speichert aber die Layouts in einem von normalen Target Versionen nicht lesbaren Format. Diese Layouts können dann allerdings nur zum selbst Ätzen ausgedruckt werden oder vom PCB-POOL® produziert werden.

Links:
* [http://server.ibfriedrich.com/wiki/ibfwikide Target3001 Homepage]
* [http://www.pcb-pool.com/ppde/service_downloads.html Target3001 PCB-Pool-Edition]

TARGET 3001! bietet ein typisches Windows Look-And-Feel. Eine einfache Einführung findet sich '''[http://server.ibfriedrich.com/wiki/ibfwikide/index.php?title=Kurzeinführung2 hier]'''. Wer sich schon mit Eagle auskennt, kann auch '''[http://server.ibfriedrich.com/wiki/ibfwikide/index.php?title=Eagle hier]''' schauen. Es gibt kostenlosen direkten Service durch den Hersteller telefonisch oder per E-Mail auch für Einsteiger oder Demo-User.

== TinyCAD ==

'''TinyCAD''' ist ein weiterer ''Open Source'' Schaltplaneditor für Windows. Mehr Infos gibt es auf der [http://tinycad.sourceforge.net Projektseite]. TinyCAD kann z. B. mit VeeCAD (s.u.) kombiniert werden.

== VeeCAD ==

[http://veecad.com/ VeeCAD] Stripboard Layout Editor ist ein Werkzeug, um [[Lochrasterplatine]]n zu entwerfen. VeeCAD ist als kommerzielle Version und als eingeschränkte Freiversion erhältlich.

== ZenitPCB Suite ==

[http://www.zenitpcb.com/eng/IndexEng.html ZenitPCB Suite] is directed to all those people who want to make printed circuit board for hobby, or to student and academics from universities or high schools, who want to create their own pcb with a professional approach and particularly without having to pay for expensive licenses. ZenitPCB Layout (part of the ZenitPCB Suite) is completely freeware for personal or semi-professional use, limited to [http://www.zenitpcb.com/images/MainBoard_01_01.gif 800 pins]. (Windows XP, Vista)

Übersetzung: ZenitPCB richtet sich an all diejenigen, welche fürs Hobby, Schule, Studium etc professionelle PCBs erstellen möchten, ohne viel Geld für Lizenzen ausgeben zu müssen. ZenitPCb ist in der eingeschränkten Version mit 800 Pins für den semi-professionellen und privaten Gebrauch kostenfrei benutzbar.

== Siehe auch ==

* [[Schaltungssimulation]]
* [[Dos and don'ts - Platinenlayout]]
* [[Lochrasterplatine]]

[[Kategorie:Schaltplaneditoren| ]]
[[Kategorie:Listen]]

Operationsverstärker-Grundschaltungen

2014-02-20T11:07:22Z

Jonas k: Änderung 81701 von 91.49.236.189 (Diskussion) rückgängig gemacht.

== Idealisiertes Modell eines OPV==

=== Anschlüsse ===
Ein Operationsverstärker hat zwei Eingänge (+) und (-) und einen Ausgang
(UA). Außerdem verfügt er über eine positive und eine negative
Spannungsversorgung (V+) und (V-).

=== Spannungsversorgungen ===
Die Spannungsversorgungen sollen zunächst nicht interessieren. Sie
werden in Schaltungen oft nicht eingezeichnet.
In der Praxis ist es jedoch wichtig zu wissen, dass die Ausgangsspannung immer zwischen (V+) und (V-) liegt. Die Ausgangsspannung des OPV kommt schließlich dadurch zustande, dass der Ausgang über einen Transistor mehr oder weniger hochohmig mit den beiden Versorgungsspannungen verbunden wird.

Wenn man einen OPV also mit +5V versorgt, so kann der OPV im besten Fall am Ausgang +5V erzeugen. Man würde in diesem Fall von einem "Rail-to-Rail" Operationsverstärker sprechen.
Bei vielen Operationsverstärkern ist die maximal mögliche Ausgangsspannung geringer als die Versorgungsspannung. Ein mit +5V Spannungsversorgung beschalteter OPV kann dann beispielsweise nur +4V Ausgangsspannung erzeugen.

| \
| \
-- | - \
| \_______
| /
-- | + /
| /
| /

=== Ausgang ===
Der Ausgang des OPV ist eine ideale Spannungsquelle. Das bedeutet, dass die
Ausgangsspannung unabhängig davon ist, was ausgangsseitig an den OPV
angeschlossen wird.
In der Praxis gilt dieses Modell häufig nur bei "sinnvollen Anwendungen". So ist beispielsweise der Ausgangsstrom des OPV nach oben begrenzt (typischerweise im mA-Bereich), und manche OPV schwingen sehr leicht, wenn man sie kapazitiv belastet.

=== Eingänge ===
Die Eingänge eines OPV sind hochohmig, d. h., es handelt sich nur um "Messfühler", die keinen Strom führen.
Achtung: Die Eingangsschutzbeschaltung (Dioden von GND und gegen VCC) bei manchen OPVs kann jedoch dazu führen, dass Strom in den Eingang fliesst, wenn dessen Betriebsspannung z.B. abgeschaltet ist.

=== Funktionsweise ===
Der OPV mißt zu jeder Zeit die Differenz <math>U_D = U(+) - U(-)</math> der
Eingangsspannungen.

Ist die Spannung an (+) größer als an (-), so erhöht der OPV die
Ausgangsspannung.
Ist die Spannung an (+) niedriger als an (-), so vermindert der OPV die
Ausgangsspannung.

Das Ergebnis dieses Vorgangs wird häufig über die Gleichung:

<math>U_a = v \cdot U_D</math>

beschrieben, wobei <math>v</math> eine sehr große Zahl (10^4...10^6) ist.

Mit Hilfe der beschriebenen Funktionsweise lassen sich alle grundlegenden Schaltungen herleiten.

=== Beispiel ===

Betrachtet wird die invertierende Grundschaltung nach Abbildung a) im Abschnitt "Verstärkergrundschaltungen".

Für die Pfeilrichtungen der Spannungen und Ströme gilt:

<math>U_e</math>: von oben nach unten

<math>I_{R3}</math>: von links nach rechts

Die Spannung am (+)Eingang ist gleich Null. Die Spannung am (-)Eingang wird durch die Spannungsquelle <math>U_e</math> und durch die im OPV befindliche und mit dem Ausgang verbundene Spannungsquelle des OPV manipuliert.

* Ist die Spannung am (-)Eingang negativ, so erhöht der Operationsverstärker die Ausgangsspannung. Dadurch wird auch die Spannung am (-)Eingang positiver. Und zwar so lange, bis die Spannung am (-)Eingang gleich groß ist, wie die Spannung am (+)Eingang, also U(-)=0V.
* Ist die Spannung am (-)Eingang positiv, so vermindert der Operationsverstärker die Ausgangsspannung. Dadurch wird auch die Spannung am (-)Eingang negativer. Und zwar so lange, bis die Spannung am (-)Eingang gleich groß ist, wie die Spannung am (+)Eingang, also U(-)=0V.

Der Operationsverstärker wird also die Spannungen an (+) und (-)
angleichen. Das passiert immer dann, wenn der Ausgang mit dem (-)Eingang
verbunden ist. Man nennt das Prinzip "Gegenkopplung". Auf diese Art und
Weise funktionieren alle analogen OPV-Schaltungen.

Da an (+) Massepotential anliegt, wird somit auch (-) daran angeglichen, und so liegt an <math>R_3</math> die Spannung <math>U_e</math> an. Daher gilt:
<math>I_{R3}=\frac{U_e}{R_3}.</math>

Da der (-)Eingang hochohmig ist, fließt <math>I_{R3}</math> über <math>R_4</math> weiter zum OPV-Ausgang.

Ua ist die Spannung vom Ausgang zur (virtuellen) Masse am (-)Eingang.
(--> Pfeil einzeichnen und klarmachen, daß es egal ist, ob der Pfeil vom
Ausgang zur Masse geht oder vom Ausgang "entgegen der Stromrichtung" zur
virtuellen Masse an (-)!)

Mit Hilfe von <math>I_{R3}=\frac{U_e}{R_3}</math> ergibt sich:

<math>U_a = -R_4 \cdot I_{R3} = -{{R_4} \over {R_3}} \cdot U_e.</math>

Die Energie für den Stromtransport über <math>R_4</math> stammt vom OPV! Sobald die Ladungen ausgehend von der Spannungsquelle <math>U_e</math> die virtuelle Masse an (-) erreicht haben, hat <math>U_e</math> seine gesamte Energie abgegeben.

== Reale OPs / Kennwerte ==
Abweichend vom idealen OP besitzen reale OPs diverse Einschränkungen und Kennwerte, die sie für verschiedene Einsätze mehr oder weniger prädestinieren.

=== Leerlaufverstärkung ===
Die Leerlaufverstärkung gibt an, wie stark sich das Ausgangssignal i.A. der Änderung eines Eingangsignals statisch ändert, bzw nach dem Einschwingen erreichen könnte, wenn es nicht durch die Betriebsgrenzen limitiert wäre.

=== Anstiegszeit ===
Bestimmend für die dynamische Änderung des Signal ist wiederum die slew rate, die wesentlich das AC-Verhalten bestimmt.

=== Frequenz-Bandbreiteprodukt ===

=== Gleichtaktverstärkung ===
Infolge des inhomogenen Aufbaus der internen Verstärkerstufen werden die beiden Eingangssignale nicht exakt gleich verstärkt, was in einen Gleichanteil und einen Differenzanteil aufgeteilt werden kann. Der nicht erwünschte Gleichtakt (engl. ''common mode'') ist dabei ein Maß für die Qualität des OP.

== Verstärkergrundschaltungen ==
=== Grundbeschaltung mit Berechnung ===
[[Bild:Op-verstaerker-a.png]] [[Bild:Op-verstaerker-b.png]]

In a) und b) verwenden wir den OP als Verstärker und nutzen hier die Möglichkeit der Gegenkopplung, um definierte Verstärkungen zu erhalten. Wir gehen wieder davon aus, dass der OP ein ideales Bauteil ist und daher seine Leerlaufverstärkung unendlich ist. Ebenso betrachten wir den Eingangswiderstand als unendlich.

In a) ist ein invertierender Verstärker mit einem OP dargestellt. Durch die Widerstände R3 und R4 wird die Verstärkung bestimmt:

:<math>V = \frac{U_a}{U_e} = -\frac{R_4}{R_3}</math>

Das Verhältnis der beiden Widerstände bestimmt also die Verstärkung und somit die Ausgangsspannung:

:<math>U_a = -\frac{R_4}{R_3} \cdot U_e </math>

oder auch

:<math>U_a = V \cdot U_e</math>

Das negative Vorzeichen drückt aus, dass es sich um einen invertierenden Verstärker handelt.

Beim nichtinvertierenden Verstärker b) finden wir auch eine Rückkopplung über R6 zum invertierenden Eingang des OP. Die Verstärkung wird durch das Gegenkopplungsnetzwerk R6 und R7 bestimmt. Hier ist:

:<math>V = 1 + \frac{R6}{R7}</math>

Eine Verstärkung von 1 ist sinnvoll, wenn eingangsseitig eine Spannungsquelle mit hohem Innenwiderstand verwendet wird. Für <math>\frac{R6}{R7} \to 0</math> heißt die Schaltung "Spannungsfolger".

Kleinere Werte als 1 lassen sich nicht realisieren. Die Ausgangsspannung errechnet sich also so:

:<math>U_a = U_e \cdot \left (1 + \frac{R_6}{R_7}\right )</math>

Beispiel: Eine Eingangsspannung von 0,5 V soll auf den Wert 5 V verstärkt werden, es ist also eine Verstärkung V von 10 benötigt. R7 ist mit 10 kΩ vorgegeben. Also ist das Verhältnis

:<math>\frac{R_6}{R_7} = V - 1</math>

Bei einem Wert von 10 kΩ für R7 errechnet sich R6 zu

:<math>
R6 = (V - 1) \cdot R7
= (10 - 1) \cdot 10\,\mathrm{k\Omega}
= 90\,\mathrm{k\Omega}
</math>

Die Ausgangsspannung Ua wird also:

:<math>
U_a = U_e \cdot \left (1 + \frac{R_6}{R_7}\right )
= 0,5\,\mathrm{V} \cdot \left (1 + \frac{90\,\mathrm{k\Omega}}{10\,\mathrm{k\Omega}}\right)
= 5\,\mathrm{V}
</math>

=== Nichtinvertierender Verstärker mit Offset ===
Eine Abwandlung des nichtinvertierenden Verstärkers erlaubt es, einen konstanten Offset vorzugeben. D.h. von der zu verstärkenden Eingangsspannung U(e) wird eine konstante Spannung U(o) abgezogen und die Differenz verstärkt. Auf der Ausgangsspannung U(a) findet sich die Offsetspannung U(o) allerdings wieder.
[[Bild:Op-verstaerker-offset.png]]

Es gilt:

Offsetspannung:
:<math>
U_o = U_V \cdot \frac{R2}{R1 + R2}
</math>
mit U(V) = Versorgungsspannung an R1

Verstärkung:
:<math>
V = 1 + \frac{R3}{\frac{R1 \cdot R2}{R1 + R2}}
</math>

Ausgangsspannung:
:<math>
U_a = (U_e - U_o) \cdot V + U_o
</math>

Der Vorteil dieser Schaltung ist, daß nur die Differenz verstärkt wird. Damit kann eine größere Verstärkung gewählt werden. Zu berücksichtigen ist dabei, daß die Ausgangsspannung U(a) um die Offsetspannung U(o) überlagert ist.

=== Spannungsfolger (Impedanzwandler) ===

[[Bild:Op-spannungsfolger1.png]]

Eine Abart des nichtinvertierenden Verstärkers stellt der Spannungsfolger dar. Beim nichtinvertierenden Verstärker errechnet sich die Ausgangsspannung aus:

:<math>U_a = U_e \cdot \left (1 + \frac{R_2}{R_1}\right )</math>

Wenn wir R2 auf 0Ω (mit R1 > 0) oder R1 auf unendlich (mit R2 < ∞) ändern, erhalten wir daher:

:<math>V = 1 + \frac{R_2}{R_1} = 1</math>

Ein Spannungsfolger hat also eine Verstärkung V von 1.

Umgezeichnet sieht die Schaltung so aus:

[[Bild:Op-spannungsfolger2.png]]

Was soll das nun? Wir nutzen die Eigenschaft, dass ein idealer OP einen unendlichen Eingangswiderstand und einen Ausgangswiderstand von 0Ω hat. Real sieht das natürlich anders aus: so liegt der Eingangswiderstand Re bei normalen OPs in der Größenordnung von 1MOhm bis <math>10^{15} \Omega</math>, der Ausgangswiderstand Ra im Bereich 20Ω bis 1kOhm. Deshalb spricht man bei dieser Schaltung von einem Impedanzwandler. Eine solche Schaltung kann also aus einer relativ hochohmigen Spannungsquelle eine niederohmige, durch Folgeschaltungen belastbare Spannungsquelle machen.

[[Bild:Op-spannungsfolger3.png|left]]

In dem nebenstehenden Beispiel ist eine einfache Möglichkeit zur Erzeugung einer Referenzspannung gezeigt. Es kommt eine normale Stabilisierungsschaltung mit einer Zenerdiode zur Anwendung, die aber nicht mehr die schlechten Eigenschaften der Standardbeschaltung mit lediglich Widerstand und Zenerdiode hat. Bei einer Zenerdiode hängt die genaue Spannung davon ab, welcher Strom durch sie fliesst. Dieser Strom (und damit auch die Höhe der Zenerspannung) würde sich aber ändern, wenn ein Verbraucher die Zenerdiode direkt mit seinem Stromfluss belasten würde. Als Folge davon würde die Spannungslage der Zenerdiode je nach Verbraucher leicht schwanken. Durch den Spannungsfolger wird das verhindert, weil der jetzt den vom Verbraucher gezogenen Strom bereitstellt.

{{Clear}}

[[Bild:Op-spannungsfolger4.png|left]]

Eine weitere Anwendungsmöglichkeit wäre das hochohmige Auskoppeln einer Brückenspannung. Die Brückenschaltung selbst wird durch Folgeschaltungen nicht mehr belastet, alle anderen Eigenschaften bleiben erhalten.

{{Clear}}

=== Der Komparator ===

[[Bild:Op-komp-a.png]] [[Bild:Op-komp-b.png]]

In der einfachsten Beschaltung des Operationsverstärkers erhält man einen Komparator. Es fällt auf, dass kein Gegenkopplungsnetzwerk vorhanden ist. Der OP arbeitet daher mit seiner vollen Leerlaufverstärkung Vo. Dies bedeutet, dass bereits eine kleine Eingangsspannung genügt, um den OP in die Begrenzung zu treiben. Das heißt, die Ausgangsspannung Ua wird annähernd die Betriebsspannung erreichen.

Beim Komparator gibt es zwei Möglichkeiten der Beschaltung: die invertierende nach a) und die nichtinvertierende Beschaltung nach b).

'''Berechnungsbeispiel für Schaltung b)'''

Angenommen die Leerlaufverstärkung Vo von 40000 und eine Eingangsspannung von 0,1 Volt. Die Betriebsspannungen Vcc und Vee legen wir auf +/- 24 V fest. Damit ergibt sich theoretisch für Ua:

:<math>U_a = V_0 \cdot U_e = 40000 \cdot 0,1\,\mathrm{V} = 4000\,\mathrm{V}</math>

Das ist natürlich ein unrealistischer Wert, da Ua nicht höher sein kann als die Betriebsspannung. Also anders ausgedrückt: Bei welcher Spannung Ue erreicht der OP seine Aussteuerungsgrenze?

:<math>U_e = V_{cc} / V_0 = 24\,\mathrm{V} / 40000 = 0,6\,\mathrm{mV}</math>

Das bedeutet, dass eine Spannung von 0,6 mV ausreicht um den Komparator in die Begrenzung zu treiben.

Das gleiche gilt auch für den invertierenden Komparator, allerdings wird hier der OP in die negative Begrenzung gebracht.

:<math>-U_a = V_0 \cdot U_e</math>

So hat der Komparator nun einen einstellbaren Schaltpunkt.

[[Bild:Op-komp-c.PNG]]

=== Der Addierer (Summierverstärker) ===

[[Bild:Op-addierer.png]]

Ein als invertierender Verstärker beschalteter OP lässt sich so beschalten, dass ein Summensignal aus den Eingangsspannungen gebildet wird. Um die Funktion deutlich zu machen, ist eine Betrachtung der einzelnen Ströme nötig.

In einem invertierenden Verstärker wird sich die Ausgangsspannung immer so einstellen, dass der invertierende Eingang Massepotential hat. Die virtuelle Masse (VM) unterscheidet sich von einer "normalen" Masse dadurch, dass das Potential durch einen Regelungsvorgang zustande kommt.
An der virtuellen Masse (VM) gilt die Knotenpunktregel, wonach die Summe der zufließenden Ströme gleich der Summe der abfließenden Ströme ist.

:<math>I_1 + I_2 = -I_3</math>

Sofern <math>U_{e1}</math> und <math>U_{e2}</math> bekannt sind, lässt sich die Gleichung umformen in:

:<math>\frac{U_{e1}}{R_1} + \frac{U_{e2}}{R_2} = -\frac{U_a}{R_3}</math>

Nach Ua aufgelöst ergibt sich:

:<math>-U_a = \left (U_{e1} \cdot \frac{R_3}{R_1}\right ) + \left (U_{e2} \cdot \frac{R_3}{R_2}\right ) + ... + \left (U_{en} \cdot \frac{R_3}{R_n}\right )</math>

Einen Sonderfall gibt es, wenn die Widerstände R1 und R2 gleich sind. Dann gilt

:<math>R_1 = R_2 = R_x</math>

und damit

:<math>-U_a = \frac{R_3}{R_x} \cdot (U_{e1} + U_{e2})</math>.

=== Der Subtrahierer (Differenzverstärker) ===

[[Bild:Op-subtrahierer.png]]

Ein Subtrahierer ist die Zusammenschaltung eines invertierenden und eines nichtinvertierenden Verstärkers. Schliessen wir Punkt Ue1 nach Masse kurz und steuern Ue2 an, arbeitet die Schaltung als nichtinvertierender Verstärker. Wird Ue2 nach Masse verbunden und Ue1 angesteuert, verhält sich die Schaltung als invertierender Verstärker (R7 vorerst nicht beachten).

Für den 1. Fall gilt:

:<math>U_a = U_{e2} \cdot \left (1 + \frac{R_6}{R_4}\right )</math>

Für den 2. Fall:

:<math>U_a = -U_{e1} \cdot \frac{R_6}{R_4}</math>

Der dritte Fall ist die Ansteuerung beider Eingänge:

:<math>U_a = -U_{e1} \cdot \frac{R_6}{R_4} + U_{e_2} \cdot \left (1 + \frac{R_6}{R_4}\right )</math>

Diese Schaltung ist gut für eine Erklärung, praktisch aber taugt sie nichts. Denn liegen an den Eingängen gleiche Spannungen an, ist die Ausgangsspannung nicht 0, wie eigentlich zu vermuten wäre. Deshalb ändern wir die Schaltung und fügen R7 ein. Jetzt stellt sich am Punkt + des OPs die Spannung

:<math>U_{e2+} = U_{e2} \cdot \frac{R_7}{R_5 + R_7}</math>

ein. Wenn wir das berücksichtigen, erhalten wir endlich einen richtigen Subtrahierer:

:<math>U_a = U_{e2} \cdot \left (1 + \frac{R_6}{R_4}\right ) \cdot \frac{R_7}{R_5 + R_7} - \frac{R_6}{R_4} \cdot U_{e1}</math>

Dies gilt für alle Subtrahierer, obwohl es natürlich auch hier wieder zwei Sonderfälle gibt; nämlich a) wenn alle Gegenkopplungswiderstände gleich sind:

:<math>R_6 = R_7 = R_4 = R_5</math>

dann ist

:<math>U_a = U_{e2} - U_{e1}</math>

oder b) wenn die Widerstandsverhältnisse gleich sind :

:<math>\frac{R_6}{R_4} = \frac{R_7}{R_5}</math>

Dann ergibt sich für Ua:

:<math>U_a = \left (U_{e2} \cdot \frac{R_6}{R_4}\right ) - \left (U_{e1} \cdot \frac{R_6}{R_4}\right )</math>

oder noch einfacher:

:<math>U_a = (U_{e2} - U_{e1}) \cdot \frac{R_6}{R_4}</math>

=== Addierer/Subtrahierer mit unterschiedlichen Faktoren ===
Legt man nicht den + sondern den - Eingang des Operationsverstärkers als Bezugspunkt zur Masse mit einem Widerstand fest, übernimmt der Vorwiderstand vom - Eingang, R4 die Aufgabe von R5.

[[Bild:Op-addsub.png]]

Hier die Schaltung die addieren und subtrahieren kann, mit unterschiedlichen Faktoren.
Sie kann verwendet werden für Aufgaben wie: Gesucht ist eine Schaltung, die aus 0...2.56 V eine Spannung von -10V...10V macht. Für dieses Beispiel wird hier die Dimensionierung durchgeführt:

{| class="wikitable" style="text-align: left"
|'''Ue1 = 5V'''
|Einfach festgelegt, muss nur ein positiver Wert sein
|-
|'''R6 = 200k'''
|Einfach festgelegt, könnte auch 100k oder 500k sein
|-
|Ue2i = 0V, '''Uai = -10V'''
|gewählter momentaner ''Zustand 1'', Ue2 = 0V ist günstig für Berechnung, Ua ist die dazupassende Ausgangsspannung
|-
|'''Ue2ii = 2.56V''', '''Uaii = 10V'''
|gewählter beliebiger ''Zustand 2''
|-
|Um = Ue2
|Gleichgewicht am Eingang
|-
|Ia + Ib = Ic
|In den Eingang fließt "kein" Strom
|-
|(Ua-Ue2)/R6 + (Ue1-Ue2)/R4 = Ue2/Rc
|Gleichung mit den Unbekannten R4 und Rc
|-
|(Uai-Ue2i)/R6 + (Ue1-Ue2i)/R4 = Ue2i/Rc
|Variablen für ''Zustand 1'' eingesetzt, bildet 1. Gleichung
|-
|(Uaii-Ue2ii)/R6 + (Ue1-Ue2ii)/R4 = Ue2ii/Rc
|Variablen für ''Zustand 2'' eingesetzt, bildet 2. Gleichung
|-
|<math>R4=-\frac{R6*U_{e1}}{U_{ai}}</math>
|2 Gleichungen mit 2 Unbekannten, Lösung durch Umformen der 1. Gleichung nach R4 und einsetzen von Ue2i=0 (freundlicherweise fällt die 2. Unbekannte dabei raus)
|-
|'''R4 = 100k'''
|restliche Werte eingesetzt
|-
|<math>Rc=\frac{R6*U_{e1}*U_{e2ii}}{U_{aii}*U_{e1}-U_{ai}*(U_{e1}-U_{e2ii})-U_{e1}*U_{e2ii}}</math>
|Ergebnis für R4 in die 2. Gleichung einsetzen und Umformen nach Rc
|-
|'''Rc = 41.6k'''
|Werte eingesetzt
|}

=== Der Instrumenten-Verstärker ===

[[Bild:Instrument.png]]

Ein Nachteil des Subtrahierer ist sein geringer Eingangswiderstand. Um den nahezu unendlichen Eingangswiderstand des verwendeten Operationsverstärkers zu erreichen, kann man einfach vor beide Eingänge je einen Impedanzwandler vorschalten.
Die hier beschriebene Schaltung ist um drei Widerstände erweitert und ermöglicht die Einstellung der Differenz-Verstärkung über nur einen Widerstand, nämlich R2.

Am invertierenden Eingang von IC1A gilt (Knotenregel):

:<math>\frac{U_{a1}-U_{e1}}{R_1}-\frac{U_{e1}-U_{e2}}{R_2}=0</math>

Am invertierenden Eingang von IC1C gilt (Knotenregel):

:<math>\frac{U_{a2}-U_{e2}}{R_1}+\frac{U_{e1}-U_{e2}}{R_2}=0</math>

Subtrahiert man die beiden Gleichungen voneinander, erhält man:

:<math>U_{a2}-U_{a1}=(U_{e2}-U_{e1})\cdot\left (1+\frac{2\cdot R_1}{R_2}\right )</math>

Letztere Differenz ist die Eingangsspannung eines normalen Subtrahierers mit der Verstärkung 1.

Also ergibt sich als Ausgangsspannung:

:<math>U_a=(U_{e2}-U_{e1}) \cdot \left (1+\frac{2\cdot R_1}{R_2}\right )</math>

Die Differenzverstärkung beträgt demnach:

:<math>V=\left (1+\frac{2\cdot R_1}{R_2} \right )</math>

Anwendung: Auswertung von Brückenschaltungen, wie Drucksensoren oder Dehnungsmessstreifen, die durch den Eingangswiderstand der Messschaltung nicht belastet werden dürfen. 
Instrumenten-Verstärker kann man auch fertig kaufen. Im INA102 ist die komplette Schaltung integriert. Für R2 sind 3 verschiedene Werte eingebaut, die bei passender Verschaltung eine Verstärkung von 1, 10, 100 oder 1000 ermöglichen.

=== Der Multiplizierer (Mischer) ===

=== Der Logarithmierer ===
Logarithmierer werden mit der Kennlinie einer Diode konstruiert, die einen eingeprägten Strom in eine Spannung übersetzt.

= Spannungsversorgung und Beschaltung =

== Betrieb mit einfacher Versorgungsspannung ==

Häufig möchte man Wechselspannung (z. B. Audiosignale) die auch negative Spannungen enthält mit einem Opamp verstärken, hat aber nur eine einfache Versorgungsspannung, eine positive in Bezug zu Masse, zur Verfügung. Dafür bieten sich folgende Schaltungen an, die in der Literatur leider häufig vernachlässigt werden.

=== Nichtinvertierender Verstärker ===

[[Bild: Ss_opamp1.png]]

Der positive Eingang wird mit einem Spannungsteiler (R3 und R5) auf die halbe Betriebsspannung gelegt. Dieser Spannung wird dann die zu verstärkende Eingangswechselspannung überlagert. Mit den Kondensatoren am Eingang (C1) und am Ausgang (C2) wird der Gleichspannungsanteil abgekoppelt.

Die Verstärkung ist in diesem Beispiel für Wechselspannung 11 (Formel wie oben), für Gleichspannung aber 1, da C4 für Gleichspannung einen unendlichen Widerstand darstellt. C3 sollte dorthin gehen, wo das Eingangssignal seinen Bezugspunkt hat, also die Abschirmung der Cinch-Buchse, während R5 dorthin geht, wo der Operationsverstärker seine negative Versorgungsspannung her bekommt, falls das nicht die gleichen Potentiale, hier GND, sein sollten.

=== Invertierender Verstärker ===

Das Prinzip funktioniert analog auch für die invertierende Beschaltung:

[[Bild: Ss_opamp2.png]]

= Kaufempfehlung =
LM 158/258/358 2 OPs in einem Gehäuse Preis ca. 0,30€.

Siehe auch [[Standardbauelemente#Operationsverst.C3.A4rker|Standardbauelemente - Operationsverstärker]].

Wer Audio OpAmps sucht - tangentsoft.net hat mal welche unter die Lupe genommen: [http://www.tangentsoft.net/audio/opamps.html Notes on Audio OpAmps]

= Weblinks =
*[http://www.eetkorea.com/ARTICLES/2003SEP/A/2003SEP19_AMD_AN07.PDF Op Amp Circuit Collection] - National Semiconductor Application Note 31 mit vielen weiteren OP-Schaltungen
*[http://www-s.ti.com/sc/psheets/slod006b/slod006b.pdf Op Amps for Everyone] - englischsprachiges, sehr umfangreiches Dokument zu OPV und deren Anwendung
* [http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0209092.htm Operationsverstärker im ElKo]
*[http://www.inf.fu-berlin.de/lehre/WS00/peg/folien/Peg_v7a.pdf OP Teil 1], [http://www.inf.fu-berlin.de/lehre/WS00/peg/folien/Peg_v7b.pdf OP Teil 2] - OP-Schaltungen (deutsch)
*[http://www.blecken.de/download/opverst.zip Schaltungstechnik mit Operationsverstärkern] - Prof. K. Blecken, Skript zur Vorlesung (deutsch, *.doc-Format)
* [http://www.roboternetz.de/wissen/index.php/Operationsverst%C3%A4rker RN-Wissen Operationsverstärker]
* [http://www.national.com/AU/design/0,4706,268_0_,00.html Online Seminar] von National Semiconductor
* [http://www.franzis.de/elo-das-magazin/grundlagen-und-ausbildung/operationsverstaerker/der-operationsverstaerker ELO-Online-Magazin, Franzis-Verlag], [http://www.franzis.de/online-shop/elektronik/lernpakete-elektronik/lernpaket-elektronik-mit-ics Lernpaket Elektronik mit ICs] "Elektronische Experimente mit integriertem Schaltkreis", Kasten mit Steckbrett/Bauelementen (ca. 40EUR),
* [[Schmitt-Trigger]]
* [[Aktiver RC-Bandpass|Aktiver RC-Bandpass auf Operationsverstärker-Basis]]
* [http://sound.westhost.com/appnotes/an001.htm Präzisionsgleichrichter], engl.
* [http://www.elektronikwissen.net/opamp/9-opamp-wissen.html OpAmp Praxis], Praktikertipps + schwingende Operationsverstärker in den Griff bekommen

[[Category:Grundlagen]]
[[Category:Bauteile]]

Abtasttheorem

2014-02-16T17:59:45Z

Jonas k:

Das sogenannte 'Abtasttheorem' von Nyquist und Shannon beschreibt die Tatsache, dass sich ein beliebig geformtes analoges Signal immer dann exakt wiederherstellen lässt, wenn die Abtastfrequenz beim Digitalisieren - und damit die Dichte der Stützpunkte - mehr als doppelt so hoch ist wie die höchste im Signal enthaltene Frequenz.

Dies lässt sich dadurch erklären, dass beim späteren Rekonstruieren (z. B. Digital-Analog-Wandlung) ein ideales Tiefpassfilter einen oberwellenfreien Sinus zwischen den Stützstellen generieren kann. So ist es möglich, mit 2 Stützstellen eine Periode auszugeben. Die ausgegebene Frequenz ist also halb so groß wie die Abtastfrequenz.

Höhere Frequenzen, die im Ursprungssignal enthalten waren, können nicht wieder hergestellt werden. Im Gegenteil: Sie werden unterabgetastet und verursachen beim Digitalisieren sogenannte Aliasing-Fehler, die bei der Rekonstruktion zu ebenfalls falschen Amplitudenverläufen des erzeugten Signals führen.

Ein Beispiel für Aliasing: Wenn das abgetastete Signal genau die Abtastfrequenz enthält, wird in jedem Messpunkt immer derselbe Wert gemessen. Somit ist das gemessene Signal nicht von einer Gleichspannung unterscheidbar.

Ebenso ist festzustellen, dass aufgrund der Unzulänglichkeiten realer [[Filter]] die theoretisch exakt mögliche Rekonstruktion des Signals in der Praxis nicht gelingt. Bei der künstlichen Erzeugung von Sinuswellen z.B., wie bei der [[DDS]], liegen mathematisch exakte Amplitudenwerte vor, dennoch kommt man mit den generierten Sinuswellen praktisch nur bis an 70%-80% der halben Abtastfrequenz heran. Das liegt einfach daran, dass ein realer analoger Filter nicht unendlich steil sein kann und einen gewissen Bereich braucht, um den Sperrbereich zu erreichen.

Daher muss je nach Qualitätsanspruch sowohl bei der Digitalisierung als auch der Rekonstruktion des Signals mit deutlich höheren Abtastfrequenzen gearbeitet werden.

In der Audiotechnik wird daher statt mit 44,1kHz inzwischen mit 384kHz gearbeitet. Das Sampeln geschieht mit 96kHz oder 192kHz bei zusätzlicher [[Oversampling|Überabtastung]].

[[Kategorie:Signalgeneratoren]]
[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Datenübertragung]]
[[Kategorie:Signalverarbeitung]]

RGB LED-Matrizen

2014-02-16T15:54:20Z

Jonas k: /* Ansteuerung */

''von Torsten Crull und anderen''

Das Seite ist aus dem Forumsbeitrag [http://www.mikrocontroller.net/topic/300432|Forumsbeitrag "Projektidee "RGB-LED-Matrix"] entstanden, hier können auch gern Fragen und weitere Anregungen gepostet werden.

=Kurzbeschreibung=

Die Grundidee: Aus anreihbaren Kacheln mit LED-Matrizen lassen sich beliebig Laufschriften, sowie Beleuchtungs- und Display-Flächen oder andere Anordnungen zusammenstellen.

=Konzepte=

Es wurden drei verschiedene Konzepte diskutiert

* Matrix-Anordnung mit Konstantstom-LED-Treibern (Linear-Regler)
* Reihen mit WS2812 LEDs mit integriertem Konstantstom-LED-Treiber (Linear-Regler)
* Verwendung von getakteten Stromreglern

==Matrix-Anordnung==

Matrix-Anordnung sind im Artikel [[LED-Matrix]] erläutert. Bei RGB-LEDs ist lediglich zu beachten, dass pro RGB-Pixel drei Matrix-Kreuzungspunkte benötigt werden.

Eine Liste mit Konstantstom-LED-Treiber gibt es ebenfalls im Artikel [[LED-Matrix]].

Es hat sich gezeigt, dass sich eine Eigenentwicklung von Platinen mit RGB-LED-Matrizen nur bedingt lohnt:
* Es gibt fertige passive Matrix-Module, z.B. das "RGB LED Panel 6x6cm für Rainbowduino" ab ca. 4€ mit 8 x 8 = 64 LEDs (Foto folgt).
* Es gibt fertige Matrix-Module mit Konstantstom-LED-Treibern mit 16x16 .. 32x32 Pixeln

Damit die LEDs auf ihre maximale Helligkeit erreichen, muss der maximal zulässige Strom des Konstantstom-LED-Treibers um den Faktor der Zeilenzahl höher sein als der Nennstrom der LED. Bei typischen 20mA pro LED und 8 einer Matrix mit 8 Zeilen ergeben sich 8 * 20mA = 160mA.

Kann der Konstantstom-LED-Treiber diesen Strom nicht liefern, muss man entweder die Anzahl der Zeilen verringern oder mit der geringeren Leuchtkraft der LED leben.

Das Prinzip funktioniert nur bei LEDs, die bei 20mA genau so hell leuchten, wie bei 12,5% Pulsweite mit 160mA. Mei LEDs mit 20mA Nennstrom ist dies i.d.R. der Fall, bei High-Power-LEDs ist das z.T. nicht der Fall, aber hier lohnen sich u.U. getaktete Stromreglern (s.u.)

===Ansteuerung===

Je nach LED-Treiber erfolgt die Ansteuerung sehr unterschiedlich. Allgemein gilt: Wenn die Schieberegister aus einen Mikrocontroller beschrieben werden, dürfen niemals Interrupts erlaubt werden, da sich dadurch Helligkeitsschwankungen ergeben. Bei Bedarf kann man natürlich konstante regelmäßige Zeitscheiben für andere Aufgaben vorhalten, wenn sie die Helligkeit nicht ungleichmäßig beeinflussen.

'''Der FD9802C'''

Der Baustein FD9802C wird vornehmlich in den in China produzierten Modulen verwendet. Dieser IC ist im Prinzip ein einfaches Schieberegister mit Konstantstom-Ausgängen. Um verschiedene Helligkeiten zu erzeugen, muss die Matrix sehr oft neu aufgebaut werden. Für 256 Helligkeitsstufen und 512 RGB-LEDs ergeben sich 512 x 3 x 256 = 39 3216 Schieberegister-Takte, bis das nächste Bild aufgebaut werden kann.

In den Chinesischen Modulen werden jeweils 6 Schieberegister-Ketten gebildet, in die Parallel geschrieben wird.

Der FD9802C ist für Taktfrequenzen bis 20MHz spezifiziert.

Bei 30 Aktualisierungen pro sekunde (fps) und 512 LEDs können bei 6 parallelen Schieberegister-Ketten maximal 2600 Helligkeitsstufen bzw. eine 11-Bit-Auflösung mit 2048 Helligkeitsstufen erreicht werden.

Einige Matrizen verwenden auch 16 Matrix-Zeilen; dabei verringert sich die Anzahl der erreichbaren Helligkeitsstufen eine 10-Bit-Auflösung mit 1024 Stufen.

Bei der Ansteuerung über einen Mikrocontroller mit einem 2MHz Schieberegister-Takt lassen sich 256 Helligkeitsstufen erreichen.

Der Baustein FD9802C ist übrigens für Ströme bis zu 45..90mA pro Ausgang spezifiziert, so dass sich im Mittel pro nur LED 5,5..11mA ergeben, selbst wenn die LEDs erst bei 20mA ihre maximale Helligkeit erreichen.

'''Der TLC5940'''

Der Baustein FD9802C erwartet im Schieberegister-Eingang 12 Bit pro Konstanstrom-Ausgang, also 192 Bit und liefert an jedem Ausgang einen in 4096 Stufen einstellbaren Strom. Dadurch ist der notwendige Schieberegister-Takt entsprechend geringer und es müssen nicht mehrere Schieberegister-Ketten parallel gebildet werden.

===Implementierungen===

====Mit FD9802C-Modulen aus China====

''Beschreibung, Schaltplan, Fotos usw. folgen''

==Reihen mit WS2812 LEDs==

WS2812 LEDs lassen sich als "daisy chain" zu beliebig langen Schieberegister-Ketten zusammenschließen. Der wichtigste Vorteil ist, dass sich die Anzahl der Zeilen und Spalten ohne ungenutzte LED-Treiber-Ausgänge beliebig wählen läßt.

===Ansteuerung===

Die "daisy chains" aus WS2812-LEDs müssen am serienne Eingang durchgehend mit Bitmuster ohne Jitter versorgt werden. Bis das letzte Bit gesendet wurde, müssen alle Interrupts inaktiviert werden. Danach können sie jedoch erlaubt werden, da die sich einstellbaren Konstanstrom-Ausgänge ihren Wert merken, bis sie einen neuen Wert über den seriellen Eingang erhalten.

===Implementierungen===

====Mit flexiblen LED-Streifen====

Reihen aus WS2812-LEDs gibt es als flexible LED-Streifen fertig zu kaufen. Für eine Matrix-Anordnung kann man sie durch den rückseitig angebrachten Kleber direkt wie ein Etikett in gleichmäßigen Abständen auf eine Träger-Fläche kleben.

''Schaltplan, Fotos usw. folgen''

====Als Platine mit 5,5mm Pitch====

Um einen minimalen Pixel-Abstand zu erreichen, müssen die LEDs von Punkt zu Punkt jeweils um 90° gedreht werden.

Die Platinen können in einem Nutzen gefertigt werden, aus dem man zwei Kachen herausbrechen kann. Um trotz Anreihbarkeit einen geringen Pixel-Abstand zu erreichen, sind die Kanten mit rechteckigen Zähnen ineinandersteckbar. Siehe Bild 1:

[[Datei:PuzzleTeil Nord-Nord.png|499px]] 
'''Bild 1: RGB Matrix Kachel von der Rückseite'''

Da die Anzahl der Pixel in diesem Beispiel in der Höhe ungerade ist, lassen sich die Kacheln nicht beliebig kombinieren. Wie in dem Bild dargestellt, gibt es nur Kacheln, die oben und unten gleich gezahnt sind, und daher nicht zusammen passen. Da es pro Nutzen zwei unterschiedlihe Kacheln gibt (Nord-Nord und Süd-Süd) kann man trotzdem beliebige Formen zusammen setzen.

Prototypen dieser Implementierung sind derzeit nicht bekannt.

==Matrix mit getakteten Stromreglern==

''Details folgen''

=Eagle-Dateien=
== Bibliotheken ==
[http://www.mikrocontroller.net/articles/Datei:WS2812.lbr RGB LED WS2812 mit integriertem WS2811 PWM Controller]

[[Kategorie:Displays und Anzeigen]]

Dithering

2014-02-13T10:03:32Z

Jonas k: /* Fazit */

Dithering (engl. to dither, verwischen) bezeichnet eine Methode zur Reduzierung der negativen Auswirkungen von [[Quantisierung | Quantisierungsrauschen]], die beim Digitalisieren analoger Werte entsteht. Dabei versucht man, die Fehler über eine größere Anzahl von Datenpunkten zu verteilen und damit den Fehler zu verwischen. Damit klingt z.B. Audio weicher und nicht so kratzig oder ein Bild sieht weicher und weniger körnig aus.

==Problem==

Wenn analoge Werte z.B. mit einem DA-Wandler gesampelt werden, oder hochaufgelöste digitale Werte mit geringerer Auflösung weiterverarbeitet werden, wird das letzte Bit (LSB) naturgemäß gerundet. Der digitale Wert ist dabei mit einem Fehler von bis zu 0,5 digit behaftet. Diese Rundungen sind meist mathematisch präzise, wodurch ein Wert von 0,4 permanent auf 0 und ein Wert von 0,6 immer auf 1 gerundet wird. Ändern sich sich frequenzbedingt die analogen Werte während einer längeren Zeitdauer nicht genügend, entstehen dadurch mehrere falsche Wert hintereinander, zudem können minimale Änderungen im Analogsignal um den 0,5 - Punkt herum seltsame Muster generieren, die man als digitales Rauschen bezeichnet. Kumulieren diese Werte nun zu stark, so prägen sie in das Rekonstruktionsfilter, welches jeder DA-Wandlung nachgeschaltet sein muss, niederfrequente Schwingungen auf, die unterhalb der Nyquistfrequenz liegen und zu unerwünschten Signalanteilen führen.

==Lösung==
Anstatt wie üblich 0,5 zum Wert zu addieren und den Restvektor abzuschneiden, wird ein kontinuierliches Rauschen mit einer Amplitude kleiner als 1 auf den Wert gegeben. Damit werden Werte > 0,5 statistisch eher aufgerundet und Werte unterhalb von 0,5 eher abgerundet. Bei der späteren Filterung entsteht damit, wie bei einer PWM, ein analoger Zwischenwert, den man nicht digital hätte abbilden können.

=== Beispiel 1 ===
Im einfachsten Fall nutzt man bei Aufnahmen eine Wechselspannung in der Größenordnung des letzten Bits, die der halben Abtastfrequenz entspricht. Die Quantisierung wird damit gewissermassen "durchtunnelt". Digital kann man vor der Ausgabe auf dem DAC einfach die Wertefolge {0 / 0,5} abwechselnd addieren. Der theoretische Zwischenwert 0,5 führt dann jeweils zu einem 01010101 Muster.

<gallery caption="Beispiel: Audiosignal vor DA-Wandlung mit simplem Exponentialfilter" widths="700" heights="255" perrow=1>
Datei:Example-nondithered-signal-js.gif|;Unbehandelt: Schematische Darstellung des Rekonstruktionsfilters. Im Bild erkennt man, wie sich das Rekonstruktionsfilter an die DAC-Vorgabe anpasst. Bei langsamen Änderungen deutlich unterhalb der Grenzfrequenz schwingt es auf den Endwert ein. Die sich einstellende Abstufung entspricht der des DACs.
Datei:Example-simple-dithering-js.gif|;Behandelt: Schematische Darstellung des Ditherns. Im Bild erkennt man, dass der analoge Verlauf nach dem Rekonstruktionsfilter glatter verläuft und die durch das "Zittern" erzeugten Zwischenwerte annimmt. Die eigentlich analoge Form der Kurve, wie sie der DAC durch die Stützstellen vorgibt, wird besser angenähert.
</gallery>

=== Beispiel 2 ===

Die nachfolgenden Schaubilder zeigen einen oberwellenbehafteten Sinus mit ca. 1/100 der Abtastfrequenz, der infolge geringer Aussteuerung nur mit 4 Bit codiert wird. Das hier sehr einfach gehaltene Rekonstruktionsfilter bildet Bögen und adaptiert auf die Treppen<ref>Mehrfachausgabe desselben DAC-Wertes aufgrund geringer Frequenz</ref>. Mit künstlichem Verrauschen gelingt eine wesentlich bessere Rekonstruktion des Signals (blau), obwohl es in der digitalen Repräsentation (orange) zunächst viel unsauberer aussieht, als im linken Beispiel. Mit einem guten Filter lässt sich das Rauschen weiter eliminieren, während die gröberen Bögen im linken Bild Frequenzanteile weit unterhalb der Samplefrequenz darstellen und z.B. bei Audio hörbare Artefakte beisteuern. Die Phasenverschiebung ist bei beiden rekonstruierten Wellen ähnlich.

<gallery caption="Vergleich: Mit und ohne Dither" widths="360" heights="240" perrow=2>
Datei:dither-sinus-1.png|;Ohne Dither: Sinuswert mit Oberwellen (grün), gesamplet mit 4 Bit (−7...+7), wird auf nur 6 Samplestufen abgebildet − dargestellt in Orange. Der Wert ist gerundet, kann daher das Original von 6,3 nicht erreichen. Das einfache Rekonstruktonsfilter bildet Treppen, die niederfrequente Anteile darstellen.
Datei:dither-sinus-2.png|;Mit Dither: Der grüne Sinuswert in hoher, digitaler Auflösung wird vor dem Abschneiden der Bits mit einem willkürlichen Rauschmuster 0, 3, 1, 2 beaufschlagt. Selbst das einfache Rekonstruktionsfilter glättet bereits sehr gut und folgt dem Origialverlauf auf den Maximalwert 6,3.
</gallery>

=== Beispiel 3 ===

Die nachfolgenden Schaubilder zeigen den Effekt des Dithering bei einer 1-Bit-Wandlung. Der Pegel wird von oben nach unten und rechts nach links kontinuierlich von 0 auf 1.0 erhöht. Der eigentliche Sinus wird mit diesem Signal überlagert und vom 1-Bit-Wandler entsprechend gerundet. Diese 2D-Bild visualisiert den 1-dimenionalen Fall eines Sinussignal etwas besser, da sich durch den Sinus-Quadrat einfach zu beobachtende Schnitte von Halbkugeln bilden.

<gallery caption="Vergleich eines einfach verrauschten Signals mit und ohne Filter" widths="320" heights="240" perrow=2>
Datei:Js-dithering example 1.jpg|;Ohne Filter: Im Bereich des Nulldurchgangs alterniert das Signal und modelliert Zwischenstufen des Originalsignals. Je größer die Ampltitude des Wechselsignals, desto breiter ist der Übergangsbereich, dis er vollständig dominiert.
Datei:Js-dithering example 1 smoothed.jpg|;Mit Filter: Anschließende Glättung mit Filter, wie es in etwa bei einem FIR-Rekonstruktionsfilter der Fall wäre. Im optimal geditherten Bereich bilden sich infolge des sinusförmigen Originalsignals in beiden Richtungen Kreise aus.
</gallery>

=== Beispiel 4 ===

Verbesserte Ansteuerung mit verrauschtem Sinus (4 Punkte):

<gallery caption="Vergleich eines komplexer verrauschten Signals mit und ohne Filter" widths="320" heights="240" perrow=2>
Datei:Js-Dithering example 2 - nochmal.jpg|;Ohne Filter: Im Vergleich zu oben wird das Signal schon rein optisch besser abgebildet.
Datei:Js-dithering example 2 smoothed.jpg|;Mit Filter: Bei der anschließenden Glättung reicht ein viel weniger steiles Filter, um das sinusförmige Originalsignal zu rekonstruieren.
</gallery>

=== Fazit ===

Durch das Dithering lassen sich durch das letzte Bit (ähnlich der PWM) quasi analoge Zwischenwerte und Zeitverläufe darstellen. Je geringer die abzubildende Frequenz = Änderung des Wertes, desto besser wird sie dargestellt. Der Extremfall der Gleichspannung wird praktisch 100%ig richtig abgebildet.

Massgeblich ist, dass das Rauschen oberhalb der Grenzfrequenz des Rekonstruktionsfilters liegt. Dies ist anschaulich der Fall, da es sich um Rechteckimpulse handelt, deren grosser Oberwellenanteil weit jenseits der Filtergrenzfrequenz liegt. Beispiel: Audio-Dither@24kHz (48k/2). Gemäss LaPlace liegen 60% der Information jenseits von 48kHz, während die Grundwelle selber noch im Unhörbaren liegt.

== Anwendungen ==
=== Analog-Digital-Wandler===
Hochwertiges Analogequipment produziert wie oben angedeutet, ein Rauschen, das unabhängig vom Signalpegel exakt in der Grössenordnung des LSB liegt, um bereits am Eingang das zufällige Quantisierungsrauschen zu reduzieren. Moderne AD-Wandler nutzen derartige Verfahren, in dem sie die Abtastfrequenz variieren, was ähnliche Effekte hat.

=== Noise Shaping ===
Eine Erweiterung ist das noise shaping, bei dem optimierte Rauschmuster verwendet werden. Dadurch entstehen bei Audio z.B. auch Frequenzen im hörbaren Bereich, wodurch sich eigentlich die Signalqualität verschlechtert, aber dadurch können auch die höheren Frequenzen besser abgebildet werden.

Eine Möglichkeit, dies in einem FPGA umzusetzen, beschreibt dieser Artikel: [[Digitaler Rauschgenerator im FPGA]]

=== Bildverbesserung ===
Um analoge Bilder mit geringerer Auflösung oder gar digital mit 0/1 darzustellen, werden diese mit Ditheralgorithmen bearbeitet, um über die Dichte der Punkte einen analogen Farbeindruck zu erzeugen.

==== Real Time Dithering ====
Als besonderen Anwendungsfall kann man bei einer digitalen Ausgabe von Videodaten, die zunächst nur 7 Farben+Schwarz ermöglicht, das dithern einsetzen, um Zwischenwerte zu erzeugen. Bei einer simplen Abwechslung der Farben während der Darstellung des Pixels kann eine Mischfarbe erzeugt werden.

Beispiel für das Digilent Spartan 3E Developmentboard:
http://www.mikrocontroller.net/articles/Datei:Vga_test.bit

== Fußnoten ==
<references/>

[[Kategorie:Signalverarbeitung]]

Dithering

2014-02-13T09:46:54Z

Jonas k: /* Lösung */

Dithering (engl. to dither, verwischen) bezeichnet eine Methode zur Reduzierung der negativen Auswirkungen von [[Quantisierung | Quantisierungsrauschen]], die beim Digitalisieren analoger Werte entsteht. Dabei versucht man, die Fehler über eine größere Anzahl von Datenpunkten zu verteilen und damit den Fehler zu verwischen. Damit klingt z.B. Audio weicher und nicht so kratzig oder ein Bild sieht weicher und weniger körnig aus.

==Problem==

Wenn analoge Werte z.B. mit einem DA-Wandler gesampelt werden, oder hochaufgelöste digitale Werte mit geringerer Auflösung weiterverarbeitet werden, wird das letzte Bit (LSB) naturgemäß gerundet. Der digitale Wert ist dabei mit einem Fehler von bis zu 0,5 digit behaftet. Diese Rundungen sind meist mathematisch präzise, wodurch ein Wert von 0,4 permanent auf 0 und ein Wert von 0,6 immer auf 1 gerundet wird. Ändern sich sich frequenzbedingt die analogen Werte während einer längeren Zeitdauer nicht genügend, entstehen dadurch mehrere falsche Wert hintereinander, zudem können minimale Änderungen im Analogsignal um den 0,5 - Punkt herum seltsame Muster generieren, die man als digitales Rauschen bezeichnet. Kumulieren diese Werte nun zu stark, so prägen sie in das Rekonstruktionsfilter, welches jeder DA-Wandlung nachgeschaltet sein muss, niederfrequente Schwingungen auf, die unterhalb der Nyquistfrequenz liegen und zu unerwünschten Signalanteilen führen.

==Lösung==
Anstatt wie üblich 0,5 zum Wert zu addieren und den Restvektor abzuschneiden, wird ein kontinuierliches Rauschen mit einer Amplitude kleiner als 1 auf den Wert gegeben. Damit werden Werte > 0,5 statistisch eher aufgerundet und Werte unterhalb von 0,5 eher abgerundet. Bei der späteren Filterung entsteht damit, wie bei einer PWM, ein analoger Zwischenwert, den man nicht digital hätte abbilden können.

=== Beispiel 1 ===
Im einfachsten Fall nutzt man bei Aufnahmen eine Wechselspannung in der Größenordnung des letzten Bits, die der halben Abtastfrequenz entspricht. Die Quantisierung wird damit gewissermassen "durchtunnelt". Digital kann man vor der Ausgabe auf dem DAC einfach die Wertefolge {0 / 0,5} abwechselnd addieren. Der theoretische Zwischenwert 0,5 führt dann jeweils zu einem 01010101 Muster.

<gallery caption="Beispiel: Audiosignal vor DA-Wandlung mit simplem Exponentialfilter" widths="700" heights="255" perrow=1>
Datei:Example-nondithered-signal-js.gif|;Unbehandelt: Schematische Darstellung des Rekonstruktionsfilters. Im Bild erkennt man, wie sich das Rekonstruktionsfilter an die DAC-Vorgabe anpasst. Bei langsamen Änderungen deutlich unterhalb der Grenzfrequenz schwingt es auf den Endwert ein. Die sich einstellende Abstufung entspricht der des DACs.
Datei:Example-simple-dithering-js.gif|;Behandelt: Schematische Darstellung des Ditherns. Im Bild erkennt man, dass der analoge Verlauf nach dem Rekonstruktionsfilter glatter verläuft und die durch das "Zittern" erzeugten Zwischenwerte annimmt. Die eigentlich analoge Form der Kurve, wie sie der DAC durch die Stützstellen vorgibt, wird besser angenähert.
</gallery>

=== Beispiel 2 ===

Die nachfolgenden Schaubilder zeigen einen oberwellenbehafteten Sinus mit ca. 1/100 der Abtastfrequenz, der infolge geringer Aussteuerung nur mit 4 Bit codiert wird. Das hier sehr einfach gehaltene Rekonstruktionsfilter bildet Bögen und adaptiert auf die Treppen<ref>Mehrfachausgabe desselben DAC-Wertes aufgrund geringer Frequenz</ref>. Mit künstlichem Verrauschen gelingt eine wesentlich bessere Rekonstruktion des Signals (blau), obwohl es in der digitalen Repräsentation (orange) zunächst viel unsauberer aussieht, als im linken Beispiel. Mit einem guten Filter lässt sich das Rauschen weiter eliminieren, während die gröberen Bögen im linken Bild Frequenzanteile weit unterhalb der Samplefrequenz darstellen und z.B. bei Audio hörbare Artefakte beisteuern. Die Phasenverschiebung ist bei beiden rekonstruierten Wellen ähnlich.

<gallery caption="Vergleich: Mit und ohne Dither" widths="360" heights="240" perrow=2>
Datei:dither-sinus-1.png|;Ohne Dither: Sinuswert mit Oberwellen (grün), gesamplet mit 4 Bit (−7...+7), wird auf nur 6 Samplestufen abgebildet − dargestellt in Orange. Der Wert ist gerundet, kann daher das Original von 6,3 nicht erreichen. Das einfache Rekonstruktonsfilter bildet Treppen, die niederfrequente Anteile darstellen.
Datei:dither-sinus-2.png|;Mit Dither: Der grüne Sinuswert in hoher, digitaler Auflösung wird vor dem Abschneiden der Bits mit einem willkürlichen Rauschmuster 0, 3, 1, 2 beaufschlagt. Selbst das einfache Rekonstruktionsfilter glättet bereits sehr gut und folgt dem Origialverlauf auf den Maximalwert 6,3.
</gallery>

=== Beispiel 3 ===

Die nachfolgenden Schaubilder zeigen den Effekt des Dithering bei einer 1-Bit-Wandlung. Der Pegel wird von oben nach unten und rechts nach links kontinuierlich von 0 auf 1.0 erhöht. Der eigentliche Sinus wird mit diesem Signal überlagert und vom 1-Bit-Wandler entsprechend gerundet. Diese 2D-Bild visualisiert den 1-dimenionalen Fall eines Sinussignal etwas besser, da sich durch den Sinus-Quadrat einfach zu beobachtende Schnitte von Halbkugeln bilden.

<gallery caption="Vergleich eines einfach verrauschten Signals mit und ohne Filter" widths="320" heights="240" perrow=2>
Datei:Js-dithering example 1.jpg|;Ohne Filter: Im Bereich des Nulldurchgangs alterniert das Signal und modelliert Zwischenstufen des Originalsignals. Je größer die Ampltitude des Wechselsignals, desto breiter ist der Übergangsbereich, dis er vollständig dominiert.
Datei:Js-dithering example 1 smoothed.jpg|;Mit Filter: Anschließende Glättung mit Filter, wie es in etwa bei einem FIR-Rekonstruktionsfilter der Fall wäre. Im optimal geditherten Bereich bilden sich infolge des sinusförmigen Originalsignals in beiden Richtungen Kreise aus.
</gallery>

=== Beispiel 4 ===

Verbesserte Ansteuerung mit verrauschtem Sinus (4 Punkte):

<gallery caption="Vergleich eines komplexer verrauschten Signals mit und ohne Filter" widths="320" heights="240" perrow=2>
Datei:Js-Dithering example 2 - nochmal.jpg|;Ohne Filter: Im Vergleich zu oben wird das Signal schon rein optisch besser abgebildet.
Datei:Js-dithering example 2 smoothed.jpg|;Mit Filter: Bei der anschließenden Glättung reicht ein viel weniger steiles Filter, um das sinusförmige Originalsignal zu rekonstruieren.
</gallery>

=== Fazit ===

Durch das Dithering lassen sich durch das letzte Bit (ähnlich der PWM) quasi analoge Zwischenwerte und Zeitverläufe darstellen. Je geringer die abzubildende Frequenz = Änderung des Wertes, desto besser wird sie dargestellt. Der Extremfall der Gleichspannung wird praktisch 100%ig richtig abgebildet.

Massgeblich ist, dass das Rauschen noch von der Filterbandbreite des Rekonstruktionsfilters erfasst wird. Dies ist anschaulich der Fall, da es sich um Rechteckimpulse handelt, deren grosser Oberwellenanteil weit jenseits der Filtergrenzfrequenz liegt. Beispiel: Audio-Dither@24kHz (48k/2). Gemäss LaPlace liegen 60% der Information jenseits von 48kHz, während die Grundwelle selber noch im Unhörbaren liegt.

== Anwendungen ==
=== Analog-Digital-Wandler===
Hochwertiges Analogequipment produziert wie oben angedeutet, ein Rauschen, das unabhängig vom Signalpegel exakt in der Grössenordnung des LSB liegt, um bereits am Eingang das zufällige Quantisierungsrauschen zu reduzieren. Moderne AD-Wandler nutzen derartige Verfahren, in dem sie die Abtastfrequenz variieren, was ähnliche Effekte hat.

=== Noise Shaping ===
Eine Erweiterung ist das noise shaping, bei dem optimierte Rauschmuster verwendet werden. Dadurch entstehen bei Audio z.B. auch Frequenzen im hörbaren Bereich, wodurch sich eigentlich die Signalqualität verschlechtert, aber dadurch können auch die höheren Frequenzen besser abgebildet werden.

Eine Möglichkeit, dies in einem FPGA umzusetzen, beschreibt dieser Artikel: [[Digitaler Rauschgenerator im FPGA]]

=== Bildverbesserung ===
Um analoge Bilder mit geringerer Auflösung oder gar digital mit 0/1 darzustellen, werden diese mit Ditheralgorithmen bearbeitet, um über die Dichte der Punkte einen analogen Farbeindruck zu erzeugen.

==== Real Time Dithering ====
Als besonderen Anwendungsfall kann man bei einer digitalen Ausgabe von Videodaten, die zunächst nur 7 Farben+Schwarz ermöglicht, das dithern einsetzen, um Zwischenwerte zu erzeugen. Bei einer simplen Abwechslung der Farben während der Darstellung des Pixels kann eine Mischfarbe erzeugt werden.

Beispiel für das Digilent Spartan 3E Developmentboard:
http://www.mikrocontroller.net/articles/Datei:Vga_test.bit

== Fußnoten ==
<references/>

[[Kategorie:Signalverarbeitung]]

Diskussion:Dithering

2014-01-31T07:55:30Z

Jonas k: Rauschen oder nicht?

= Bilderquelle =
Die Bilder sind allesamt irgendwan mal von mir erstellt worden. Quelle: Excel. [[Benutzer:Engineer|Engineer]] 21:35, 24. Aug. 2011 (UTC)

= Frequenzdiagramme =
Meines Erachtens sollte man noch FFT-Diagramme einsetzen, die das Rauschen und die Glättung zeigen. [[Spezial:Beiträge/87.184.238.20|87.184.238.20]] 16:59, 14. Mai 2013 (UTC)

:Wenn ich die zugrundeliegenden Tabellen bekomme, könnte ich das gerne mal machen. [[Benutzer:jonas_k|jonas_k]] 08:49, 31. Jan. 2014 (UTC)

= Rauschen??? =
Kann man die aufaddierten Vektoren (0, 0.5) in Beispiel 1 oder oder (0, 3, 1, 2) wirklich als Rauschen bezeichnen? Ich würde sagen nicht, sondern man wackelt an den Bits ja sogar bewusst mit den höchstmöglichen Frequenzen, damit dieses "Rauschen" im TP dann möglichst stark gedämpft wird....
Ein Rauschen würde ja wohl nicht immer (0, 0.5) addieren, sondern zufällig einen der beiden Werte o. ä.... [[Benutzer:jonas_k|jonas_k]] 08:55, 31. Jan. 2014 (UTC)

Diskussion:Dithering

2014-01-31T07:49:42Z

Jonas k: /* Frequenzdiagramme */

Diskussion:Dithering

2014-01-31T07:48:36Z

Jonas k: /* Frequenzdiagramme */

Pulsweitenmodulation

2014-01-30T06:34:24Z

Jonas k: ein paar erläuternde Worte eingefügt

== Einleitung ==

Bei der '''Pulsweitenmodulation''' (engl. Pulse Width Modulation, abgekürzt '''PWM''') wird die Ein- und Ausschaltzeit eines Rechtecksignals bei fester Grundfrequenz variiert. Das Verhältnis <math>t_{ein} / (t_{ein} + t_{aus})</math> bezeichnet man als '''Tastverhältnis''' (laut DIN IEC 60469-1: Tastgrad) (engl. Duty Cycle, meist abgekürzt DC, bitte nicht verwechseln mit Direct Current = Gleichstrom ). Das Tastverhältnis ist eine Zahl zwischen 0..1.

Wie leicht zu erkennen ist gilt für den '''Mittelwert''' der Spannung mit der Periode <math> t_{ein} + t_{aus} = T </math>:

:<math>U_m = \frac{1}{T} \int_0^T u(t)dt = \frac{1}{T}\int_0^{t_{ein}} U_{ein}dt + \frac{1}{T} \int_{t_{ein}}^T U_{aus}dt</math>

:<math>U_m = U_{aus} + (U_{ein} - U_{aus}) \cdot \frac{t_{ein}}{t_{ein}+t_{aus}}</math>

<math>U_{aus}</math> ist dabei normalerweise 0V, <math>U_{ein}</math> die Betriebsspannung <math>V_{CC}</math>, z. B. 5V. Deshalb kann man vereinfacht schreiben:

:<math>U_m = V_{CC} \cdot DC</math>.

== Beispiele ==

Die folgenden Beispiele zeigen PWM-Signale mit einem Tastverhältnis von 75% bzw. 25%.

<table border="1"><tr><td style="padding: 10px;">
'''Beispiel 1'''

<math>U_{ein}=5\,\mathrm{V}</math> 
<math>U_{aus}=0\,\mathrm{V}</math> 
<math>t_{ein}=3\,\mathrm{ms}</math> 
<math>t_{aus}=1\,\mathrm{ms}</math> 

:<math>U_m = 0\,\mathrm{V} + (5\,\mathrm{V} - 0\,\mathrm{V}) \cdot \frac{3\,\mathrm{ms}}{3\,\mathrm{ms}+1\,\mathrm{ms}} = 3,75\,\mathrm{V}</math>

[[Bild:Pwm1.png]]

</td></tr><tr><td style="padding: 10px;">

'''Beispiel 2'''

<math>U_{ein}=5\,\mathrm{V}</math> 
<math>U_{aus}=0\,\mathrm{V}</math> 
<math>t_{ein}=1\,\mathrm{ms}</math> 
<math>t_{aus}=3\,\mathrm{ms}</math> 

:<math>U_m = 0\,\mathrm{V} + (5\,\mathrm{V} - 0\,\mathrm{V}) \cdot \frac{1\,\mathrm{ms}}{1\,\mathrm{ms}+3\,\mathrm{ms}} = 1,25\,\mathrm{V}</math> 

[[Bild:Pwm2.png]]
</td></tr></table>
 

== Leistung ==

Steuert man mit einem pulsweitenmodulierten Signal direkt einen ohmschen Verbraucher an (z. B. Heizdraht), so ist darauf zu achten, dass man zur Bestimmung der Leistung '''nicht''' einfach

:<math>P = \frac{{U_m}^2}{R}</math>

rechnen darf, sondern die Leistung während der Ein- und Ausschaltzeit getrennt betrachten muss:

:<math>P = \frac{{U_{ein}}^2}{R} \cdot \frac{t_{ein}}{t_{ein} + t_{aus}} +
\frac{{U_{aus}}^2}{R} \cdot \frac{t_{aus}}{t_{ein} + t_{aus}}</math>.

Da praktisch fast immer gilt <math>U_{aus}=0V</math> sowie <math>U_{ein}=V_{CC}</math>

kann man vereinfacht schreiben und damit rechnen.

:<math>P = \frac {{V_{CC}}^2}{R} \cdot DC</math>.

<table border="1"><tr><td style="padding: 10px;">
=== Beispiel ===

<math>U_{ein} = 4\,\mathrm{V}</math> 
<math>U_{aus} = 0\,\mathrm{V}</math> 
<math>t_{ein} = 1\,\mathrm{ms}</math> 
<math>t_{aus} = 3\,\mathrm{ms}</math> 
<math>R = 10\,\mathrm{\Omega}</math> 

Der Mittelwert dieser Spannung ist
:<math>U_m = 1\,\mathrm{V}</math>.
Würde man mit diesem Wert die Leistung berechnen, so käme man auf
:<math>P = \frac{{U_m}^2}{R} = \frac{(1\,\mathrm{V})^2}{10\,\mathrm{\Omega}} = 0{,}1\,\mathrm{W}</math>.

Der richtige Wert ist jedoch

:<math>P = \frac{(4\,\mathrm{V})^2}{10\,\mathrm{\Omega}} \cdot \frac{1\,\mathrm{ms}}{4\,\mathrm{ms}} +
\frac{(0\,\mathrm{V})^2}{10\,\mathrm{\Omega}} \cdot \frac{3\,\mathrm{ms}}{4\,\mathrm{ms}} =
0{,}4\,\mathrm{W}
</math>.

Bei 0V lässt sich kürzen:
:<math>P = \frac{(4\,\mathrm{V})^2}{10\,\mathrm{\Omega}} \cdot \frac{1\,\mathrm{ms}}{4\,\mathrm{ms}}
=
0{,}4\,\mathrm{W}
</math>.

</td></tr></table>

== Anwendung ==
===Digitaler Verstärker statt linearer Verstärker===
Eine Heizung (Beispiel) mit 10Ω-Widerstand soll mit bis zu 12 V angesteuert werden. Dazu wird ein 13 V-Netzteil sowie ein linearer Verstärker verwendet (ein linearer Verstärker braucht immer eine etwas höhere Betriebsspannung als die maximale Ausgangsspannung).

Sollen nun 12 V auf die Heizung gegeben werden, fällt (fast) die gesamte Spannung über der Heizung selber ab, der Verstärker "verbraucht" nur 1 V. Es fließen ca. 1,2 A, es werden ca. 14,4 W in der Heizung in Wärme umgesetzt, im Verstärker ca. 1,2 W, der Wirkungsgrad beträgt 92%.

Wenn jetzt aber nur noch 6 V an der Heizung anliegen sollen, muss der lineare Verstärker die "übrigen" 7 V verbrauchen, d.h. von den 13 V, welche konstant vom Netzteil geliefert werden, fallen 7 V über dem Verstärker und 6 V über der Heizung ab. Die Transistoren des linearen Verstärkers sind nur halb durchgesteuert. Es fließt ein Strom von ca. 600 mA, in der Heizung werden ca. 3,6 W in Wärme umgesetzt. Allerdings werden auch 4,2 W im Verstärker in Wärme umgesetzt! Der Wirkungsgrad ist nur noch 46%!

Im Gegensatz dazu sind bei einer PWM die Transistoren des digitalen Verstärkers immer nur entweder voll durchgesteuert oder gar nicht durchgesteuert. Im ersteren Fall fällt nur eine geringe Verlustleistung über dem Transistor ab, da die Sättigungsspannung <math>V_{SAT}</math> sehr gering ist (meist weniger als 1 V). Im zweiten Fall fällt gar keine Verlustleistung über dem Transistor ab, da kein Strom fließt (P=U*I). Im Fall der 6 V an der Heizung beträgt das notwendige Tastverhältnis 0,23. D.h. nur während 23% der PWM-Periode wird Verlustleistung im digitalen Verstärker erzeugt und zwar ca.

:<math>P_V=DC \cdot \frac {V_{CC}}{R} \cdot V_{SAT} = 0{,}23 \cdot \frac {12V}{10\Omega} \cdot 1V = 0{,}28 W</math>

Der Wirkungsgrad liegt bei 92%!

=== Motorsteuerung ===

Eine der Hauptanwendungen für PWM ist die Ansteuerung von (Gleichstrom-) Motoren. Der große Vorteil von PWM ist hier der gute Wirkungsgrad. Würde man einen Digital-Analog-Wandler mit einem nachgeschalteten analogen Verstärker zur Ansteuerung verwenden, dann würde im Verstärker eine sehr hohe Verlustleistung in Wärme umgewandelt werden. Ein digitaler Verstärker mit PWM hat dagegen sehr geringe Verluste. Die verwendete Frequenz liegt meist im Bereich von einigen 10kHz. Zur Berechnung der Drehzahl eines Motors kann im Normalfall der Mittelwert der PWM-Spannung als Betriebsspannung angenommen werden.

=== AD-Wandlung mit PWM ===
Der folgende Tipp stammt noch aus der Zeit, als es keinen Mikroprozessor mit AD-Wandler gab.

Einen recht billigen und einfachen AD-Wandler mit "1-Draht Kommunikation" kann man mit dem IC 556 (NE556 o.ä.) realisieren: der eine Timer des 556 arbeitet als 50% duty-cycle Rechteckgenerator bei beispielsweise 1 kHz und steuert den zweiten Timer an. Dieser besitzt einen Steuereingang zu Beeinflussung des Tastverhältnisses und auf diesen Pin gibt man das analoge Signal. Ein angeschlossener µC oder PC misst bei jedem Impuls die Impulslänge und man erhält so das Messergebnis. Bei einer Frequenz von >10 kHz liesse sich sogar Sprache digital übertragen oder speichern. Allerdings ist dafür eine Auflösung von wenigstens 8 Bit nötig, wodurch 256 Stufen und eine entsprechemde Abstatfrequenz durch den Chip gefordert sind. Ohne Chip lässt sich dies nur mit eimem Logikbaustein und etwas Signalverarbeitung lösen, siehe [[Analog-IO_mit_digitalen_Bausteinen]].

=== DA-Wandlung mit PWM ===

Die meisten Mikrocontroller haben keine DA-Wandler integriert, da diese relativ aufwändig sind. Allerdings kann man mittels eines PWM-Ausgangs auch eine DA-Wandlung vornehmen und eine Gleichspannung bereitstellen. Wird ein PWM-Signal über einen Tiefpass gefiltert (geglättet), entsteht eine Gleichspannung mit Wechselanteil, deren Mittelwert dem des PWM-Signals entspricht und dessen Wechselanteil von der Beschaltung abhängig ist. Nun bleibt das Problem der Dimensionierung des Tiefpasses. Ein Beispiel:

PWM-Takt 1 MHz, 8 Bit Auflösung (256 Stufen), 0/5V.
-> 3906 Hz PWM Frequenz

RC-Tiefpass 22nF, 100kΩ
-> 72 Hz Grenzfrequenz

(Die Grenzfrequenz errechnet sich über <math>f_c=\frac{1}{2\,\pi\,R\cdot C}</math> .)

[[bild:pwm_filter_1.png]]

Bei diesem Tiefpass mit 72 Hz Bandbreite verbleibt am Ausgang noch ein Ripple auf der Gleichspannung, da die PWM nie ideal gefiltert werden kann. Eine Rechnung bzw. Simulation in PSPICE zeigen ca. 150mV Ripple. Das ist ziemlich viel, da ein idealer 8-Bit DA-Wandler bei 5V Referenzspannung eine Auflösung von 20mV hat. Wir haben hier also ein Störsignal von 150mV/20mv=7,5 LSB. Um den Ripple bis auf die Auflösungsgrenze von 20mV zu reduzieren, muss die Grenzfrequenz auf ca. 10 Hz reduziert werden. Es ist somit effektiv nur ein 390tel der PWM-Frequenz nutzbar. Das ist für einige Anwendungen ausreichend, wo praktisch nur statische Gleichspannungen erzeugt werden sollen, z. B. für programierbare Netzteile. Für Anwendungen, in denen schneller ändernde Gleichspannungen generiert werden sollen, muss die PWM-Frequenz entsprechend erhöht werden oder ein steilerer Tiefpaß verwendet werden.

==== RC-Filter dimensionieren ====

Allgemein kann man den Ripple eines einfachen RC-Tiefpasses so abschätzen:

Kritischster Punkt ist eine PWM mit 50% Tastverhältnis. Dabei tritt der
stärkste absolute Ripple auf, weil hier die - am weinigsten gefilterte - Grundschwigung die höchste Amplitude besitzt. Bei diesem Tastverhältnis ist der Kondensator auf 1/2 VCC aufgeladen. Somit liegt auch 1/2 VCC über dem R an und lädt C annähernd mit Konstantstrom.

<math>I = \frac{\frac{1}{2}Vcc}{R}</math>

Über die Definition des Kondensators kann man den Ripple berechnen.

<math>C = \frac{I \cdot t}{U}; [F = \frac{As}{V}]</math>

<math>U = \frac{I \cdot t}{C}</math>

Die Ladung in As (Amperesekunden) ergeben sich aus der halben PWM-Periode mal I. Damit kann man brauchbar den Ripple abschätzen.

<math>V_{Ripple} = \frac{\frac {\frac{1}{2}Vcc}{R} \cdot \frac{1}{2}T_{PWM}}{C} = \frac{ Vcc \cdot T_{PWM}}{4RC}</math>

Die Einschwingzeit <math>\!\,t_S</math> des Signals bei einem neuen PWM-Wert beträgt etwa <math>\!\,5RC</math>.

Die Abschätzung gilt aber nur dann, wenn der Ausgang des RC-Filter kaum belastet ist, wie z. B. durch einen Operationsverstärker oder einen andern hochohmigen IC-Eingang.

Beispiel:

100 Hz PWM Frequenz(T_PWM=10ms), R=100kΩ, C=1μF, Vcc=5V

<math>V_{Ripple} = \frac{5V \cdot 10ms}{4 \cdot 100k\Omega \cdot 1 \mu F} = 125 mV</math> 
<math>t_s=5RC=5 \cdot 100k \Omega \cdot 1 \mu F = 500ms</math>

Will man aber nicht soviel Bandbreite verschenken, muss man anders filtern. Das Problem des einfachen RC-Tiefpasses ist der relativ langsame Anstieg der Dämpfung oberhalb der Grenzfrequenz. Genauer gesagt steigt die Dämpfung mit 20dB/Dekade. Das heisst, dass ein Signal mit der 10fachen Frequenz (Dekade) um den Faktor 10 (20dB) gedämpft wird. Will man nun eine höhere Dämpfung ereichen, müssen mehrere Tiefpässe in Kette geschaltet werden. Bei dem gleichen Beispiel erreicht man mit zwei Tiefpässen mit 6,8nF/100kΩ eine Grenzfrequenz von ca. 70 Hz, bei gleicher Dämpfung des Ripples auf 20mV. Die Dämpfung dieses sogenannten Tiefpasses 2. Ordnung beträgt 40dB/Dekade. Das heisst, ein Signal mit zehnfacher Frequenz (Dekade) wird um den Faktor 100 (40dB) gedämpft! Damit erzielt man hier bereits die 7fache Bandbreite! Zum Schluss muss beachtet werden, dass die passiven Tiefpässe nur sehr schwach belastet werden können. Hier ist fast immer ein Operationsverstärker als Spannungsfolger nötig, falls der Eingangswiderstand der nachfolgenden Schaltung in der Größenordnung der beiden Widerstände des Filters ist. Der kann auch genutzt werden, um das gefilterte Signal weiter zu verstärken (nichtinvertierender Verstärker).

[[bild:pwm_filter_2.png]]

Geschickter wäre hier eine Widerstandsdimensionierung, bei der R2 etwas größer ist als R3, da somit das zweite RC-Gleid das erste weniger belastet.

Mehr Informationen zur Restwelligkeit bei RC Tiefpässen kann man [http://www.mikrocontroller.net/topic/181033#1747063 diesem] Thread entnehmen.

Das Spiel kann noch um einiges gesteigert werden, wenn man Tiefpässe dritter, vierter und noch höherer Ordung einsetzt. Das wird vor allem im Audiobereich gemacht. Dazu werden praktisch Operationsverstärker eingesetzt. In der [[AVR]] Application-Note [http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc1456.pdf AVR335: Digital Sound Recorder with AVR and DataFlash] wird zum Beispiel ein mit Operationsverstärkern aufgebauter Chebychev-Tiefpass fünfter Ordnung verwendet. Man findet im Audiobereich gelegentlich auch Schaltungen ohne expliziten Tiefpass. Dabei wird der Ausgang eines Class-D Verstärkers (der nichts anderes als ein PWM-Signal erzeugt) über einen Widerstand auf einen Lautsprecher gegeben. Die mechanische Trägheit und die Induktivität der Lautsprecherspule bilden mit dem Widerstand einen Tiefpass.

=== Dimmen von Leuchtmitteln ===

Siehe Artikel:
* [[LED-Fading]] - LED dimmen mit PWM

== Oft gestellte Fragen (FAQ) ==

=== Mit welcher Frequenz dimmt man? ===

A: Bei Glühlampen kannst Du alles über 20Hz nehmen. Die sind derart träge... Über 9kHz sollte man wegen [[EMV]] nicht gehen. Für [[LED]]s ist alles über 1kHz und unter 9kHz gut. (Autor: Travel Rec. (travelrec), Datum: 27.12.2008 11:32)

=== Wie schätze ich die Verlustleistung am MOSFET im PWM Betrieb ab? ===

[http://www.mikrocontroller.net/topic/190878#1862634 Beitrag von Falk]:

Vereinfacht kann man sagen, dass während der Umschaltzeit die Verlustleistung am MOSFET = 1/4 der Verlustleistung am Verbraucher ist, wenn der eingeschaltet ist (Leistungsanpassung).

Beispiel: 150 Hz PWM = 6,6ms, Schaltzeit 500ns, Verbraucher 60W. Macht 15W Verlust während der zwei Umschaltungen pro Takt, sprich 2x500ns = 1µs. Aber das nur alle 6,6ms, Im Mittel macht das 1us/6,6ms*15W = 2,2mW. Glück gehabt ;-) Bei hohen PWM-Frequenzen im Bereich 20-500kHz, wie sie heute bei Schaltnetzteilen üblich sind, kommt da aber schon richtig viel zusammen.

Etwas genauer:
http://www.mikrocontroller.net/articles/FET#Verlustleistung_.28N.C3.A4herung_f.C3.BCr_eine_getaktete_Anwendung.29

== Siehe auch ==

* [[AVR-Tutorial: PWM]]
* [[AVR-GCC-Tutorial#PWM (Pulsweitenmodulation)|AVR-GCC-Tutorial: PWM]]
* [[Soft-PWM]] - PWM in Software
* [[Motoransteuerung mit PWM]]
* [[LED-Fading]] - LED dimmen mit PWM
* [[AVR PWM]] (noch nicht fertig)
* [[Ambilight in Hardware]]
* [[Glättungsfilter für 1-Bit DA-Wandlung|1-Bit Digital-Analog-Wandlung]]

[[Kategorie:Signalverarbeitung]]
[[Kategorie:Leistungselektronik]]

== Weblinks ==
*[http://pic-projekte.de/wiki/index.php?title=PIC_Tutorial#Pulsweitenmodulation_.28PWM.29 PWM Modul am PIC]

Oversampling

2014-01-30T06:22:31Z

Jonas k: /* Sinx/x-Korrektur */

Unter dem so genannten 'oversampling' versteht man eine [[Überabtastung]] eines Signals, jenseits der benötigten oder vorhandenen [[Abtastfrequenz]] des Signals.

=Anwendungen=
==Digitale Datenübertragung==
Kommt ein stark jitter-belastetes Signal an einem Signaleingang an, so muss dieses mit mehr als dem Faktor 2 abgetastet werden, da die tatsächliche minimale Periode infolge des Jitters geringer als Faktor 1/2 ist (theoretisch ist zumindest Faktor 2 nötig, um beide Flanken eines Rechtecksignals zu sehen). Daher wird es gerne mit der dreifachen Frequenz abgetastet, um es sehr einfach in die Zieltaktdomain überführen und verarbeiten zu können.

==Signalverarbeitung==
Mathematische [[Filter]] arbeiten um so genauer, je mehr TAPs - also Stützstellen - sie verwenden. Um Schwingungen und Phasenverläufe möglichst genau verarbeiten und kumulierende Fehler reduzieren zu können, werden Daten bei hohen Anspüchen auf höheren Abtastraten verarbeitet, als sie am Eingang anliegen. Dabei ist zu beachten, dass die Zahl der Filter-TAPs bereits aufgrund der Abtastratenerhöhung linear mitwachsen muss, um wieder die gleiche Frequenzraum erfassen zu können und andererseits auch deshalb vergrössert werden muss, um den Filter selber qualitativ zu verbessern.

==A/D bzw. D/A Wandler==

=== Genauigkeit ===

Vor einem A/D-Wandler, bzw. nach einem D/A-Wandler braucht man normalerweise einen Filter, um Frequenzen jenseits des Nyquist Limits (1/2 Samplingfrequenz) zu unterdrücken. Ein steiler analoger Filter ist aufwendig und braucht präzise Bauteile. Als Alternative wird oft Oversampling genutzt und der Wandler mit einer höheren Frequenz (z.B. 4 fach) betrieben, und dann ein digitaler Filter für den steilen Übergang genutzt - der analoge Filter für die höhere Samplingfrequenz ist deutlich einfacher, da er flacher ausfallen darf. Nebenbei ergibt das Oversampling noch eine Erhöhung der Auflösung : für die 4-fach höhere Frequenz wird theoretisch 1 Bit gewonnen. Die Genauigkeit erhöht sich dabei allerdings nicht wesentlich.

=== Sinx/x-Korrektur ===

Außerdem ist mit einer höheren Abtastrate weniger oder keine "sinx/x"-Korrektur mehr nötig, ein Filter, dass im analogen Bereich unmöglich zu entwerfen ist und im Digitalen zumindest etwas von der maximalen Amplitude verschenkt.

=== Noise shaping ===

Sigma-Delta-ADC?

[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Datenübertragung]]
[[Kategorie:Signalverarbeitung]]
[[Kategorie:DSP]]

Eagle-Wishlist

2014-01-28T14:30:23Z

Jonas k: /* Schaltplan-Editor */

Auf dieser Seite können Wünsche zur Erweiterung der Funktionen des Leiterplatten CAD Programms Cadsoft EAGLE eingetragen werden. Es ist keine offizelle Wunschliste von Cadsoft und es ist nicht bekannt, ob Cadsoft-Mitarbeiter diese Seite regelmässig sichten. Cadsoft sollte sicherheitshalber regelmäßig angeschrieben werden, damit diese Liste nicht in Vergessenheit gerät.

Damit sich die beliebtesten Wünsche herauskristallisieren, macht jeder einfach einen virtuellen Strich dahinter: | (Windows: ALT-GR Taste und < Taste drücken, Mac OS X: Alt-Taste und 7 Taste drücken). Alle fünf Striche (|||||) bitte immer ein Leerzeichen einfügen.

Neue Wünsche einfügen darf und soll natürlich auch jeder. Einfach ganz viele Striche auf einmal hinter einem Wunsch einzufügen ist zwecklos. Das erkennt man in der History, und es gibt viele Leute, die diese Seite überwachen...

Ja, die Einleitung ist von der Reichelt-Wishlist geklaut. Existenzberechtigung für diese Seite: Farnell will Eagle verbessern. Siehe [http://de.farnell.com/jsp/bespoke/bespoke2.jsp?ICID=i-7706-00001001&bespokepage=farnell/de/design-link/cadsoft.jsp]

== Programmfunktionen ==

=== Control Panel ===

* In Bibliothek: Bei Klick auf ein Device soll das Fenster an der aktuellen Position stehenbleiben ||
* In Bibliothek: Bildposition vom Symbol und Package soll fixed sein (mitscrollen), bei großen Device-Kollektionen vorteilhaft ||
* Möglichkeit, für unterschiedliche Programmversionen auch unterschiedliche Projektverzeichnisse zu verwenden. |
* Backupdateien in Unterverzeichnisse packen ||||| |||
* Raster-/Grid-Größe für X und Y Achse getrennt angeben |
* Möglichkeit einbauen um alle Bibliotheken INKL. Unterverzeichnisse zuladen.

=== Schaltplan-Editor ===
* Bibliotheken aus dem Download Bereich in die Releases mit aufnehmen ||||| || | 8
* Richtungsabhängige Labels: (3erlei) verschiedene Labels mit denen zusätzlich zum Netznamen die Signalrichtung (Eingang, Ausgang, Bidirektional) visualisiert werden kann ||||| ||||| || 12
* Farbige XREFs → Das Netz dazu in der gleichen Farbe ||||| 5
* Eigenen 'Lagerbestand' mitverwalten, sodass beim Zeichnen von Plänen direkt nur Lagerteile verbaut werden (nützlich bei diesen ganzen SMD-Varianten) ||||| |||| 9
* "hierarchisches Design" von identisch aufgebauten Unterbaugruppen, sprich Subcomponenten mit definierten Input/Output-Signalen aus z.B. einer speziellen hierarchy.lib. Diese kann dann ja im gleichen Verzeichnis wieder als Schematic abgelegt werden. Mit dazugehöriger Board-Datei läßt sich dann auch das Layout clonen. ||||| ||||| ||||| ||| 17
* Drucken: neue Option "Automatisch drehen", um bei mehrseitigen Plänen mit wechselnder Seitenorientierung automatisch auszurichten ||||| 5
* Tastatur-/Maus-Bedienkonzept: z.B. Move, Copy etc. alle auf Tasten der linken Tastaturhälfte (bzw. auf der rechten für Linkshänder) und zwar ohne Ctrl/Shift etc. so daß man zügig arbeiten kann, ohne ständig mit der Maus umschalten zu müssen. ||||| |||| 9
* Der relative, beliebig setzbare Ursprung sollte vom absoluten zu unterscheiden sein (andere Farbe...) ||| 3
* Bauteilwerte direkt im ADD-Befehl festlegbar machen (-> Standardbauteile im Textmenü) |||| 4
* Der "Gruppenauswahlrahmen" sollte sich bei gedrückter Maustaste immer aufziehen lassen, nicht erst nach Druck auf Group. (Im Board auch) ||||| || 7
* Ein markiertes Bauteil/e sollte sich einfach mit Druck auf ENTF löschen lassen. ||||| 5

=== Board-Editor ===
* MOVE mit einstellbaren Freiheitsgraden. Beispielsweise, um parallel (nur horizontal/vertikal) oder diagonal zu verschieben | 1
* Mathematik-Funktionen in Eingabefeldern (+ plus, - minus, * mal, / geteilt und () Klammern) z.B.: 375mil+(13,6mm/2) || 2
* Kacheln-Funktion im Drucken Dialog ||||| ||||| | 11
* Netznamen in verlegten Leiterbahnen einblenden<ref>Wird z. B. im AltiumDesigner so gemacht. Abstand und Größe der Beschriftung erfolgt je nach Zoom-Stufe.</ref> ||||| ||||| 10
* Die Auswahl von Bauteilen sperren, die mit dem aktuellen Werkzeug nicht bearbeitet können<ref>Wenn zB eine Leiterbahn durch einen Bauteilmittelpunkt läuft und man mit Ripup auf den Mittelpunkt klickt, will man natürlich die Leiterbahn auflösen. Ripup lässt sich ja nicht auf Bauteile anwenden. Warum muss man also mit linker Maustaste wählen, auf was man Ripup anwenden will?</ref> ||||| || 7
* Routing mit Walkaround/Push/Hug&Push Funktionen (Hindernisse automatisch umrouten beim FollowMe) ||||| || 7
* Parameter eines Objektes (Via, Track,..) per Doppelklick-Option bearbeitbar ||||| ||||| ||||| 15
* Thermal Vias für unterschiedliche Gehäuse einzeln anpassbar machen ||||| 5
* Padstack frei definierbar || 2
* Direkte Implementierung von EAGLE 3D ||||| ||||| ||||| ||||| ||||| |||| 29
* Messung der Leiterbahnlänge <ref>Die Messung der Länge einer Leiterbahn sollte zwischen zwei beliebigen Segmenten möglich sein. Man könnte dafür Start- und Endsegment markieren.</ref> ||||| ||||| ||||| ||||| ||||| ||||| 30
* Weitere Standardgeometrien (Spiralen, Heaxagon u.ä.) ||||| ||||| || 12
* Andere Farben für Versorgungsspannungen definierbar machen ||||| ||||| |||| ||| 18
* Impedanzkontrolle von Leiterbahnen ||||| ||||| ||||| ||||| || 22
* Board im Editor drehen (90°-Schritte) und Umdrehen (Oberseite/Unterseite) ||||| ||||| ||||| ||| 18
* Kopieren von Leiterbahnen/Gruppen ||||| ||||| | 11
* Online (Echtzeit) DRC ||||| ||||| ||||| 15
* Direkte Integration von Teardrops bzw SnowMans ||||| || 7
* Chamfered edge (Anfasungen bei T-Leiterbahnverbindungen) | 1
* selektives Ratsnest (nicht mit dem Bauteil verbundene Luftlinien beim Plazieren ausblenden) ||||| || 7
* dynamisches Ratsnest (Luftlinien des Bauteils beim Plazieren zum nächstgelegenen Pin verbinden) ||||| ||||| ||||| | 16
* Benannte Gruppen in Editor und Schaltplan z. B. analog1 oder power zum einfachen plazieren || 2
* Dxf Drag and Drop Mechanische Teile direkt in eagle boards und libs ziehen | 1
* Parametrische Library-Erstellung über Textfile | 1
* Iges / Step Export. 3D Darstellung für Mcad exportieren |||| 4
* 3DScanner Import. Da eine fertige Leiterplatte die Lageinformationen aller Bauteile hat, wird über einen 3D-Scanner die Höheninformationen der Bauteile eingelesen und in die Bibliothek übertragen. || 2
* Direkte, einfache Nutzung von Layout- und Schaltplanmodulen | 1
* Im Layouteditor Bauteile konsistent platzieren sowie kopieren können || 2
* DRC: Bestückungsdruck auf PADs, SMDs oder VIAs ||| 3
* DRC: Warnung / Meldung über nicht geroutete Netze / bestehende Luftlinien ||||| ||||| ||||| ||||| | 21
* Layer werden sofort aktiviert/deaktiviert ohne erst "Übernehmen" anklicken zu müssen ||||| |||| 9
* Wert von "Alle Packages anzeigen" im change technology-Dialog merken | 1
* Busse werden automatisch umbenannt falls Nets umbenannt werden ||| 3
* Unrouted Layer nur für aktivertes Bauteil (oder Bereich) anzeigen lassen | 1
* Schrift-Ausrichtung: alle vier Richtungen zulassen, anstatt nur nach rechts oder oben. Dafür Ausrichtungen links/zentriert/rechts zulassen || 2
* unsplit-Funktion: einen Knick aus einem Wire löschen (z.B. als Shift-optimize) ||||| ||||| 10
* Busse (oder mehrere parallele Leitungen gleichzeitig) verlegen (wo es Sinn macht) ||||| | 6
* "clonen" von Leiterbahnen-Routings von einer Baugruppe zu einer anderen ||||| 5
* Ausblenden von Bauelementen im Layouteditor. Beispielsweise nach einer bestimmten Buchse Stecker Kombination im Schaltplan. Wäre hilfreich um Bauelemente im Gehäuse darzustelle | 1
* "Lochrastermodus" um noch einfacher Pläne für Lochrasterplatinen zu erstellen ||||| 5
* Symmetrierfunktion, um Bauteile automatisch symmetrisch um eine Achse oder Punkt anordnen zu können || 2
* automatische Platzierung von Bauteilen im Board ||||| ||| 8
* Der relative, beliebig setzbare Ursprung sollte vom absoluten zu unterscheiden sein (ander Farbe...) ||| 3
* Offset Routing - Gleichzeitiges verlegen von paralell verlaufenden Leiterbahnen || 2
* Polygone gegen Verschieben schützen können (lock) || 2
* In Bauteilinfo die zugehörige Schaltplanseitennummer anzeigen || 2
* In Bauteilinfo die auch das DEVICE anzeigen (wie im Schaltplan) | 1
* Beim DRC einen Hinweis geben, wenn der Fehler durch Netzklassenregeln bedingt ist || 2
* Über Rechtsklickmenü eine ausgewählte Gruppe ins Raster setzen | 1
* die Airwires zeigen auf das Zentrum eines SMD Pads, das meist nicht auf dem raster liegt. Besser währe, wenn ein Bereich innerhalb des Pads als zulässiges Airwire-Ziel akzeptiert wird. Oft sind kleine Leiterbahnschnippsel übrig, mit denen man kämpfen muss. Pad ist eigentlich kontaktiert, aber man hat das zentrum wieder nicht getroffen. || 2
* invertierter Text einfach über Textbefehl einfügen zu können | 1

=== Autorouter ===

* Ausführungen des Autorouters zurücksetzen (z. B. mit Ctrl + Z) ||||| ||||| ||||| ||||| ||||| |||| 29
* Autorouter um Autoplacer von nicht gelockten Bauteilen ergänzen ||||| | 6

=== Bibiliotheks-Editor ===

* Alle Packages zentral speichern, zB in ref-packages. Andere Libs laden dann von da das Package und verbinden das mit ihren Symbols ||||| ||||| ||||| |||| |20
* Verschiedene Symbole für ein Bauteil (Auswählbar im Schaltplaneditor) ||||| |6
* Möglichkeit Symbole einzeln zu kopieren und nicht nur als Device inkl. allen Varianten/ Packages ||||| 5
* Pin-Namen und Nummern per Smash-Befehl verschiebbar und drehbar ||| 3
* Pin-Namen und Nummern auch in Schriftgröße einstellbar || 2
* Bibliotheken ausblenden oder Favoritenliste | 1
* Pin-Namen im Symbol mit auswählbaren Alternativen versehen (bei MCUs teilweise 8fach belegt) ||| 3
* Bauteile im Device als optional kennzeichnen, damit z.B. für MCUs unterschiedliche Packages als Varianten ausgewählt werden können | 1

== Preispolitik/Sonstiges ==
* Funktionsumfang der Non-Profit Version auf Schaltplan+Board mit 2 Layern reduzieren (Autorouter und 2 Innenlagen fallen weg), dafür max. Leiterplattengröße auf Doppel-Euro erhöhen. Besser noch 320cm2 in beliebigem Format. ||||| ||||| ||||| ||||| ||||| ||||| 30
* Kostenlose Studentenversion ||||| ||||| ||||| ||||| ||||| 25
* max. Leiterplattengröße der Light-Version auf 160x100mm erhöhen. Dafür den Autorouter weglassen. ||||| ||||| ||||| ||||| ||||| ||| 28
* Light Version auf 2 Signal + 2 Power Lagen anheben. 2 Lagen ist nicht mehr Zeitgemäß ||||| ||||| | 11
* Generell eine ordentlicher strukturierte Bibliothek. Beispielsweise Widerstandsgehäuse in unterschiedlichen Rastern ("lange Beinchen"), einheitliches Bezeichnungsschema usw. ||||| ||||| | 11
* Bibliotheken mit Sammlungen der Bestände verschiedener Lieferanten (Reichelt, Segor, Farnell) ||||| ||||| 10

== Erledigte Punkte ==
* Mehrzeilige Texte (Mehrzeilige Texte sind ab Version 6.3 möglich) |||| 4
* Neben Ckeckbox "Smds" neue Checkbox "bedrahtet", sodass diese ausgeschaltet werden können, wenn nur mit SMDs gearbeitet wird (wurde nun in die Suchfunktion übernommen) ||||| |||| 9
* Meanderstrukturen für Leiterbahnlängenausgleich ||||| ||| 8
* Standardbauteile oder Makros in "Schnellzugriff" (Symbolleiste) für den Schnellzugriff (Mit dem ''MENU''-Befehl lässt sich eine Symbolleiste erzeugen, deren Knöpfe wiederum mit beliebigen Befehlen belegt werden können, einschließlich ''ADD'' --[[Benutzer:Haku|Haku]] 08:47, 21. Feb. 2010 (UTC)) oder ''RUN''/''SCRIPT'' für Makros. |||
* 2-3 frei definierbare Layerauswahlen, die sofort per Klick bzw. Shortcut übernommen und angezeigt werden (Es gibt die ALIAS-Option für den DISPLAY-Befehl. Shortcut dann wieder mit MENU oder direkt in den Einstellungen eine Tastenkombination festlegen) || 2
* Auswahlmenü beim Kopieren von Bauteilen, damit nur einzelne Packages (z. B. nur SO16) kopiert werden können und nicht zusätzlich alle anderen Varianten (z. B. DIL16, TSSOP16, usw.) (spätestens ab 6.5.0) |||| 4
* Zusätzliches Flag für Bauteile (Bestückt / Unbestückt), damit Bestückungsvarianten erstellt werden können (Bestückungsvarianten, spätestens ab 6.5.0 verfügbar) ||||| 5
* Einem Pin im Symbol können mehrere Pins eines Packages zugewiesen werden ||||| ||| 8 - gibt es ab 6.xx
* Polygone (mit Pad-Namen) zulassen für PAD-Sonderformen ||||| ||| 8 - gibt es indirekt ab 6.x
* Aktualisierung der Programmdateien statt jedes mal im neuen Ordner zu installieren <ref>''Nichts'' anderes passiert bei Installation im ''gleichen'' Ordner. Lesen lernen... → Diskussion --[[Benutzer:Hownottobeseen|Hownottobeseen]]</ref> ||||| | 6
* Abstandsmessung (Wie in Sprint-Layout: Mit Maustaste auf Startpunk klicken, gedrückt halten und zum Endpunkt ziehen. Länge und Winkel der Strecke werden in Echtzeit angezeigt.) (Dazu benutzt man en MARK-Befehl, um den Startpunkt zu setzen. Dann werden Winkel, Abstand und x/y-Offset in Echtzeit angezeigt) ||||| ||||| ||||| ||||| ||| 23
* Suche im Bauteilkatalog nach Lieferanten-Artikelnummer (sofern gepflegt) (spätestens ab 6.5.0 kann man nach Attributen und Attributwerten suchen) ||| 3
* Routen von LVDS-Leitungspaaren (Mäander) ||||| ||||| 10

== Anmerkungen ==
Diskussion im Forum: http://www.mikrocontroller.net/topic/169171

<references/>

[[Kategorie:Eagle]]

Hardwarebeschreibungssprachen

2014-01-28T14:23:11Z

Jonas k: Änderung 81198 von 93.219.218.160 (Diskussion) rückgängig gemacht.

= Einleitung =
Mit einer Hardwarebeschreibungssprache lässt sich das Verhalten von digitalen Schaltkreisen in Textform beschreiben. Aus diesem [[Quelltext]] können dann z. B. Informationen für die Programmierung von Logikbausteinen ([[FPGA]], [[CPLD]], [[GAL]]) gewonnen werden (Synthese), oder es lassen sich Simulationen damit durchführen. Dabei muss man beachten, dass Hardwarebeschreibungssprachen zwar auf den ersten Blick wie "typische" Programmiersprachen aussehen, es aber bei genauerer Betrachtung nicht wirklich sind!

Sie beschreiben zwar vordergründig einen Handlungsablauf, der aber nur im Fall der reinen Simulation auch wie ein funktionelles Programm abgearbeitet wird und indirekt das Verhalten des Schaltkreises darstellen kann. Die dazu benötigte "Hardware" wird vom Simulator passend antizipiert, d.h virtuell bereitgestellt, d.h., es wird das Verhalten emuliert. So lassen sich hardwarenahe Objekte wie RAMs, IO-Zellen oder Multiplizierer durch passende Esatzmodelle genau so einfach berechnen, wie "rechnende Funktionen", die der Mathematik entliehen sind, womit das Verhalten der komplexesten Hardware perfekt voraussagbar wird. Dies gilt allerdings nur, soweit sich für die theoretisch unendliche Vielfalt der möglichen Programmierkonstrukte auch ein Schaltkreis erzeugen lässt. Dies ist naturgemäß bei Weitem nicht automatisch gegeben und hängt von den Resourcen, der Hardware, den Tools und dem geforderten funktionellen Verhalten ab.

Im realen Betriebsfall existiert nämlich im Gegensätz zu den Prozessoren keine Architektur, die, wie der Simulator es getan hat, Befehle ausführen könnte. Die Programmierkonstrukte steuern hier viel mehr den Syntheseprozess, der nicht das komplette zeitliche Verhalten der Schaltung berücksichtigt, sondern lediglich die implizit vorgegebenen Strukturvorgaben verwendet und umzusetzen versucht. Die in den klassischen Programmiersprachen typischer Weise verwendeten Konstrukte führen daher nicht zu einer Handlung zum Zeitpunkt des Ablaufs, sondern zu einer Anweisung zum Zeitpunkt der Konfigurationserstellung. Schleifen z.B. werden also nicht zur Ausführungszeit berücksichtigt, sondern im Zuge des Syntheseprozesses mehrfach durchlaufen, was dazu genutzt werden kann, ähnliche Hardware (z.B. viele Bits in einem Vektor oder gruppierte Operationen und Verschaltungen) durch Iterationen zu beschreiben.

Damit ist, ähnlich wie beim objektorientierten Programmieren in C++, die Position eines Befehls im Code nicht direkt für die spätere zeitliche Ausführung relevant. Im Wesentlichen führen alle Beschreibungen letztlich zu einer parallel arbeitenden Hardwarestruktur, d.h. alle Anweisungen, die zu einer Hardware führen, sind immer und zu jedem Zeitpunkt existent und sie arbeiten auch immer.

Wird für bestimmte Zwecke ein typischer, sequenzieller Ablauf, wie in einer Programmiersprache benötigt, so muss eine Hardware, die dies leisten kann, ausdrücklich aufgebaut werden. Um diese sequentiellen Abläufe in einer Hardwarebeschreibungssprache auszudrücken, verwendet man die bekannten "endlichen Zustandsautomaten" (engl. Finite State Machines). Diese definieren eine Schaltung, die auf die Zustände von Eingangssignalen reagieren und sich variant verhalten kann.

= Bekannte Hardwarebeschreibungssprachen =

== ABEL ==

'''A'''dvanced '''B'''oolean '''E'''quation '''L'''anguage

ABEL wird hauptsächlich für kleinere Aufgaben wie die Programmierung von [[GAL]]s und [[ISP]]s verwendet. Xilinx unterstützt ABEL als Beschreibungssprache für CPLDs (CoolRunner-Familie, XC95xxx-Familie)

* [http://www.seas.upenn.edu/~ese201/abel/abel_primer.html ABEL-HDL Primer] - englischsprachige ABEL-Einführung von der University of Pennsylvania
* [http://de.wikipedia.org/wiki/Advanced_Boolean_Equation_Language Eintrag deutsche Wikipedia] - Geschichte und Beispiel

== AHDL ==
Die '''A'''ltera '''H'''ardware '''D'''escription '''L'''anguage AHDL ist eine Weiterentwicklung von ABEL. Sie wird heute noch zur direkten Instanziierung von Altera Primitiven verwendet.

== GHDL ==
Die '''G'''enrad '''H'''ardware '''D'''escription '''L'''anguage ist eine frühe Beschreibungssprache für GALs, PALs und PLDs von der Firma Genrad. Sie wird heute praktisch nicht mehr verwendet.

Der Begriff sollte nicht mit dem freien GNU HDL-Simulator verwechselt werden.

== Verilog ==
[[Verilog]] wurde 1983 von der Firma Gateway Design Automation entwickelt. Zu diesem Zeitpunkt diente sie der Simulation/Verifikation, aber nicht der Synthese digitaler Schaltungen. Das gab dieser Sprache auch den Namen: ''Verifying Logic - Veri Log''.

[[Verilog]] ist vornehmlich auf dem amerikanischen Kontinent verbreitet.

=== Links zu Verilog ===

* [http://www.eg.bucknell.edu/~cs320/1995-fall/verilog-manual.html Verilog Handbook] nicht mehr online, als HTML und PDF noch hier zu finden:
http://web.archive.org/web/20060805053107/http://www.eg.bucknell.edu/~cs320/1995-fall/verilog-manual.html
http://web.archive.org/web/20060805053107/http://www.eg.bucknell.edu/~cs320/1995-fall/manual.pdf
* [http://www.stanford.edu/class/ee183/handouts_win2003/VerilogQuickRef.pdf Verilog Quick Reference]
* [http://www.fpga4fun.com/VerilogTips.html Verilog Tips and Tricks]
* [http://www.mikrocontroller.net/forum/read-9-398050.html Websites für Lernende]
* [http://www.pyroelectro.com/tutorials/verilog_intro/index.html An Introduction To Verilog] bei www.pyroelectro.com

== VHDL ==

'''V'''ery High Speed Integrated Circuit '''H'''ardware '''D'''escription '''L'''anguage

[[VHDL]] ist die in Europa vorwiegend verwendete Beschreibungssprache für digitale Schaltungen.

* [[VHDL|FAQ, Kurzreferenzen, weitere Links]]
* [[VHDL_Schnipsel|kurze Beispiele]]
* [[Rechnen in VHDL]]

= Verwandte Hardwarebeschreibungssprachen =

== SystemC ==
[[SystemC]] ist im Gegensatz zu VHDL oder Verilog keine eigene Hardware-Beschreibungssprache sondern eine Klassenbibliothek für C++.
Mit SystemC ist es möglich, Hardware abstrakt und auf der Register-Transfer-Ebene (RTL) zu beschreiben. Für eine Beschreibung auf RTL wurde ein VHDL ähnlicher Dialekt gebildet. Für SystemC gibt es zahlreiche Erweiterung wie z.B. das Transaction-Level Modeling ([[TLM]]) mit dem es möglich ist, komplette Protokolle nachzubilden, ohne sich Gedanken über die unteren Abstraktionsebenen zu machen. Bisher ist es jedoch so, dass SystemC nicht ohne weiteres synthesefähig ist, dieses wird sich jedoch mittelfristig ändern. Schon jetzt ist es mit Highlevel-Synthesen möglich, C- oder auch C++-Programme zu synthetisieren und diese in einen FPGA einzubeschreiben.

Ein Grundproblem bei SystemC ist die mangelnde Möglichkeit, systembestimmende Randbedingungen, die auf dieser Abstraktionsebene der Schaltungsbeschreibung eigentlich einfliessen müssten, geeignet zu formulieren, damit die Synthese in bestimmte Nischen gelenkt werden kann, was in einer niedigeren Abstraktionsebene durch die Wahl eines Lösungsansatzes implizit geschieht. Dies muss bei der Verwendung von SystemC obwohl eine datenorientierte Beschreibungsebene gewählt wurde, dennoch auf Strukturebene geschehen. Damit umspannt SystemC einen sehr grossen Bereich an Formulierungsebenen, die miteinander konkurrieren.

== VHDL-AMS ==

'''VHDL''' mit Erweiterungen für die '''A'''nalog/'''M'''ixed '''S'''ignal - Simulation. Diese Beschreibungssprache wird z. B. benutzt, um elektrodynamische und mechanische Modelle wie Bremsen, Motoren und Ähnliches in elektrische Schaltungssimulationen zu integrieren.

=== Links zu AMS ===
* Hiesiger thread: http://www.mikrocontroller.net/forum/read-9-358956.html
* http://www.syssim.ecs.soton.ac.uk/
* http://www.vhdl-ams.org/Tools/tools.html
* VHDL-AMS simulator (SEAMS), Version 1.1c (23 March 99): http://www.ececs.uc.edu/~dpl/distribution/packages/packages.html
* SMASH: http://www.dolphin-integration.com/medal/smash/smash_overview.html
* Simplorer oder hAMSter: http://www.ansoft.com/about/academics/simplorer_sv/index.cfm
* Linkliste: http://www.vlsi.informatik.tu-darmstadt.de/staff/klupsch/steffen-vhdlams_links.html

=== Bücher ===
* VHDL-AMS. Mit CD. Anwendungen und industrieller Einsatz (Broschiert) von Yannick Herve, ISBN: 3486577875, 34,80 EUR, März 2006

= Sonstige Links =
* CUPL: Zu ABEL verwandte Sprache, wird von Atmel noch als WinCUPL für Atmel-CPLDs kostenlos bereitgestellt, aber nicht mehr gepflegt. (Der Texteditor stürzt beim Speichern ab und beendet das Programm - Abhilfe: Wordpad o.ä. benutzen)
* GHDL: Genrad's hardware description langugage, eine boolsche Sprache zur Beschreibung von [[GAL]]s und [[PAL]]s.

[[Category:FPGA und Co| ]]
[[Kategorie:Programmiersprachen]]

GEDA

2014-01-23T06:32:13Z

Jonas k:

gEDA ist ein Open Source Programmpaket zum Zeichnen von Schaltplänen und zur Entwicklung von Platinen.
Es besteht unter anderem aus dem Schaltplaneditor Gschem und dem Platinenlayoutprogramm PCB.

== Gschem ==

[[Bild:Gschem.png|right|thumb|Screenshot]]

gschem ist der Schaltplaneditor aus dem Open Source Projekt gEDA. gschem wird hauptsächlich auf Linux Rechnern entwickelt, läuft aber auch auf anderen Unix-Betriebssystemen und unter Windows. gschem ist für die Linuxdistributionen RedHat und Debian als Paket verfügbar, für Windows ist nur eine ältere Version erhältlich und für alle anderen ist selber kompilieren angesagt.

Die Bedienung ist nicht sonderlich anfängerfreundlich. Hat man sich aber mal daran gewöhnt, dass jeder Menupunkt mit 1 oder 2 Tasten erreichbar ist, läßt sich's mit gschem prima arbeiten.

In der Symbolbibliothek (die auch online betrachtet werden kann) sind etwas mehr als 1000 Symbole; das Selbsterzeugen von Symbolen ist jedoch problemlos möglich. Insbesondere ist es aufgrund des gut dokumentierten und einfachen Datei-Formates möglich, mit einfachen Perl-Programmen z. B. aus Reports von Xilinx ISE Symbole zu erzeugen und automatisch zu aktualisieren, wenn sich die Pinzuordnung ändert. Das fehlerhafte Eingeben der Pinbelegung von CPLDs und FPGAs von Hand und die Änderung derselben ist damit für gschem User Geschichte.

Die Schaltpläne lassen sich als png und als Postscript exportieren.

Netzlisten (insgesamt über 20 Formate für PCB, Protel, Eagle, BAE, spice, pads, ... ) lassen sich mit dem Programm gnetlist generieren. Aus diesem Grund ist man (bis auf die Namen der Footprints) unabhängig von der verwendeten Layout-Software und kann diese auch sehr leicht wechseln.

Ein großer Vorteil der gEDA-Suite sind die Dateiformate, welche alle reiner ASCII-Text sind. Dies macht die Entwicklung von Helper-Tools zur Lösung von speziellen Aufgaben sehr leicht. Außerdem können die Dateien deswegen sehr einfach in Versionsverwaltungssystemen wie CVS verwaltet werden, was insbesondere die Entwickler größerer Projekte zu schätzen wissen.

Nähere Informationen über gschem (gEDA) gibt es unter [[http://www.geda.seul.org/ http://www.geda.seul.org/]].

== PCB ==

[http://pcb.sourceforge.net/index.html PCB] ist ein freies (open source) Layoutprogramm inklusive Autorouter. Zum Zeichnen der Schaltpläne kann [[Schaltplaneditoren#Gschem|Gschem]] verwendet werden.

PCB wurde ursprünglich für den Atari ST entwickelt und später nach
Unix portiert. PCB läuft meist unter Linux, kann allerdings mit [http://www.cygwin.com/ Cygwin] auch unter Windows betrieben werden.

Als Ausgabeformate stehen [http://de.wikipedia.org/wiki/Postscript Postscript] und Gerber RS-274-X zur Verfügung.

Ein großer Vorteil von PCB ist, dass alle Funktionen auch über
Hotkeys gesteuert werden können, was insbesondere nach längerer Einarbeitungszeit ein großer Gewinn gegenüber manchen Windows-Programmen ist.

Zur Einarbeitung ist es meines Erachtens sehr wichtig, sich das [http://www.geda.seul.org/wiki/geda:gsch2pcb_tutorial Tutorial] durchzulesen. PCB und Gschem sind nicht besonders einfach zu benutzen. Gerade am Anfang, wenn man sich versucht damit einzuarbeiten. Aber wenn man einmal mit dem Werkzeug arbeiten kann, wird man es nicht mehr missen wollen.

=== Wichtige Einstellungen & Tips ===

Die neue GTK+ Version aus dem CVS Archiv ist der alten, etwas angestaubten Version vorzuziehen. Auch das Kompilieren ist nicht wirklich schwierig. Alles, was dazu notwendig ist (und das Programm hat keine großen Abhängigkeiten), ist in der Readme erklärt. Somit fällt die Kompilierung recht einfach aus.

Auf der linken Seite befindet sich die Auswahl der jeweiligen Layer. Gerade bei Verwendung des Autorouters sollte man hier den 2. Layer deaktivieren. Dies kann ganz einfach mit einem Klick auf die Beschriftung erfolgen (component, GND-comp und VCC-comp). Ebenso sollte man unused (grün) und unused (blau) deaktivieren.

Als Route Style verwende ich den ''Power Style'' mit einer Dicke von 25 Mil (0.6 mm). Der ''Signal Style'' scheint mir gerade bei schlechten Belichtungsverhältnissen nicht ganz optimal zu sein.

=== Autorouter ===

Der Autorouter von PCB hat einige Schwächen, welche allerdings bei Hobby-Projekten völlig belanglos sind: Beispielsweise kann es bei TQFP-Gehäusen mit 100 Pins u. 0.5mm Pinabstand zu Problemen kommen, 64polige TQFP-Gehäuse (z. B. vom ATmega 128) gehen jedoch ohne Probleme.

Hat man sich soweit im [http://www.geda.seul.org/wiki/geda:gsch2pcb_tutorial Tutorial] durchgearbeitet und seine Bauteile positioniert, kann der Autorouter zum Einsatz kommen. Auch hier ist ein wenig Experimentierfreude erforderlich, um zu zufriedenstellenden Ergebnissen zu kommen.

Unter '''Connects / Optimize routed Tracks / Miter''' können die gerouteten Linien in 45 Grad Winkel modifiziert werden.

=== Footprints ===

[[Bild:Pcbgtk.png|right|thumb|Screenshot]]

Sehr wichtig für das Zusammenspiel zwischen dem Schaltplaneditor [http://www.geda.seul.org/tools/gschem/ Gschem] und dem [http://pcb.sourceforge.net PCB] ist die Verwendung der richtigen Footprints.

Mir persönlich ist aufgefallen, daß viele Pads zu klein sind. Gerade im Bereich der Hobbyätzerei könnten sie ruhig größer ausfallen.

<table border=1>
<tr>
<th>Element</th>
<th>Footprint</th>
<th>Alternativer Footprint</th>
<th>Beschreibung</th>
</tr>
<tr>
<td>Widerstand 1/4 Watt</td>
<td>R0w4</td>
<td>R025</td>
<td>Ich benutze R0w4, weil es die Pads größer sind.</td>
</tr>
<tr>
<td>Elko</td>
<td>CR200</td>
<td>RADIAL_CAN 200</td>
<td>CR200 ist für größere Elkos (Umfang), während bei RADIAL_CAN 200 der Umfang kleiner ist. Leider fehlt die Polarität bei diesem Symbol. Allgemein jedoch sind bei beiden Elementen die Pads zu klein.</td>
</tr>
</table>

[[Bild:Pcb_widerstand.png]]

Mir waren irgendwie alle Widerstände nicht ideal genug.
Die Löcher werden ja meist mit 0.8mm gebohrt: (0.8 mm * (1 mil/ 0.0254 mm) = 31 mil. Eine Richtlinie für den gesamten Paddurchmesser habe ich nicht gefunden. Aus einer Elektor Platine habe ich mit Meßschieber ungefähr 2 mm gemessen, also 78 mil.

<pre>
Element["" "R__0w4_10.16mm" "" "" 0 0 0 -10300 0 100 ""]
(
Pin[0 0 7800 3100 6100 3500 "" "1" "edge2"]
Pin[40000 0 7800 3100 6100 3500 "" "2" "edge2"]
ElementLine [7900 0 4400 0 1000]
ElementLine [32000 0 35500 0 1000]
ElementLine [7900 -3300 7900 3300 1000]
ElementLine [32000 -3300 32000 3300 1000]
ElementLine [7900 -3300 32000 -3300 1000]
ElementLine [7900 3300 32000 3300 1000]
)
</pre>

Für Kapazitäten mit einer Breite von 2.54 mm oder 5.08 mm nutze ich folgendes Element

<pre>
Element["" "" "" "" 65000 78500 0 0 0 100 ""]
(
Pin[2000 -2500 7000 3000 4200 2000 "" "cap_2" "edge2"]
Pin[-8000 -2500 7000 3000 4200 2000 "" "cap_1" "edge2"]
Pin[-18000 -2500 7000 3000 4200 2000 "" "cap_1" "edge2"]
Pad[-16000 -2500 -10000 -2500 1000 2000 3000 "" "1" ""]
ElementLine [-4000 -6500 -4000 2500 1399]
ElementLine [-2000 -6500 -2000 2500 1399]
)
</pre>

==Siehe auch==

* [[KiCAD]] - ein weiteres Open-Source-Paket für Schaltplan- und Layoutentwicklung

[[Category:Schaltplaneditoren]]

Benutzer Diskussion:Andreas

2014-01-22T08:04:44Z

Jonas k: /* Anfrage wegen "PCB". */

== wikitable ==

Hi, wo hast du eigentlich die wikitable (css) untergebracht?

Hätte ich jetzt in [[MediaWiki:Common.css]] erwartet, analog zu [http://de.wikipedia.org/wiki/MediaWiki:Common.css] ... --[[Benutzer:Gjlayde|Gjlayde]] 12:39, 27. Sep. 2009 (UTC)

Hi, ich hab die von Hand im CSS untergebracht, da ich [[MediaWiki:Common.css]] damals gar nicht kannte (bzw. das in der damaligen Wiki-Version noch nicht vorhanden war). Ich habe den Code jetzt in den Wiki-Eintrag verschoben. Allerdings sind die Änderungen aus irgend einem Grund noch nicht sichtbar, ich arbeite aber dran.

Da du dich mit MediaWiki deutlich besser auszukennen scheinst als ich, habe ich dir mal Admin-Rechte gegeben (damit kannst du u.a. auch das CSS editieren).

--[[Benutzer:Andreas|andreas]] 21:57, 1. Okt. 2009 (UTC)

Problem ist behoben. --[[Benutzer:Andreas|andreas]] 22:15, 1. Okt. 2009 (UTC)

== Codierte Übertragung ==
Moien Andreas, vielen dank für deinen [[Codierte Übertragung]] Artikel. Ich als Neuling verstehe den sogar :). Ich habe eine Frage zum Sender und Empfänger. Der verlinkte Empfänger ist nicht mehr bei Conrad gelistet. Da ich versuche so etwas nachzubauen, würde ich mich über eine Anpassung freuen. Dazu würde ich dann gerne gleich fragen wollen, wonach du den ausgesucht hast? Da ich nach einem einfachen Sender und Empfänger Paar suche, dass kaum Schnickschnack hat und mir sehr schnell das Empfangssignal ausgibt, ist es für mich schwer etwas passendes und "kostengünstiges" zu finden. Vielleicht kannst du mir da helfen. Danke sehr, --[[Benutzer:Horn|Horn]] ([[Benutzer Diskussion:Horn|Diskussion]]) 19:33, 4. Jan. 2014 (CET)

== Anfrage wegen "PCB". ==

Hallo Andreas.

Ich wollte gerade den Artikel "PCB" erstellen (wegen: http://www.mikrocontroller.net/articles/Diskussion:Schaltplaneditoren) und habe festgestellt, das er schon mehrmals angelegt und gelöscht wurde. Meine Intention war, ihn jetzt provisorisch mit dem Inhalt aus dem beanstandeten "schaltplaneditoren" Teil zu füllen. Dann hätten die, die befähigt sind und sich berufen fühlen, etwas über PCB zu schreiben, eine Anlaufstelle. Wegen der mehrfachen Löschung frage ich Dich aber lieber, ob da etwas gegen spricht. --[[Benutzer:Berndwiebus|Berndwiebus]] ([[Benutzer Diskussion:Berndwiebus|Diskussion]]) 21:42, 21. Jan. 2014 (CET)

:Hi, unabhängig vom Inhalt finde ich Abkürzungen wie "PCB" nicht wirklich gut geeignet als Name eines Artikels. "Printed Circuit Borad" wäre m.M. nach besser geeignet, und PCB könnte als Weiterleitung dahin angelegt werden. Zudem gibt es mit [[Platine]] bereits einen Artikel, der genau das meint, was du als "PCB" bezeichnest. Anstatt noch einen Artikel anzulegen könnte "Platine" verbessert und erweitert werden. --[[Benutzer:Gjlayde|Gjlayde]] ([[Benutzer Diskussion:Gjlayde|Diskussion]]) 23:30, 21. Jan. 2014 (CET)

:Servus, wie wäre es denn mit dem Artikelnamen "geda" mit den Unterkapiteln "gschem" und "PCB"? Ich bin schon gespannt, ob da was gutes rauskommt, geda wollt ich mir schon länger mal anschaun...

Oversampling

2014-01-22T07:47:58Z

Jonas k: /* A/D bzw. D/A Wandler */

Unter dem so genannten 'oversampling' versteht man eine [[Überabtastung]] eines Signals, jenseits der benötigten oder vorhandenen [[Abtastfrequenz]] des Signals.

=Anwendungen=
==Digitale Datenübertragung==
Kommt ein stark jitter-belastetes Signal an einem Signaleingang an, so muss dieses mit mehr als dem Faktor 2 abgetastet werden, da die tatsächliche minimale Periode infolge des Jitters geringer als Faktor 1/2 ist (theoretisch ist zumindest Faktor 2 nötig, um beide Flanken eines Rechtecksignals zu sehen). Daher wird es gerne mit der dreifachen Frequenz abgetastet, um es sehr einfach in die Zieltaktdomain überführen und verarbeiten zu können.

==Signalverarbeitung==
Mathematische [[Filter]] arbeiten um so genauer, je mehr TAPs - also Stützstellen - sie verwenden. Um Schwingungen und Phasenverläufe möglichst genau verarbeiten und kumulierende Fehler reduzieren zu können, werden Daten bei hohen Anspüchen auf höheren Abtastraten verarbeitet, als sie am Eingang anliegen. Dabei ist zu beachten, dass die Zahl der Filter-TAPs bereits aufgrund der Abtastratenerhöhung linear mitwachsen muss, um wieder die gleiche Frequenzraum erfassen zu können und andererseits auch deshalb vergrössert werden muss, um den Filter selber qualitativ zu verbessern.

==A/D bzw. D/A Wandler==

=== Genauigkeit ===

Vor einem A/D-Wandler, bzw. nach einem D/A-Wandler braucht man normalerweise einen Filter, um Frequenzen jenseits des Nyquist Limits (1/2 Samplingfrequenz) zu unterdrücken. Ein steiler analoger Filter ist aufwendig und braucht präzise Bauteile. Als Alternative wird oft Oversampling genutzt und der Wandler mit einer höheren Frequenz (z.B. 4 fach) betrieben, und dann ein digitaler Filter für den steilen Übergang genutzt - der analoge Filter für die höhere Samplingfrequenz ist deutlich einfacher, da er flacher ausfallen darf. Nebenbei ergibt das Oversampling noch eine Erhöhung der Auflösung : für die 4-fach höhere Frequenz wird theoretisch 1 Bit gewonnen. Die Genauigkeit erhöht sich dabei allerdings nicht wesentlich.

=== Sinx/x-Korrektur ===

Außerdem ist mit einer höheren Abtastrate weniger oder keine "sinx/x"-Korrektur mehr nötig, ein Filter, dass im analogen Bereich unmöglich zu entwerfen ist.

=== Noise shaping ===

Sigma-Delta-ADC?

[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Datenübertragung]]
[[Kategorie:Signalverarbeitung]]
[[Kategorie:DSP]]

Oversampling

2014-01-20T17:14:15Z

Jonas k:

Unter dem so genannten 'oversampling' versteht man eine [[Überabtastung]] eines Signals, jenseits der benötigten oder vorhandenen [[Abtastfrequenz]] des Signals.

=Anwendungen=
==Datenübertragung==
Kommt ein jitter-belastetes Signal an einem Signaleingang vor, so wird dieses gerne mit der ca. 3-fachen Frequenz abgetastet, um es sehr einfach in die Zieltaktdomain überführen und verarbeiten zu können. (Theoretisch sind zumindest ein Faktor 2 nötig um beide Flanken eines Rechtecksignals zu sehen.)

==Signalverarbeitung==
Mathematische [[Filter]] arbeiten um so genauer, je mehr TAPs sie verwenden. Um Schwingungen und Phasenverläufe sehr genau zu verarbeiten und kumulierende Fehler reduzieren zu können, werden Daten bei hohen Anspüchen auf höheren Abtastraten verarbeitet, als sie am Eingang anliegen.

==A/D bzw. D/A Wandler==
Vor einem A/D-Wandler, bzw. nach einem D/A-Wandler braucht man normalerweise einen Filter, um Frequenzen jenseits des Nyquist Limits (1/2 Samplingfrequenz) zu unterdrücken. Ein steiler analoger Filter ist aufwendig und braucht präzise Bauteile. Als Alternative wird oft Oversampling genutzt und der Wandler mit einer höheren Frequenz (z.B. 4 fach) betrieben, und dann ein digitaler Filter für den steilen Übergang genutzt - der analoge Filter für die höhere Samplingfrequenz ist deutlich einfacher, da er flacher ausfallen darf. Nebenbei ergibt das Oversampling noch eine Erhöhung der Auflösung : für die 4-fach höhere Frequenz wird theoretisch 1 Bit gewonnen. Die Genauigkeit erhöht sich dabei allerdings nicht wesentlich.

Außerdem ist mit einer höheren Abtastrate weniger oder keine "sinx/x"-Korrektur mehr nötig, ein Filter, dass im analogen Bereich unmöglich zu entwerfen ist.

[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Datenübertragung]]
[[Kategorie:Signalverarbeitung]]
[[Kategorie:DSP]]

Oversampling

2014-01-19T18:48:59Z

Jonas k:

Unter dem so genannten 'oversampling' versteht man eine [[Überabtastung]] eines Signals, jenseits der benötigten oder vorhandenen [[Abtastfrequenz]] des Signals.

=Anwendungen=
==Datenübertragung==
Kommt ein jitter-belastetes Signal an einem Signaleingang vor, so wird dieses gerne mit der ca. 3-fachen Frequenz abgetastet, um es sehr einfach in die Zieltaktdomain überführen und verarbeiten zu können. (Theoretisch sind zumindest ein Faktor 2 nötig um beide Flanken eines Rechtecksignals zu sehen.)

==Signalverarbeitung==
Mathematische [[Filter]] arbeiten um so genauer, je mehr TAPs sie verwenden. Um Schwingungen und Phasenverläufe sehr genau zu verarbeiten und kumulierende Fehler reduzieren zu können, werden Daten bei hohen Anspüchen auf höheren Abtastraten verarbeitet, als sie am Eingang anliegen.

==A/D bzw. D/A Wandler==
Vor einem A/D-Wandler, bzw. nach einem D/A-Wandler braucht man normalerweise einen Filter, um Frequenzen jenseits des Nyquist Limits (1/2 Samplingfrequenz) zu unterdrücken. Ein steiler analoger Filter ist aufwendig und braucht präzise Bauteile. Als Alternative wird oft Oversampling genutzt und der Wandler mit einer höheren Frequenz (z.B. 4 fach) betrieben, und dann ein digitaler Filter für den steilen Übergang genutzt - der analoge Filter für die höhere Samplingfrequenz ist deutlich einfacher, da er flacher ausfallen darf. Nebenbei ergibt das Oversampling noch eine Erhöhung der Auflösung : für die 4-fach höhere Frequenz wird theoretisch 1 Bit gewonnen. Die Genauigkeit erhöht sich dabei allerdings nicht wesentlich.

Außerdem ist mit einer höheren Abtastrate weniger oder keine "sinx/x"-Korrektur mehr nötig, ein Filter, dass im analogen Bereich unmöglich zu entwerfen ist.

[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Datenübertragung]]
[[Kategorie:Signalverarbeitung]]

Oversampling

2014-01-19T18:44:17Z

Jonas k: /* A/D bzw. D/A Wandler */

Unter dem so genannten 'oversampling' versteht man eine [[Überabtastung]] eines Signals, jenseits der benötigten oder verhandenen [[Abtastfrequenz]] des Signals.

=Anwendungen=
==Datenübertragung==
Kommt ein jitter-belastetes Signal an einem Signaleingang vor, so wird dieses gerne mit der ca. 3-fachen Frequenz abgetastet, um es sehr einfach in die Zieltaktdomain überführen und verarbeiten zu können. (Theoretisch sind zumindest ein Faktor 2 nötig um beide Flanken eines Rechtecksignals zu sehen.)

==Signalverarbeitung==
Mathematische [[Filter]] arbeiten um so genauer, je mehr TAPs sie verwenden. Um Schwingungen und Phasenverläufe sehr genau zu verarbeiten und kumulierende Fehler reduzieren zu können, werden Daten bei hohen Anspüchen auf höheren Abtastraten verarbeitet, als sie am Eingang anliegen.

==A/D bzw. D/A Wandler==
Vor einem A/D-Wandler, bzw. nach einem D/A-Wandler braucht man normalerweise einen Filter, um Frequenzen jenseits des Nyquist Limits (1/2 Samplingfrequenz) zu unterdrücken. Ein steiler analoger Filter ist aufwendig und braucht präzise Bauteile. Als Alternative wird oft Oversampling genutzt und der Wandler mit einer höheren Frequenz (z.B. 4 fach) betrieben, und dann ein digitaler Filter für den steilen Übergang genutzt - der analoge Filter für die höhere Samplingfrequenz ist deutlich einfacher, da er flacher ausfallen darf. Nebenbei ergibt das Oversampling noch eine Erhöhung der Auflösung : für die 4-fach höhere Frequenz wird theoretisch 1 Bit gewonnen. Die Genauigkeit erhöht sich dabei allerdings nicht wesentlich.

Außerdem ist mit einer höheren Abtastrate weniger oder keine "sinx/x"-Korrektur mehr nötig, ein Filter, dass im analogen Bereich unmöglich zu entwerfen ist.

[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Datenübertragung]]
[[Kategorie:Signalverarbeitung]]

Digitale Sinusfunktion

2014-01-16T17:16:53Z

Jonas k: /* Verzerrer */ Leerzeichen eingefügt

Erzeugung optimierter Sinusfunktionen mit FPGAs und Mikroprozessoren für die digitale Signalverarbeitung.

''von [[Benutzer:engineer|Jürgen Schuhmacher]]''.

(Auszug aus meinem Artikel "optimized sine wave generation in digital systems").

Die hier beschriebenen Methoden eigenen sich insbesondere zur Umsetzung in low cost Systemen, in denen es auf Geschwindigkeit und Platzersparnis ankommt. Sie gelten für [[VHDL]], Verilog, C und Assembler sinngemäß.

= Tabellenbasierte Anäherung=
Bei der klassischen [[DDS]] wird die aus dem [[Akkumulator]] abgeleitete Phase direkt als Adresse einer Ram/Rom Tabelle genutzt, in der der Sinus abgelegt wurde. Diese lässt sich mit Excel leicht erzeugen und analysieren. Danach kann sie in ein Daten-Array in VHDL oder direkt als Definitions-file für die FPGA-internen BRAMs angelegt werden.

==Phasendefinition==
Gerne wird dabei von der Möglichkeit Gebrauch gemacht, die Gesamtperiode als 4 Teilperioden zu interpretieren, nur die erste zu hinterlegen, bzw. zu erzeugen, um die Welle später phasen- und vorzeichenrichtig wieder zusammenzubauen. Dabei gibt es zwei Möglichkeiten, die Sinuswelle abzubilden:

===Randwertdefinition===
Man bezieht sich bei den Stützstellen des Sinus auf die Randwerte des abgedeckten Bereiches, also 0.0, 1.0, 2.0, 3.0, ... (n/4)-1 und wiederholt ab dem Punkt n/4 den Bogen rückwärts. Daraus ergibt sich z.B. für 32 Punkte die Abbildung: [0,1,2,3,4,5,6,7] und [8,7,6,5,4,3,2,1] sowie die entsprechende Wiederholung dieses Bogens mit dann negativem Vorzeichen für die Werte ab 180°. Man beachte dabei, dass der "Elementarbogen" bei den Punkten 0, 90, 180 und 270 beginnt, aber den jeweils letzten Wert ''nicht'' einschließen darf, da er sonst im nächten Bereich wiederholt würde. Die Phasen dieser Darstellung entspricht damit p = 0, 1/n, 2/n ... (n-1)/n. Wichtig ist das Teilen durch n und nicht etwas n-1, wie man es teilweise sieht.

Die so generierten Stützstellen rahmen also (erst) mit 9 Werten den vollen Bereich von 0°…90° ein, bzw. mit 17 Werten den Bereich von 0…180° = π. Es gibt zwei leicht verschiedene Viertelbögen, die zueineinder nicht symmetrisch sind. Man benötigt gegebenenfalls ein Bit mehr für die Umrechnung (siehe 0…7 und 1…8).

===Zwischenwertdefinition===
Aus rechenerischer Sicht und auch aus darstellungstechnischen Gründen ist es günstiger, mit den ansteuernden Digitalwerten 0 ... n-1 die Mitte eines Winkeintervalls zu definieren. Damit gibt es pro Viertelbogen genau 8 Stellen, die zur nächsten Viertelperiode voll symmetrisch sind. Der Digitalwert 0 repräsentiert also den mittleren Sinuswert in dem Bereich 0...1, der Digitalwert 7 den Wert im Bereich 7...8. Dazu muss bei der Interpretation der Phase 1/n aufaddiert werden. Die Phase entspricht damit p = 0,5 , 1,5/n, 2,5/n ... (n-0,5)/n. Man kann damit für beide Viertelbögen mit einem gleich grossen Vektor arbeiten.

== Amplitudenberechung ==
In Abhängigkeit der Phase muss die zugehörige Amplitude berechnet werden. Je nach der gewünschten digitalen Aussteuerung braucht man mitunter für nur einen einzigen Wert (den Maxwert) ein Bit mehr. Es sollte daher bedacht werden, ob man unbedingt eine Vollaussteuerung "2 hoch n" benötigt.

=== MaxWert-orientiert ===
Gfs kann es sinnvoll sein, den Wertebereich nicht voll auszuschöpfen - auch, um die Sinuswelle um einen bestimmten Punkt symmetrisch zu halten. Speziell bei bei Methode 1 (der Randwertorientierung) liegt ein echter Nullpunkt vor und man ist versucht, den negativen MaxWert (z.B. "-128" bei 8 bit) mitzubenutzen. Eine Optimierung der Werte ist auch mit anderen Zielen möglich:

=== Fehler-orientiert ===
Selten genutzt, aber effektiv wirksamer, als die pauschale Nutzung der maximalen Aussteuerung ist die Optmimierung der Werte - gerade kleiner Tabellen - anhand einer Fehlervorschrift für die Abweichungen.

(Optimierte Tabelle folgt)

=== Resourcen-orientiert ===
Durch die geschickte Wahl der Verstärkung können in digitlen Systemen Bits zur Darstellung der Werte eingespart werden.

(Optimierte Tabelle folgt)

== Vergleich der Methoden ==
=== Grafische Veranschaulichung ===
[[Datei:digitale sinus generation js.gif]]

Erläuterungen zur Grafik:

Dargestellt sind die beiden Methoden beginnend mit jeweils dem Winkel als float-Wert von 0 < X < 16, dem digitalen "code" 0 ... 15, dem abgebildeten Sektor (man beachte den Sonderpunkt 4), der relativen Phase bezogen auf den Definitionsbereich, die absolute Phase innerhalb 360 Grad und der sich Sinuswerte. Die aufaddierten Sinuswerte (int) ergeben einen Eindruck des Integrals = Fläche unter der Kurve. In den Kurven sind die 4 benutzten Punkte dargestellt. Die blaue Kurve gibt den Winkel 0 ... 90 Grad an.

=== Vorteile der zwischenwertorientierten Methode ===
Bei Nutzung der Methode 2 ergibt sich der Vorteil, dass sich - gerade bei kleinen Tabellen - eine etwas größere Amplitude unterbringen lässt, da bei gerader Punktanzahl für die Viertelbogen immer Symmetrie zur Zeitachse herrscht. Die Werte liegen also z.B. bei 4 Bit nicht bei 7,6,5 ... -5,-6,-7 unter Verlust des Punktes "-8", der ja möglich wäre, sondern bei 7,5 ... -7.5, womit alle 16 Punkte genutzt werden können und die Welle trotzdem symmetrisch zu 0 bleibt. Ferner fällt der alleinige Maxwert weg, wodurch die Skalierung weiter wachsen kann (z.B. 32,1 im Bild), was besonders bei kleinen Auflösungen relevant ist. Nutzbringend ist der Effekt immer dann, wenn der Wert direkt auf einen Wandler gegeben und geeignet gefiltert wird. So lässt sich in der Tat ein Analogwert von äquivalent 32,000 realisieren, der ausdrücklich nicht ausgegeben werden kann.

===Mögliche Probleme ===
Der Nachteil, dass es bei Methode 2 keinen ausdrücklichen Nullpunkt gibt, ist bei vielen Anwendungen unerheblich - wäre aber im Einzelfall zu prüfen, z.B. wenn ein Motor direkt durch Phase=0 abgeschaltet werden soll und eine echte "0" am Wandlerausgang benötigt wird.

Grundsätzlich muß auch bedacht werden, daß im Falle einer Nachbehandlung der Sinuswellen durch interne digitale Filter generell größere Werte entstehen können, als durch die Stützstellen vorgegeben wurden, was bei größeren Amplituden ein Problem wird. Sicherheitshalber verzichtet man auf die Amplitudenüberhöhung und reduziert diese sogar, z.B. im Hinblick auf Fehlerreduktion, wie oben beschrieben.

===Vergleich und Fazit===

In der Regel ist Definition 2 vorzuziehen. Bei großen Auflösungen nähern sich beide ohnehin an, es bleibt aber der Vorteil der einfacheren Behandlung der Vektoren und es gibt keine Sonderbehandlung des 90°-Falles. Hier bräuchte man je nach Realisierung eine Fallunterscheidung oder ein Bit mehr für die Vollaussteuerung. Gleiches gilt bei der Bildung der Phase.

Eine weitere Betrachtung zu diesem Thema befindet sich hier: http://www.mikrocontroller.net/topic/251921#2593000

=Analytische Annäherung=
Die Sinuswelle kann durch einen Parabelbogen angenähert werden, wenn eine schnelle Multiplikation zur Verfügung steht:

== Sinus-Approximation 1 ==
[[Datei:einfache naeherung sinus funktion js.gif|thumb|right|320px|sin(π·''x'') und Approximation zweiter Ordnung im Intervall [0,1]]]
Die nachfolgende Formel beschreibt dagegen eine einfache Approximation:

:<math>\sin(\pi x) \approx 4 x (1-x)\quad \text{wobei}\quad 0 \leqslant x \leqslant 1</math>

Der Faktor 4 ist so gewählt, daß der Scheitel der Parabel mit dem Maximum der sin-Kurve zusammenfällt. Die Abweichung dieses leicht oberhalb des Sinus verlaufenden Bogens beträgt nicht mehr als 12.5%<ref>Die maximale Abweichung wird für ''x'' ≈ 0.15 bzw. ''x'' ≈ 0.85 erreicht. Eine kleinere absolute Abweichung kann für eine etwas kleinere Konstante auf der rechten Seite erreicht werden, d.h. für ca. 3,848 anstatt der 4,0.</ref> und eignet sich daher für viele Applikationen, bei denen es nicht auf 100% Genauigkeit ankommt, oder die Abweichung akzeptabel ist.
{{Absatz}}

== Sinus-Approximation 2 ==
Durch Anwendung von Korrekturwerten, die aus Vielfachen der anregenden Frequenz gewonnen werden, können die Oberwellen im Endwert reduziert werden. Der Definitionsbereich wird dabei einfach durch Multiplikation des Einspeisevektors mit einem größeren Faktor abgetastet, wobei ab den Oberwellen 4 und folgende der resultierende Y-Wert zwischen zwei Nulldurchgängen manuell invertiert werden muss, um den jeweils inversen Halbbogen zu bilden. In C kann das durch die Signum/ABS-Funktionen erfolgen, in VHDL durch Nutzung des jeweiligen entstehenden MSBs. Die resultierenden Funktionen für die Oberwellen Y2 ... Y5 werden mit geeigneten Korrekturfaktoren multipliziert und addiert, sodass sich die Fehler minimieren.

[[Datei:Opimierte naeherung sinusfunktion2 js.png|thumb|right|320px|Funktionen und Fehler (rot, 100-fach gezoomed) bei Approximation fünfter Ordnung im Bereich 0...90°.]]

Im obigen Beispiel wurde für die Abbildung des benötigten Sinus-Viertels ein 8Bit-Vektor (0...255) angenommen und 4 Oberwellen herangezogen. Die Phase wird daher auf 10Bit => 1/1024 genau abgebildet. Die Koeffizienten lauten:

k1 = 1,0000, k2= -0,0444, k3= -0,0207, k4= -0,0018, k5= -0,00255.

Die Abweichung des Ausgangswertes vom idealen Sinus (grün) beträgt hier ca. +/-45 digit pro Vollaussteuerung (hier 65536), was bewirkt, dass man mit der obenstehenden Vorschrift durch Weglassen der unteren 5 Bits einen Endwert mit +/- 1 digit Fehler (~ 0,1% Genauigkeit) erzielen kann, was gut zur gewählten Phasenauflösung passt.

Eine in VHDL realisierte Schaltung läuft in einem Altera Cyclone FPGA rein kombinatorisch mit nahezu 50MHz.
{{Absatz}}

=Weiterverarbeitung=
Bei der direkten Erzeugung des Wertes durch Formeln kann die Berechung mit jeder beliebigen Auflösung erfolgen. Eine Interpolation oder Filterung ist in diesen Fällen nicht unbedingt nötig. Um dennoch Zwischenwerte zu bekommen gibt, es folgende Möglichkeiten:

=== Interpolation ===
Die bisher nicht genutzten unteren Bits des Phasenakkumulators werden in eine Geradengleichung eingesetzt, wobei die Steigung und der Achsenabschnitt aus dem aktuellen und dem nächsten Punkt gewonnen werden. Wird eine Tabelle benutzt und neben dem Sinus auch der Cosinus erzeugt, so gibt die jeweils andere Funktion bereits die Steigung an und kann mitverwendet werden. Für schnelle Applikationen lohnt sich in jedem Fall die ausdrückliche Hinterlegung der Steigung.

Durch die Nutzung einer Interpolation werden die Artefakte infolge der begrenzten Tabellengrösse stark gemindert.

=== Filterung ===
Eine anschliessende Filterung kann die Güte des Sinus weiter erhöhen. Ein einfaches, auf die zu erzeugende Frequenz abgestimmtes, IIR-Filter dämpft zuverlässig die hochfrequenten Anteile, also die verbleibenden "Knicke" der Interpolation. Die einfachste Implementierung ist ein Filter mit binären Koeffizienten vom Typ: Y(t+1) = Y(t) - Y(t)/k + SinusWert/k, wobei k = 16,32,64 ...!

Eine Filterung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn ein Umsteuern der Frequenz erfolgt und Phasensprünge geglättet werden sollen.

= Anwendungsbeispiele =
==Signalsynthese==
=== Tongeneration ===
In den 80ern konnte ich (in Assembler!) so ohne Interpolation oder Filterung wie bei einer DDS arbeiten und mit dem VC20 und VC64 Pseudo-Sinustöne erzeugen, die in der Frequenz genau zu variieren waren. Bei nur ca. 2MHz Taktfrequenz liessen sich mit einer einfachen Schleife schon bei 64 Punkten Sweeps und kontinuierliche Portamentoeffekte für das komplette Audiospektrum mehrkanalig produzieren. Die im Signal freilich enthaltenen Oberwellen wirken dabei mit zusätzlicher Musikalität :-)

=== Motorsteuerung ===
Bei dem Betrieb von [[Schrittmotoren]] werden die X/Y-Wicklungen mit Strömen angesteuert, die Sinus/Cosinus-Verläufe aufweisen, um einen Feinschrittbetrieb zu ermöglichen. Die im Signal enthaltenen Oberwellen sind hier sogar günstig für den Beschleunigungsverlauf, da die Steigungen der Funktion genau dort grösser sind, als der echte Sinus, wo der Motor aufgrund des Haltemoments am meisten Widerstand entgegen setzt. (Nur ein Motor ohne Haltemomentpunkte würde 100%ige COS/SIN benötigen).

== Signalverarbeitung ==
=== Fensterung ===
Durch partielle Nutzung der Halbbögen der Sinusapproximation 1 kann in einfacher Weise eine effektive Fensterfunktion für Filter und FFTs erzeugt werden.

=== IQ-Modulation ===
Der Vorteil der kontinuierlichen, nicht an Tabellen gebundenen, Sinussynthese zeigt sich besonders bei der [[IQ-Modulation]], wo die Akkumulatorrundung bei kleinen Tabellen ohne eine Interpolation zu weiterem unerwünschtem [[Phasenrauschen]] führt, das minunter schwerwiegendere Fehler generiert, als der systematische Amplitudenfehler. Allerdings ist zumindest Annäherung 2 zu verwenden.
=== Verzerrer ===
[[Datei:Parametrischer verzerrer mit sinusapproximation-js.png|thumb|right|320px|Parametrischer Verzerrer mit Pseudosinus.]]
Durch parametrische Addition der so erzeugen Sinushalbwelle zwischen -100% und +100% zu einem Signal lassen sich einfache Signalkompressoren und Verzerrer konstruieren.

Diese sind z.B. in der in der Audiotechnik oder der Industrie im Bereich non-linear-predistorsion anwendbar.
{{Absatz}}

= Fußnoten =
<references/>

=Links=

Diskussion um DDS:

* http://www.mikrocontroller.net/topic/251921#2593000

Suche im Forum nach
* [http://www.mikrocontroller.net/search?query=dds DDS]
* [http://www.mikrocontroller.net/search?query=sinus%2a Sinus]
* [http://www.mikrocontroller.net/search?query=synth%2a Synthe…]
* [http://www.mikrocontroller.net/search?query=tonerz%2a Tonerzeug…]

[[Kategorie:Signalgeneratoren]]
[[Kategorie:Algorithmen und Arithmetik]]

Mcruler

2014-01-06T11:41:33Z

Jonas k: /* Vorbestellungen */ Menge erhöht von 5 auf 10

== Infos ==

Hier soll eine Community Variante eines Lineals entstehen, nach Vorbild des µRuler von EEVBlog/Dave Jones:

[[Datei:uRuler.jpg|1200px]]

'''Aktueller Stand:'''

[https://raw.github.com/maugsburger/ucruler/master/ucruler_top.png Top]

[https://raw.github.com/maugsburger/ucruler/master/ucruler_bot.png Bottom]

'''Thread im Forum:''' http://www.mikrocontroller.net/topic/313642

'''Projekt-Seite auf GitHub:''' https://github.com/maugsburger/ucruler

== Spezifikationen ==

{| class="wikitable"
|-
| Maße || 200 x 32 mm
|-
| PCB || 0.5mm oder 0.8mm FR4 '''1-Layer''' 35µ (TBD)
|-
| Oberfläche || gold (ENIG)
|-
| Lötstop || beidseitig, Farbe TBD
|-
| Bestückungsdruck || beidseitig, weiß
|-
| '''Preise''' || ca. 2 € / MOQ: 5 Stück oder vielfaches von 3 (TBD)
|}

== Farbe des Lötstopplackes ==
<pre>
grün |
gelb |
schwarz |++++++++++++++++++
weiß |+
rot |++++++++++
blau |+++++
</pre>

einfach bitte ein Plus hinter die Farbe die euch als Lötstoplack am besten gefallen würde.

== minimale Schriftgröße ==

http://www.mikrocontroller.net/attachment/196856/ucruler.pdf ausdrucken und die eigenen Augen testen.

Dann bitte eintragen, welche Größe gerade noch lesbar ist. Die normale Schrift wird eins größer werden, aber falls mal wirklich kein Platz mehr sein sollte würde ich darauf zurückgreifen.

<pre>
1,8 |
1,6 |
1,4 |
1,2 | ++++++
1,0 | ++++++
0,8 |
</pre>

== Anpassungen/Ergänzungen ==

Bitte einfach ein + oder - ergänzen oder gar nichts eintragen (wichtig, brauch ich nicht, egal), so dass am Ende ein Stimmungsbild entsteht. Daraus ergeben sich dann Prioritäten, in deren Reihenfolge der Platz aufgefüllt wird.

{| class="wikitable"

|-
! Name !! Wertung !! Beschreibung

|-
| Formelsamlung
||
<pre>
+| +++++
-| -------
</pre>
||
Vllt. könnte man auch ein paar Formeln unterbringen die oft verwendet werden und trotzdem gerne vergessen werden

Vorschläge [[Mcnet-ruler#Vorschl.C3.A4ge_f.C3.BCr_Formelsammlung|siehe unten]].

|-
| ✓ Leiterbahnstärken
||
<pre>
1| +
2| +++++++++++++++++++
3|
4|
5|
</pre>
||
Bitte genau eine Möglichkeit mit + wählen:
# Bahnen in mm und mil, beschriftet in mm und mil
# Bahnen in mm, beschriftet in mm und mil
# Bahnen in mil, beschriftet in mm und mil
# Bahnen in mm, beschriftet in mm
# Bahnen in mil, beschriftet in mil

|-
| ✓ Inches in mm
||
<pre>
+| ++++++++++++++++++++
-| -
</pre>
||
Bitte generell Inches in mm umrechnen.

|-
| Isolationsabstände
||
<pre>
+| ++++++++++++++++++++++++++
-|
</pre>
||
Die Tabelle für Isolationsabstände (Luft-/Kriechstrecken) ggf. an in Deutschland geltende Normen anpassen.

|-
| Kabel-Widerstände
||
<pre>
+| +++++++++++++
-| -------
</pre>
||
Wenn noch Platz ist, wäre eine Tabelle für Kabel-Widerstände gut (sortiert nach gängigen Querschnitten, pro m oder 10m Kabellänge).

|-
| Widerstands-Farbcode-Tabelle
||
<pre>
+| +++++++++++++++
-| ----------------
</pre>
||
Rückseite Widerstands-Farbcode-Tabelle

|-
| LM317
||
<pre>
+| +++++
-| --------------------
</pre>
||
Tabelle für LM317-Widerstandswerte

|-
| Kapazitäts-/Induktivitätsbelag
||
<pre>
+|++++++++
-|---
</pre>
||
Tabellen zum Kapazitäts-/Induktivitätsbelag von Leiterbahnen

|-
| Wellenwiderstände
||
<pre>
+|++++++++
-|----
</pre>
||
Richtwerttabellen für Wellenwiderstände, Micro Striplines (insbes. für USB/Ethernet Routing), etc. auf gängigen PCBs

|-
| Wechselstrom Ueff, Upp
||
<pre>
+| +++
-| ------------------
</pre>
||
Wenn immer noch Platz ist: Tabelle zur Umrechnung von Wechselstromgrößen (Ueff, Upp für gängige Trafowicklungen, 110V, 230V, 240V, 400V, 600V)

Anm.: Sinnvoll für gängige Elko-Spannungen 16VDC, 25VDC, 50VDC, 63VDC, 80VDC.

|-
| f/T-Umrechnung
||
<pre>
+| ++++
-| -----------------
</pre>
||
Und wenn dann noch Platz wäre: Tabelle mit f und T für gängige µC-Frequenzen und Samplingraten

Anm.: Sinnvoll und platzsparend, wenn wie vorgeschlagen für einige wenige gängige Werte (z.B. "8 MHz / 125 ns" und "48 kHz / 20,8 µs").

|-
| PCB-Kühlkörper
||
<pre>
+| +++++++++++++++++++
-| --
</pre>
||
Was auch interessant waere ist eine Tabelle fuer Leiterplattenkuehlkoerper. K/W pro cm² für div. Kupferstärken!

|-
| SMD-Footprints R
||
<pre>
+| +++++++++++++++++++++++++++++
-| -
</pre>
||
Die Idee mit den SMD Footprints auf der Rückseite finde ich auch sehr gut.

|-
| ✓ SMD-Größen R
||
<pre>
+| ++++++++++++++++++
-| --
</pre>
||
Eine Tabelle mit den Größen (im Sinne von Maßen) von SMD Widerständen ist auch manchmal ganz gut.

|-
| SMD-Footprints ElKo
||
<pre>
+| +++++++++++++++++++++++++
-| -
</pre>
||
Zudem wäre der Footprint von SMD Elkos wenn möglich auf der Rückseite auch ganz praktisch

|-
| SMD-Größen Elko
||
<pre>
+| ++++++++++++++++++++++
-| -
</pre>
||
Eine Tabelle mit den Größen (im Sinne von Maßen) von SMD Elkos ist auch manchmal ganz gut.

|-
| E-Reihen
||
<pre>
+| +++++++++++++
-| --------
</pre>
||
Abdruck der E24-Reihe mit Markierungen für E12, E6.

|-
| TQFP, SOP und SOT Footprint
||
<pre>
+| +++++++++++++++++++
-| -
</pre>
||
Der Footprint von TQFP, SOT und SOP Bauteilen auf der Rückseite könnte sich auch als nützlich erweisen

Vorschläge für Footprints [[Mcnet-ruler#Vorschl.C3.A4ge_f.C3.BCr_Footprints|siehe unten]].

|-
| ✓ THT Lochreihe
||
<pre>
+| ++++++++++
-| -----
</pre>
||
Ebenso eine kurze Lochreihe im 2,54mm-Raster für THT.

Anm.: Bitte eine lange Lochreihe ähnlich wie von [http://www.mikrocontroller.net/topic/313642#3389830 Chris gezeigt].

|-
| ✓ Kleines Namensfeld
||
<pre>
+| +++++++++++++++++++++
-| --
</pre>
||
Damit die Lineale nicht "verschwinden", zum selbst beschriften.

|-
| Tabelle Leitfähigkeit/spezifischer Widerstand
||
<pre>
+| +++++
-| ------
</pre>
||
Eine Tabelle mit der Leitfähigkeit/spezifischer Widerstand von zb. Kufer, Aluminium, Eisen ...

|-
| Temperaturkoeffizent
||
<pre>
+| ++++
-| ------
</pre>
||
Eine Tabelle mit den Temperaturkoeffizenten (alpha in 1/k) von zb. Kufer, Aluminium, Eisen ...

|-
| ✓ Transistor-Schaltungssymbole
||
<pre>
+| +++++++++
-| --
</pre>
||
Aufdruck von Transistor-Schaltungssymbolen (bipolar/FET) und THT-LEDs, [http://www.adafruit.com/index.php?main_page=popup_image_additional&pID=1554&pic=1&products_image_large_additional=images/large/1554bottom_LRG.jpg siehe hier]

|-
| Pin-Beschriftung für einige Footprints
||
<pre>
+| +++++++
-|
</pre>
||
Einige Footprints (z.B. TO-92, SOT-23 etc.) sollten Beschriftungen für BCE/GDS für gängige Transistortypen bekommen, siehe [http://dmohankumar.files.wordpress.com/2011/05/table-showing-the-pins-of-common-transistors.pdf hier] und [http://www.radiomuseum.org/forum/transistor_connections.html hier]

|-
| Kabelschablone
||
<pre>
+| +++++
-|
</pre>
||
Ähnlich dem [http://www.adafruit.com/index.php?main_page=popup_image_additional&pID=1554&pic=1&products_image_large_additional=images/large/1554bottom_LRG.jpg Adafruit Ruler], aber als Tabelle in AWG und mm.

|}

== Vorschläge für Formelsammlung ==

{| class="wikitable"

|-
! Name !! Wertung !! Beschreibung

|-
| C/L
||
<pre>
+| +
-| -
</pre>
||
http://upload.wikimedia.org/math/d/5/5/d550b39c146790974bae8a9a2e1830fb.png

http://upload.wikimedia.org/math/0/9/a/09ab806c34320b749ddadca35a32fc8a.png

http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrische_Kapazit%C3%A4t#Kapazit.C3.A4t_bestimmter_Leiteranordnungen

http://de.wikipedia.org/wiki/Induktivit%C3%A4t#Induktivit.C3.A4t_einer_Zylinderspule

|-
| Eckfrequenz RC-Glied HP/LP
||
<pre>
+| +
-| --
</pre>
||
http://upload.wikimedia.org/math/5/d/1/5d1295e236a3c860416fbdb9940fb043.png

http://de.wikipedia.org/wiki/RC-Glied#Tiefpass

|-
| I(t) / U(t) für C/L
||
<pre>
+| ++
-| -
</pre>
||
http://upload.wikimedia.org/math/0/b/9/0b93b4a1ce2832629d42509b43184894.png

http://upload.wikimedia.org/math/9/e/6/9e6ea02a73a08f263454786c1c9d7e44.png

http://de.wikipedia.org/wiki/Zeitkonstante#Kondensator

|-
| Wärmewiderstand
||
<pre>
+| +
-| -
</pre>
||
http://upload.wikimedia.org/math/8/7/b/87b98460f0867373471f540167591ebb.png

http://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmewiderstand#Definition

|}

== Vorschläge für Footprints ==

Vorschläge für Footprints auf der Rückseite. Es werden die Pads in Kupfer ausgeführt (also theoretisch lötbar), der Rand des Bauteils im Bestückungsdruck.

* http://www.fairchildsemi.com/package/
* http://www.maximintegrated.com/design/packaging/
* http://www.infineon.com/cms/de/product/technology/packages/index.html
* http://www.nxp.com/packages
* http://www.topline.tv/Drawings/PDF/QFP/TQFP_Library.pdf
* http://www.linear.com/designtools/packaging/
* http://ww1.microchip.com/downloads/en/PackagingSpec/00049AR.pdf

=== Standardisierungen ===
* http://www.jedec.org/category/technology-focus-area/registered-outlines-jep95

=== Inspirationen ===

Siehe auch [http://www.adafruit.com/blog/2013/10/11/new-product-adafruit-pcb-ruler-6/ Adafruit Ruler].

http://www.adafruit.com/images/large/1554bottom_LRG.jpg

=== Widerstände & Kondensatoren ===
Maße siehe z.B. http://www.panasonic.com/industrial/components/pdf/AOA0000CE1.pdf

* ✓ 0201 (wenn der Fertiger des Lineal das kann...)
* ✓ 0402
* ✓ 0603
* ✓ 0805
* ✓ 1206
* ✓ 1210
* 1812 (wenn noch Platz ist)
* 2010 (wenn noch Platz ist)
* 2512 (wenn noch Platz ist)

=== Transistoren & ICs ===

* ✓ SC-70
* ✓ SOT-23
* ✓ SOT-23-6
* ✓ SOT-89
* ✓ SOT-223
* ✓ TO-252 / DPAK http://www.fairchildsemi.com/dwg/TO/TO252A03.pdf
* ✓ TO-263 / D2PAK http://www.fairchildsemi.com/dwg/TO/TO263A02.pdf

=== Dioden & LEDs ===

* ✓ SMA / DO-214AC http://www.jedec.org/sites/default/files/docs/DO-214D.PDF
* ✓ SMB / DO-214AA http://www.jedec.org/sites/default/files/docs/DO-214D.PDF
* ✓ SMC / DO-214AB http://www.jedec.org/sites/default/files/docs/DO-214D.PDF
* ✓ Melf http://www.cdil.com/package/do213ab_dwng.pdf
* ✓ MiniMelf http://www.cdil.com/package/sod_80c.pdf
* ✓ MicroMelf http://www.vishay.com/docs/20003/smm0102.pdf
* ✓ PLCC-4 / 3528 http://catalog.osram-os.com/media/_en/Graphics/00042269_0.pdf
* ✓ PLCC-6 / 5050 http://ledversand24.de/media/pdf/ws2812preliminary51337f1c83131.pdf
* ✓ SOD323/SC76 http://www.infineon.com/dgdl/SOD323-Package_Overview.pdf?folderId=db3a30431936bc4b011952aab84f3bbe&fileId=db3a30431936bc4b011952beed653be3

=== ICs ===

* ✓ SOIC-24, 3.9mm-Body, ein Footprint, aber mit Bestückungsdruck-Linien die kleineren Varianten für 8,14,16,20,24 Pins anzeichen, Pinzahl ranschreiben
* ✓ SOIC-24, 7.5mm-Body, ein Footprint, aber mit Bestückungsdruck-Linien die kleineren Varianten für 8,14,16,20,24 Pins anzeichen, Pinzahl ranschreiben
Diese beiden SOIC-Breiten wenn möglich in einem Footprint zusammenfassen, also z.B. die linken Pins gemeinsam verwenden. Die beiden
Breiten dann über Bestückungsdruck-Linien kennzeichnen.

* ✓ SSOP-28, 5,3mm-Body, 0,65mm Pitch. Das ist die gängigste Variante, es gibt aber leider auch einige Abweichler mit anderem Pitch und Bodybreite die sich auch SSOP nennen :(
* TSSOP-28, 4,4mm-Body, 0,65mm Pitch
Auch bei diesen beiden: ein Footprint, aber mit Bestückungsdruck-Linien die kleineren Varianten für 8,14,16,20,24,28 Pins anzeichen, Pinzahl ranschreiben

Für die Maße: http://www.microchip.com/stellent/groups/techpub_sg/documents/packagingspec/en012702.pdf

Wenn noch Platz:
* TQFP32, 0.8mm Pitch http://www.microchip.com/stellent/groups/techpub_sg/documents/packagingspec/en012702.pdf
* TQFP48 / LQFP48, 0.5mm Pitch http://www.nxp.com/documents/outline_drawing/sot313-2_po.pdf
* ✓ QFN32, 0.5mm Pitch http://www.linear.com/docs/38749

== Vorbestellungen ==
Interessenten tragen sich bitte '''am Ende der Liste ein und aktualisieren den Zwischenstand'''!

Mindestbestellmenge ist nach aktuellem Stand 5 Stück.

<pre>
10 Dominik S. (dasd)
5 Dennis X. (debegr92)
2 Arne M. (armut)
3 Benedikt K. (benek)
10 avr avr (colombo010)
5 Jürgen (Gast)
5 Uwe ... (uwegw)
15 Rene H. (promeus)
5 hum (Gast)
3 Werner A. (homebrew)
2 Frank Werner (wesoft)
5 Jan B. (diphthong)
5 Thomas J. (tom16)
10 Felix Schulze (pepe)
3 Patrick Berninghaus (patricck)
5 B. B. (morgenmuffel)
5 Bernd D. (bernd_d56)
5 Daniel (Gast)
5 Jan Dressler (keyman)
3 Gerd E. (robberknight)
10 Ralf Engelhardt (r_e)
5 D. S. (compuvidy)
5 Michael R. (elektr-hobbyist)
5 Samuel Hildebrandt (musicsammy)
5 Martin H. (marrtn)
5 Michael Becker (mich_at_el)
5 Marco André (marphy)
5 Chris (Gast)
5 mr. mo (Gast)
5 René B. (reneb)
5 Martin R. (martin84)
3 J. S. (voochee)
5 Andreas H. (ahz)
5 Ronny Spiegel (duselbaer)
10 G. L. (lele)
3 Axel Jäger (axeljaeger)
5 Stephan G. (stephan_g35)
5 Gibts Ne (schneeblau)
5 Sascha G. (sascha-g)
5 Richard Zink (Gast)
5 Stephan K. (nightowl)
5 Martin Wende (Firma: fritzler-avr.de) (fritzler)
5 Jörg S. (Gast)
10 J. L. (lindenbaum)
10 Jan M. (mueschel)
5 Bad Urban (bad_urban)
5 Daniel M. (amad)
5 Sascha S. (dec)
5 A. S. (rava)
10 Jens M. (jens-m)
5 Sascha E. (baracuss)
5 avr avr (colombo010)
5 Michael B. (michael_b25)
10 Thomas Sch. (doschi_)
10 K. J. (theborg0815)
5 Daniel C. (cecky)
3 Philipp E. (erlang)
5 Thorsten Ostermann (Firma: mechapro GmbH) (ostermann)
10 vophatec (Manuel Z.)
3 Carsten Peschke
2 J.O. (Gast)
10 F. Fo (foldi)
5 D. Braun (garag)
5 Michael.S. (michael0307)
5 Didi S. (kokisan2000)
5 Thomas L. (ics1702)
5 Sebastian Engel (s-engel)
5 Peter Sieg (petersieg)
5 Martin S. (martin_s91)
5 Manuel Steiner (steinerhippo)
5 Nico B. (vegetico)
5 Axel P. (axel_p)
5 Mh. M. (mhm)
5 Friedrich K (*)
5 O.Hagendorf (ohagendorf)
10 Jonas K. (jonas k)
5 Sam .. (sam1994)
5 Jens A. (Nepi)
5 Tom Z. (tom_z)
5 Sven K. (herbivore)
5 Steffen A (*)
3 Stephan Henning (stephan-) notfalls auch 5
5 Benjamin Jung (benjamin_j)
5 Kai D. (kai1972)
5 Gerd B. (bertr2d2)
5 Martin G. (magoe)
5 Stefan K. (oxid)
5 S. Q. (frido2001)
5 D. K. (elektricar)
5 Markus C. (ljmarkus)
5 Alexander K. (minjaman)
10 Dominic A. (neo123)
3 Oliver S. (Oliver_S) notfalls auch 5
5 Tobias S. (x12z34)
5 Frank F. (frohf)
5 Kalle S. (kallebmw)
5 Bjoern G. (tueftler)
5 Akif D. (adnc)
5 Rico T. (tyrann410)
5 Axel (axelg)
10 Elmar N. (zulue)
5 Frank G. (frank_g53)
15 pko pprasch (pkopprasch)
5 Alexander D. (Gast)
5 Marius B. (majus)
20 F.FO (foldi)
5 Stefan P. (nett_flanders)
5 Carsten Wille (eagle38106)
5 Steffen Schröter (stesch99)
5 Guido C. (guidoanalog)
5 Yann L. (ylere)
5 Benedikt R. (da_miez)
5 Thorsten F. (tfol)
3 Oliver H. (oliver h) notfalls auch 5
2 Zoidberg (Gast) 5 nur extrem ungern
5 Markus M (mmax)
10 Maik Fox (sabuty)
5 DL9RDW (Bernhard Schröcker)
10 Fer T. (fer_t)
5 Einhart (einhart)
2 Teo Derix (teoderix) 5 kann ich nicht gebrauchen
-------------------------------------
688 ZWISCHENSTAND
</pre>

Mcruler

2013-12-07T17:05:04Z

Jonas k: Leerzeile aus versehen gelöscht

== Infos ==

Hier soll eine Community Variante eines Lineals entstehen, nach Vorbild des µRuler von EEVBlog/Dave Jones:

[[Datei:uRuler.jpg|1200px]]

'''Aktueller Stand:'''

[https://raw.github.com/maugsburger/ucruler/master/ucruler_top.png Top]

[https://raw.github.com/maugsburger/ucruler/master/ucruler_bot.png Bottom]

'''Thread im Forum:''' http://www.mikrocontroller.net/topic/313642

'''Projekt-Seite auf GitHub:''' https://github.com/maugsburger/ucruler

== Spezifikationen ==

{| class="wikitable"
|-
| Maße || 200 x 32 mm
|-
| PCB || 0.5mm oder 0.8mm FR4 '''1-Layer''' 35µ (TBD)
|-
| Oberfläche || gold (ENIG)
|-
| Lötstop || beidseitig, Farbe TBD
|-
| Bestückungsdruck || beidseitig, weiß
|-
| '''Preise''' || ca. 2 € / MOQ: 5 Stück oder vielfaches von 3 (TBD)
|}

== Farbe des Lötstopplackes ==
<pre>
grün |
gelb |
schwarz |+++++++++++++++++
weiß |+
rot |+++++++++
blau |+++++
</pre>

einfach bitte ein Plus hinter die Farbe die euch als Lötstoplack am besten gefallen würde.

== minimale Schriftgröße ==

http://www.mikrocontroller.net/attachment/196856/ucruler.pdf ausdrucken und die eigenen Augen testen.

Dann bitte eintragen, welche Größe gerade noch lesbar ist. Die normale Schrift wird eins größer werden, aber falls mal wirklich kein Platz mehr sein sollte würde ich darauf zurückgreifen.

<pre>
1,8 |
1,6 |
1,4 |
1,2 | +++++
1,0 | ++++++
0,8 |
</pre>

== Anpassungen/Ergänzungen ==

Bitte einfach ein + oder - ergänzen oder gar nichts eintragen (wichtig, brauch ich nicht, egal), so dass am Ende ein Stimmungsbild entsteht. Daraus ergeben sich dann Prioritäten, in deren Reihenfolge der Platz aufgefüllt wird.

{| class="wikitable"

|-
! Name !! Wertung !! Beschreibung

|-
| Formelsamlung
||
<pre>
+| +++++
-| ------
</pre>
||
Vllt. könnte man auch ein paar Formeln unterbringen die oft verwendet werden und trotzdem gerne vergessen werden

Vorschläge [[Mcnet-ruler#Vorschl.C3.A4ge_f.C3.BCr_Formelsammlung|siehe unten]].

|-
| ✓ Leiterbahnstärken
||
<pre>
1| +
2| ++++++++++++++++++
3|
4|
5|
</pre>
||
Bitte genau eine Möglichkeit mit + wählen:
# Bahnen in mm und mil, beschriftet in mm und mil
# Bahnen in mm, beschriftet in mm und mil
# Bahnen in mil, beschriftet in mm und mil
# Bahnen in mm, beschriftet in mm
# Bahnen in mil, beschriftet in mil

|-
| ✓ Inches in mm
||
<pre>
+| +++++++++++++++++++
-| -
</pre>
||
Bitte generell Inches in mm umrechnen.

|-
| Isolationsabstände
||
<pre>
+| +++++++++++++++++++++++++
-|
</pre>
||
Die Tabelle für Isolationsabstände (Luft-/Kriechstrecken) ggf. an in Deutschland geltende Normen anpassen.

|-
| Kabel-Widerstände
||
<pre>
+| +++++++++++++
-| -------
</pre>
||
Wenn noch Platz ist, wäre eine Tabelle für Kabel-Widerstände gut (sortiert nach gängigen Querschnitten, pro m oder 10m Kabellänge).

|-
| Widerstands-Farbcode-Tabelle
||
<pre>
+| +++++++++++++++
-| ---------------
</pre>
||
Rückseite Widerstands-Farbcode-Tabelle

|-
| LM317
||
<pre>
+| +++++
-| -------------------
</pre>
||
Tabelle für LM317-Widerstandswerte

|-
| Kapazitäts-/Induktivitätsbelag
||
<pre>
+|++++++++
-|---
</pre>
||
Tabellen zum Kapazitäts-/Induktivitätsbelag von Leiterbahnen

|-
| Wellenwiderstände
||
<pre>
+|+++++++
-|----
</pre>
||
Richtwerttabellen für Wellenwiderstände, Micro Striplines (insbes. für USB/Ethernet Routing), etc. auf gängigen PCBs

|-
| Wechselstrom Ueff, Upp
||
<pre>
+| +++
-| ------------------
</pre>
||
Wenn immer noch Platz ist: Tabelle zur Umrechnung von Wechselstromgrößen (Ueff, Upp für gängige Trafowicklungen, 110V, 230V, 240V, 400V, 600V)

Anm.: Sinnvoll für gängige Elko-Spannungen 16VDC, 25VDC, 50VDC, 63VDC, 80VDC.

|-
| f/T-Umrechnung
||
<pre>
+| ++++
-| -----------------
</pre>
||
Und wenn dann noch Platz wäre: Tabelle mit f und T für gängige µC-Frequenzen und Samplingraten

Anm.: Sinnvoll und platzsparend, wenn wie vorgeschlagen für einige wenige gängige Werte (z.B. "8 MHz / 125 ns" und "48 kHz / 20,8 µs").

|-
| PCB-Kühlkörper
||
<pre>
+| ++++++++++++++++++
-| --
</pre>
||
Was auch interessant waere ist eine Tabelle fuer Leiterplattenkuehlkoerper. K/W pro cm² für div. Kupferstärken!

|-
| SMD-Footprints R
||
<pre>
+| ++++++++++++++++++++++++++++
-| -
</pre>
||
Die Idee mit den SMD Footprints auf der Rückseite finde ich auch sehr gut.

|-
| ✓ SMD-Größen R
||
<pre>
+| +++++++++++++++++
-| --
</pre>
||
Eine Tabelle mit den Größen (im Sinne von Maßen) von SMD Widerständen ist auch manchmal ganz gut.

|-
| SMD-Footprints ElKo
||
<pre>
+| +++++++++++++++++++++++++
-|
</pre>
||
Zudem wäre der Footprint von SMD Elkos wenn möglich auf der Rückseite auch ganz praktisch

|-
| SMD-Größen Elko
||
<pre>
+| ++++++++++++++++++++++
-|
</pre>
||
Eine Tabelle mit den Größen (im Sinne von Maßen) von SMD Elkos ist auch manchmal ganz gut.

|-
| E-Reihen
||
<pre>
+| ++++++++++++
-| --------
</pre>
||
Abdruck der E24-Reihe mit Markierungen für E12, E6.

|-
| TQFP, SOP und SOT Footprint
||
<pre>
+| +++++++++++++++++++
-| -
</pre>
||
Der Footprint von TQFP, SOT und SOP Bauteilen auf der Rückseite könnte sich auch als nützlich erweisen

Vorschläge für Footprints [[Mcnet-ruler#Vorschl.C3.A4ge_f.C3.BCr_Footprints|siehe unten]].

|-
| ✓ THT Lochreihe
||
<pre>
+| +++++++++
-| -----
</pre>
||
Ebenso eine kurze Lochreihe im 2,54mm-Raster für THT.

Anm.: Bitte eine lange Lochreihe ähnlich wie von [http://www.mikrocontroller.net/topic/313642#3389830 Chris gezeigt].

|-
| ✓ Kleines Namensfeld
||
<pre>
+| ++++++++++++++++++++
-| --
</pre>
||
Damit die Lineale nicht "verschwinden", zum selbst beschriften.

|-
| Tabelle Leitfähigkeit/spezifischer Widerstand
||
<pre>
+| ++++
-| ------
</pre>
||
Eine Tabelle mit der Leitfähigkeit/spezifischer Widerstand von zb. Kufer, Aluminium, Eisen ...

|-
| Temperaturkoeffizent
||
<pre>
+| +++
-| ------
</pre>
||
Eine Tabelle mit den Temperaturkoeffizenten (alpha in 1/k) von zb. Kufer, Aluminium, Eisen ...

|-
| ✓ Transistor-Schaltungssymbole
||
<pre>
+| +++++++++
-| --
</pre>
||
Aufdruck von Transistor-Schaltungssymbolen (bipolar/FET) und THT-LEDs, [http://www.adafruit.com/index.php?main_page=popup_image_additional&pID=1554&pic=1&products_image_large_additional=images/large/1554bottom_LRG.jpg siehe hier]

|-
| Pin-Beschriftung für einige Footprints
||
<pre>
+| +++++++
-|
</pre>
||
Einige Footprints (z.B. TO-92, SOT-23 etc.) sollten Beschriftungen für BCE/GDS für gängige Transistortypen bekommen, siehe [http://dmohankumar.files.wordpress.com/2011/05/table-showing-the-pins-of-common-transistors.pdf hier] und [http://www.radiomuseum.org/forum/transistor_connections.html hier]

|-
| Kabelschablone
||
<pre>
+| +++++
-|
</pre>
||
Ähnlich dem [http://www.adafruit.com/index.php?main_page=popup_image_additional&pID=1554&pic=1&products_image_large_additional=images/large/1554bottom_LRG.jpg Adafruit Ruler], aber als Tabelle in AWG und mm.

|}

== Vorschläge für Formelsammlung ==

{| class="wikitable"

|-
! Name !! Wertung !! Beschreibung

|-
| C/L
||
<pre>
+| +
-| -
</pre>
||
http://upload.wikimedia.org/math/d/5/5/d550b39c146790974bae8a9a2e1830fb.png

http://upload.wikimedia.org/math/0/9/a/09ab806c34320b749ddadca35a32fc8a.png

http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrische_Kapazit%C3%A4t#Kapazit.C3.A4t_bestimmter_Leiteranordnungen

http://de.wikipedia.org/wiki/Induktivit%C3%A4t#Induktivit.C3.A4t_einer_Zylinderspule

|-
| Eckfrequenz RC-Glied HP/LP
||
<pre>
+| +
-| --
</pre>
||
http://upload.wikimedia.org/math/5/d/1/5d1295e236a3c860416fbdb9940fb043.png

http://de.wikipedia.org/wiki/RC-Glied#Tiefpass

|-
| I(t) / U(t) für C/L
||
<pre>
+| ++
-| -
</pre>
||
http://upload.wikimedia.org/math/0/b/9/0b93b4a1ce2832629d42509b43184894.png

http://upload.wikimedia.org/math/9/e/6/9e6ea02a73a08f263454786c1c9d7e44.png

http://de.wikipedia.org/wiki/Zeitkonstante#Kondensator

|-
| Wärmewiderstand
||
<pre>
+| +
-| -
</pre>
||
http://upload.wikimedia.org/math/8/7/b/87b98460f0867373471f540167591ebb.png

http://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmewiderstand#Definition

|}

== Vorschläge für Footprints ==

Vorschläge für Footprints auf der Rückseite. Es werden die Pads in Kupfer ausgeführt (also theoretisch lötbar), der Rand des Bauteils im Bestückungsdruck.

* http://www.fairchildsemi.com/package/
* http://www.maximintegrated.com/design/packaging/
* http://www.infineon.com/cms/de/product/technology/packages/index.html
* http://www.nxp.com/packages
* http://www.topline.tv/Drawings/PDF/QFP/TQFP_Library.pdf
* http://www.linear.com/designtools/packaging/
* http://ww1.microchip.com/downloads/en/PackagingSpec/00049AR.pdf

=== Standardisierungen ===
* http://www.jedec.org/category/technology-focus-area/registered-outlines-jep95

=== Inspirationen ===

Siehe auch [http://www.adafruit.com/blog/2013/10/11/new-product-adafruit-pcb-ruler-6/ Adafruit Ruler].

http://www.adafruit.com/images/large/1554bottom_LRG.jpg

=== Widerstände & Kondensatoren ===
Maße siehe z.B. http://www.panasonic.com/industrial/components/pdf/AOA0000CE1.pdf

* ✓ 0201 (wenn der Fertiger des Lineal das kann...)
* ✓ 0402
* ✓ 0603
* ✓ 0805
* ✓ 1206
* ✓ 1210
* 1812 (wenn noch Platz ist)
* 2010 (wenn noch Platz ist)
* 2512 (wenn noch Platz ist)

=== Transistoren & ICs ===

* ✓ SC-70
* ✓ SOT-23
* ✓ SOT-23-6
* ✓ SOT-89
* ✓ SOT-223
* ✓ TO-252 / DPAK http://www.fairchildsemi.com/dwg/TO/TO252A03.pdf
* ✓ TO-263 / D2PAK http://www.fairchildsemi.com/dwg/TO/TO263A02.pdf

=== Dioden & LEDs ===

* ✓ SMA / DO-214AC http://www.jedec.org/sites/default/files/docs/DO-214D.PDF
* ✓ SMB / DO-214AA http://www.jedec.org/sites/default/files/docs/DO-214D.PDF
* ✓ SMC / DO-214AB http://www.jedec.org/sites/default/files/docs/DO-214D.PDF
* ✓ Melf http://www.cdil.com/package/do213ab_dwng.pdf
* ✓ MiniMelf http://www.cdil.com/package/sod_80c.pdf
* ✓ MicroMelf http://www.vishay.com/docs/20003/smm0102.pdf
* ✓ PLCC-4 / 3528 http://catalog.osram-os.com/media/_en/Graphics/00042269_0.pdf
* ✓ PLCC-6 / 5050 http://ledversand24.de/media/pdf/ws2812preliminary51337f1c83131.pdf
* ✓ SOD323/SC76 http://www.infineon.com/dgdl/SOD323-Package_Overview.pdf?folderId=db3a30431936bc4b011952aab84f3bbe&fileId=db3a30431936bc4b011952beed653be3

=== ICs ===

* ✓ SOIC-24, 3.9mm-Body, ein Footprint, aber mit Bestückungsdruck-Linien die kleineren Varianten für 8,14,16,20,24 Pins anzeichen, Pinzahl ranschreiben
* ✓ SOIC-24, 7.5mm-Body, ein Footprint, aber mit Bestückungsdruck-Linien die kleineren Varianten für 8,14,16,20,24 Pins anzeichen, Pinzahl ranschreiben
Diese beiden SOIC-Breiten wenn möglich in einem Footprint zusammenfassen, also z.B. die linken Pins gemeinsam verwenden. Die beiden
Breiten dann über Bestückungsdruck-Linien kennzeichnen.

* ✓ SSOP-28, 5,3mm-Body, 0,65mm Pitch. Das ist die gängigste Variante, es gibt aber leider auch einige Abweichler mit anderem Pitch und Bodybreite die sich auch SSOP nennen :(
* TSSOP-28, 4,4mm-Body, 0,65mm Pitch
Auch bei diesen beiden: ein Footprint, aber mit Bestückungsdruck-Linien die kleineren Varianten für 8,14,16,20,24,28 Pins anzeichen, Pinzahl ranschreiben

Für die Maße: http://www.microchip.com/stellent/groups/techpub_sg/documents/packagingspec/en012702.pdf

Wenn noch Platz:
* TQFP32, 0.8mm Pitch http://www.microchip.com/stellent/groups/techpub_sg/documents/packagingspec/en012702.pdf
* TQFP48 / LQFP48, 0.5mm Pitch http://www.nxp.com/documents/outline_drawing/sot313-2_po.pdf
* ✓ QFN32, 0.5mm Pitch http://www.linear.com/docs/38749

== Vorbestellungen ==
Interessenten tragen sich bitte '''am Ende der Liste ein und aktualisieren den Zwischenstand'''!

Mindestbestellmenge ist nach aktuellem Stand 5 Stück.

<pre>
10 Dominik S. (dasd)
5 Dennis X. (debegr92)
2 Arne M. (armut)
3 Benedikt K. (benek)
10 avr avr (colombo010)
5 Jürgen (Gast)
5 Uwe ... (uwegw)
15 Rene H. (promeus)
5 hum (Gast)
3 Werner A. (homebrew)
2 Frank Werner (wesoft)
5 Jan B. (diphthong)
5 Thomas J. (tom16)
10 Felix Schulze (pepe)
3 Patrick Berninghaus (patricck)
5 B. B. (morgenmuffel)
5 Bernd D. (bernd_d56)
5 Daniel (Gast)
5 Jan Dressler (keyman)
3 Gerd E. (robberknight)
10 Ralf Engelhardt (r_e)
5 D. S. (compuvidy)
5 Michael R. (elektr-hobbyist)
5 Samuel Hildebrandt (musicsammy)
5 Martin H. (marrtn)
5 Michael Becker (mich_at_el)
5 Marco André (marphy)
5 Chris (Gast)
5 mr. mo (Gast)
10 René B. (reneb)
5 Martin R. (martin84)
3 J. S. (voochee)
5 Andreas H. (ahz)
5 Ronny Spiegel (duselbaer)
10 G. L. (lele)
3 Axel Jäger (axeljaeger)
5 Stephan G. (stephan_g35)
5 Gibts Ne (schneeblau)
5 Sascha G. (sascha-g)
5 Richard Zink (Gast)
5 Stephan K. (nightowl)
5 Martin Wende (Firma: fritzler-avr.de) (fritzler)
5 Jörg S. (Gast)
10 J. L. (lindenbaum)
10 Jan M. (mueschel)
5 Bad Urban (bad_urban)
5 Daniel M. (amad)
5 Sascha S. (dec)
5 A. S. (rava)
10 Jens M. (jens-m)
5 Sascha E. (baracuss)
5 avr avr (colombo010)
5 Michael B. (michael_b25)
10 Thomas Sch. (doschi_)
10 K. J. (theborg0815)
5 Daniel C. (cecky)
3 Philipp E. (erlang)
5 Thorsten Ostermann (Firma: mechapro GmbH) (ostermann)
10 vophatec (Manuel Z.)
3 Carsten Peschke
2 J.O. (Gast)
10 F. Fo (foldi)
5 D. Braun (garag)
5 Michael.S. (michael0307)
5 Didi S. (kokisan2000)
5 Thomas L. (ics1702)
5 Sebastian Engel (s-engel)
5 Peter Sieg (petersieg)
5 Martin S. (martin_s91)
5 Manuel Steiner (steinerhippo)
5 Nico B. (vegetico)
5 Axel P. (axel_p)
5 Mh. M. (mhm)
5 Friedrich K (*)
5 O.Hagendorf (ohagendorf)
5 Jonas K. (jonas k)
5 Sam .. (sam1994)
5 Jens A. (Nepi)
5 Tom Z. (tom_z)
5 Sven K. (herbivore)
5 Steffen A (*)
3 Stephan Henning (stephan-) notfalls auch 5
5 Benjamin Jung (benjamin_j)
5 Kai D. (kai1972)
5 Gerd B. (bertr2d2)
5 Martin G. (magoe)
5 Stefan K. (oxid)
5 S. Q. (frido2001)
5 D. K. (elektricar)
5 Markus C. (ljmarkus)
5 Alexander K. (minjaman)
10 Dominic A. (neo123)
3 Oliver S. (Oliver_S) notfalls auch 5
5 Tobias S. (x12z34)
5 Frank F. (frohf)
5 Kalle S. (kallebmw)
5 Bjoern G. (tueftler)
5 Akif D. (adnc)
5 Rico T. (tyrann410)
5 Axel (axelg)
10 Elmar N. (zulue)
5 Frank G. (frank_g53)
15 pko pprasch (pkopprasch)
5 Alexander D. (Gast)
5 Marius B. (majus)
10 F.FO (foldi)
5 Stefan P. (nett_flanders)
5 Carsten Wille (eagle38106)
5 Steffen Schröter (stesch99)
5 Guido C. (guidoanalog)
-------------------------------------
626 ZWISCHENSTAND
</pre>

Mcruler

2013-12-07T17:04:08Z

Jonas k: Beschriftung der Links hinzugefügt

== Infos ==

Hier soll eine Community Variante eines Lineals entstehen, nach Vorbild des µRuler von EEVBlog/Dave Jones:

[[Datei:uRuler.jpg|1200px]]

'''Aktueller Stand:'''
[https://raw.github.com/maugsburger/ucruler/master/ucruler_top.png Top]
[https://raw.github.com/maugsburger/ucruler/master/ucruler_bot.png Bottom]

'''Thread im Forum:''' http://www.mikrocontroller.net/topic/313642

'''Projekt-Seite auf GitHub:''' https://github.com/maugsburger/ucruler

== Spezifikationen ==

{| class="wikitable"
|-
| Maße || 200 x 32 mm
|-
| PCB || 0.5mm oder 0.8mm FR4 '''1-Layer''' 35µ (TBD)
|-
| Oberfläche || gold (ENIG)
|-
| Lötstop || beidseitig, Farbe TBD
|-
| Bestückungsdruck || beidseitig, weiß
|-
| '''Preise''' || ca. 2 € / MOQ: 5 Stück oder vielfaches von 3 (TBD)
|}

== Farbe des Lötstopplackes ==
<pre>
grün |
gelb |
schwarz |+++++++++++++++++
weiß |+
rot |+++++++++
blau |+++++
</pre>

einfach bitte ein Plus hinter die Farbe die euch als Lötstoplack am besten gefallen würde.

== minimale Schriftgröße ==

http://www.mikrocontroller.net/attachment/196856/ucruler.pdf ausdrucken und die eigenen Augen testen.

Dann bitte eintragen, welche Größe gerade noch lesbar ist. Die normale Schrift wird eins größer werden, aber falls mal wirklich kein Platz mehr sein sollte würde ich darauf zurückgreifen.

<pre>
1,8 |
1,6 |
1,4 |
1,2 | +++++
1,0 | ++++++
0,8 |
</pre>

== Anpassungen/Ergänzungen ==

Bitte einfach ein + oder - ergänzen oder gar nichts eintragen (wichtig, brauch ich nicht, egal), so dass am Ende ein Stimmungsbild entsteht. Daraus ergeben sich dann Prioritäten, in deren Reihenfolge der Platz aufgefüllt wird.

{| class="wikitable"

|-
! Name !! Wertung !! Beschreibung

|-
| Formelsamlung
||
<pre>
+| +++++
-| ------
</pre>
||
Vllt. könnte man auch ein paar Formeln unterbringen die oft verwendet werden und trotzdem gerne vergessen werden

Vorschläge [[Mcnet-ruler#Vorschl.C3.A4ge_f.C3.BCr_Formelsammlung|siehe unten]].

|-
| ✓ Leiterbahnstärken
||
<pre>
1| +
2| ++++++++++++++++++
3|
4|
5|
</pre>
||
Bitte genau eine Möglichkeit mit + wählen:
# Bahnen in mm und mil, beschriftet in mm und mil
# Bahnen in mm, beschriftet in mm und mil
# Bahnen in mil, beschriftet in mm und mil
# Bahnen in mm, beschriftet in mm
# Bahnen in mil, beschriftet in mil

|-
| ✓ Inches in mm
||
<pre>
+| +++++++++++++++++++
-| -
</pre>
||
Bitte generell Inches in mm umrechnen.

|-
| Isolationsabstände
||
<pre>
+| +++++++++++++++++++++++++
-|
</pre>
||
Die Tabelle für Isolationsabstände (Luft-/Kriechstrecken) ggf. an in Deutschland geltende Normen anpassen.

|-
| Kabel-Widerstände
||
<pre>
+| +++++++++++++
-| -------
</pre>
||
Wenn noch Platz ist, wäre eine Tabelle für Kabel-Widerstände gut (sortiert nach gängigen Querschnitten, pro m oder 10m Kabellänge).

|-
| Widerstands-Farbcode-Tabelle
||
<pre>
+| +++++++++++++++
-| ---------------
</pre>
||
Rückseite Widerstands-Farbcode-Tabelle

|-
| LM317
||
<pre>
+| +++++
-| -------------------
</pre>
||
Tabelle für LM317-Widerstandswerte

|-
| Kapazitäts-/Induktivitätsbelag
||
<pre>
+|++++++++
-|---
</pre>
||
Tabellen zum Kapazitäts-/Induktivitätsbelag von Leiterbahnen

|-
| Wellenwiderstände
||
<pre>
+|+++++++
-|----
</pre>
||
Richtwerttabellen für Wellenwiderstände, Micro Striplines (insbes. für USB/Ethernet Routing), etc. auf gängigen PCBs

|-
| Wechselstrom Ueff, Upp
||
<pre>
+| +++
-| ------------------
</pre>
||
Wenn immer noch Platz ist: Tabelle zur Umrechnung von Wechselstromgrößen (Ueff, Upp für gängige Trafowicklungen, 110V, 230V, 240V, 400V, 600V)

Anm.: Sinnvoll für gängige Elko-Spannungen 16VDC, 25VDC, 50VDC, 63VDC, 80VDC.

|-
| f/T-Umrechnung
||
<pre>
+| ++++
-| -----------------
</pre>
||
Und wenn dann noch Platz wäre: Tabelle mit f und T für gängige µC-Frequenzen und Samplingraten

Anm.: Sinnvoll und platzsparend, wenn wie vorgeschlagen für einige wenige gängige Werte (z.B. "8 MHz / 125 ns" und "48 kHz / 20,8 µs").

|-
| PCB-Kühlkörper
||
<pre>
+| ++++++++++++++++++
-| --
</pre>
||
Was auch interessant waere ist eine Tabelle fuer Leiterplattenkuehlkoerper. K/W pro cm² für div. Kupferstärken!

|-
| SMD-Footprints R
||
<pre>
+| ++++++++++++++++++++++++++++
-| -
</pre>
||
Die Idee mit den SMD Footprints auf der Rückseite finde ich auch sehr gut.

|-
| ✓ SMD-Größen R
||
<pre>
+| +++++++++++++++++
-| --
</pre>
||
Eine Tabelle mit den Größen (im Sinne von Maßen) von SMD Widerständen ist auch manchmal ganz gut.

|-
| SMD-Footprints ElKo
||
<pre>
+| +++++++++++++++++++++++++
-|
</pre>
||
Zudem wäre der Footprint von SMD Elkos wenn möglich auf der Rückseite auch ganz praktisch

|-
| SMD-Größen Elko
||
<pre>
+| ++++++++++++++++++++++
-|
</pre>
||
Eine Tabelle mit den Größen (im Sinne von Maßen) von SMD Elkos ist auch manchmal ganz gut.

|-
| E-Reihen
||
<pre>
+| ++++++++++++
-| --------
</pre>
||
Abdruck der E24-Reihe mit Markierungen für E12, E6.

|-
| TQFP, SOP und SOT Footprint
||
<pre>
+| +++++++++++++++++++
-| -
</pre>
||
Der Footprint von TQFP, SOT und SOP Bauteilen auf der Rückseite könnte sich auch als nützlich erweisen

Vorschläge für Footprints [[Mcnet-ruler#Vorschl.C3.A4ge_f.C3.BCr_Footprints|siehe unten]].

|-
| ✓ THT Lochreihe
||
<pre>
+| +++++++++
-| -----
</pre>
||
Ebenso eine kurze Lochreihe im 2,54mm-Raster für THT.

Anm.: Bitte eine lange Lochreihe ähnlich wie von [http://www.mikrocontroller.net/topic/313642#3389830 Chris gezeigt].

|-
| ✓ Kleines Namensfeld
||
<pre>
+| ++++++++++++++++++++
-| --
</pre>
||
Damit die Lineale nicht "verschwinden", zum selbst beschriften.

|-
| Tabelle Leitfähigkeit/spezifischer Widerstand
||
<pre>
+| ++++
-| ------
</pre>
||
Eine Tabelle mit der Leitfähigkeit/spezifischer Widerstand von zb. Kufer, Aluminium, Eisen ...

|-
| Temperaturkoeffizent
||
<pre>
+| +++
-| ------
</pre>
||
Eine Tabelle mit den Temperaturkoeffizenten (alpha in 1/k) von zb. Kufer, Aluminium, Eisen ...

|-
| ✓ Transistor-Schaltungssymbole
||
<pre>
+| +++++++++
-| --
</pre>
||
Aufdruck von Transistor-Schaltungssymbolen (bipolar/FET) und THT-LEDs, [http://www.adafruit.com/index.php?main_page=popup_image_additional&pID=1554&pic=1&products_image_large_additional=images/large/1554bottom_LRG.jpg siehe hier]

|-
| Pin-Beschriftung für einige Footprints
||
<pre>
+| +++++++
-|
</pre>
||
Einige Footprints (z.B. TO-92, SOT-23 etc.) sollten Beschriftungen für BCE/GDS für gängige Transistortypen bekommen, siehe [http://dmohankumar.files.wordpress.com/2011/05/table-showing-the-pins-of-common-transistors.pdf hier] und [http://www.radiomuseum.org/forum/transistor_connections.html hier]

|-
| Kabelschablone
||
<pre>
+| +++++
-|
</pre>
||
Ähnlich dem [http://www.adafruit.com/index.php?main_page=popup_image_additional&pID=1554&pic=1&products_image_large_additional=images/large/1554bottom_LRG.jpg Adafruit Ruler], aber als Tabelle in AWG und mm.

|}

== Vorschläge für Formelsammlung ==

{| class="wikitable"

|-
! Name !! Wertung !! Beschreibung

|-
| C/L
||
<pre>
+| +
-| -
</pre>
||
http://upload.wikimedia.org/math/d/5/5/d550b39c146790974bae8a9a2e1830fb.png

http://upload.wikimedia.org/math/0/9/a/09ab806c34320b749ddadca35a32fc8a.png

http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrische_Kapazit%C3%A4t#Kapazit.C3.A4t_bestimmter_Leiteranordnungen

http://de.wikipedia.org/wiki/Induktivit%C3%A4t#Induktivit.C3.A4t_einer_Zylinderspule

|-
| Eckfrequenz RC-Glied HP/LP
||
<pre>
+| +
-| --
</pre>
||
http://upload.wikimedia.org/math/5/d/1/5d1295e236a3c860416fbdb9940fb043.png

http://de.wikipedia.org/wiki/RC-Glied#Tiefpass

|-
| I(t) / U(t) für C/L
||
<pre>
+| ++
-| -
</pre>
||
http://upload.wikimedia.org/math/0/b/9/0b93b4a1ce2832629d42509b43184894.png

http://upload.wikimedia.org/math/9/e/6/9e6ea02a73a08f263454786c1c9d7e44.png

http://de.wikipedia.org/wiki/Zeitkonstante#Kondensator

|-
| Wärmewiderstand
||
<pre>
+| +
-| -
</pre>
||
http://upload.wikimedia.org/math/8/7/b/87b98460f0867373471f540167591ebb.png

http://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmewiderstand#Definition

|}

== Vorschläge für Footprints ==

Vorschläge für Footprints auf der Rückseite. Es werden die Pads in Kupfer ausgeführt (also theoretisch lötbar), der Rand des Bauteils im Bestückungsdruck.

* http://www.fairchildsemi.com/package/
* http://www.maximintegrated.com/design/packaging/
* http://www.infineon.com/cms/de/product/technology/packages/index.html
* http://www.nxp.com/packages
* http://www.topline.tv/Drawings/PDF/QFP/TQFP_Library.pdf
* http://www.linear.com/designtools/packaging/
* http://ww1.microchip.com/downloads/en/PackagingSpec/00049AR.pdf

=== Standardisierungen ===
* http://www.jedec.org/category/technology-focus-area/registered-outlines-jep95

=== Inspirationen ===

Siehe auch [http://www.adafruit.com/blog/2013/10/11/new-product-adafruit-pcb-ruler-6/ Adafruit Ruler].

http://www.adafruit.com/images/large/1554bottom_LRG.jpg

=== Widerstände & Kondensatoren ===
Maße siehe z.B. http://www.panasonic.com/industrial/components/pdf/AOA0000CE1.pdf

* ✓ 0201 (wenn der Fertiger des Lineal das kann...)
* ✓ 0402
* ✓ 0603
* ✓ 0805
* ✓ 1206
* ✓ 1210
* 1812 (wenn noch Platz ist)
* 2010 (wenn noch Platz ist)
* 2512 (wenn noch Platz ist)

=== Transistoren & ICs ===

* ✓ SC-70
* ✓ SOT-23
* ✓ SOT-23-6
* ✓ SOT-89
* ✓ SOT-223
* ✓ TO-252 / DPAK http://www.fairchildsemi.com/dwg/TO/TO252A03.pdf
* ✓ TO-263 / D2PAK http://www.fairchildsemi.com/dwg/TO/TO263A02.pdf

=== Dioden & LEDs ===

* ✓ SMA / DO-214AC http://www.jedec.org/sites/default/files/docs/DO-214D.PDF
* ✓ SMB / DO-214AA http://www.jedec.org/sites/default/files/docs/DO-214D.PDF
* ✓ SMC / DO-214AB http://www.jedec.org/sites/default/files/docs/DO-214D.PDF
* ✓ Melf http://www.cdil.com/package/do213ab_dwng.pdf
* ✓ MiniMelf http://www.cdil.com/package/sod_80c.pdf
* ✓ MicroMelf http://www.vishay.com/docs/20003/smm0102.pdf
* ✓ PLCC-4 / 3528 http://catalog.osram-os.com/media/_en/Graphics/00042269_0.pdf
* ✓ PLCC-6 / 5050 http://ledversand24.de/media/pdf/ws2812preliminary51337f1c83131.pdf
* ✓ SOD323/SC76 http://www.infineon.com/dgdl/SOD323-Package_Overview.pdf?folderId=db3a30431936bc4b011952aab84f3bbe&fileId=db3a30431936bc4b011952beed653be3

=== ICs ===

* ✓ SOIC-24, 3.9mm-Body, ein Footprint, aber mit Bestückungsdruck-Linien die kleineren Varianten für 8,14,16,20,24 Pins anzeichen, Pinzahl ranschreiben
* ✓ SOIC-24, 7.5mm-Body, ein Footprint, aber mit Bestückungsdruck-Linien die kleineren Varianten für 8,14,16,20,24 Pins anzeichen, Pinzahl ranschreiben
Diese beiden SOIC-Breiten wenn möglich in einem Footprint zusammenfassen, also z.B. die linken Pins gemeinsam verwenden. Die beiden
Breiten dann über Bestückungsdruck-Linien kennzeichnen.

* ✓ SSOP-28, 5,3mm-Body, 0,65mm Pitch. Das ist die gängigste Variante, es gibt aber leider auch einige Abweichler mit anderem Pitch und Bodybreite die sich auch SSOP nennen :(
* TSSOP-28, 4,4mm-Body, 0,65mm Pitch
Auch bei diesen beiden: ein Footprint, aber mit Bestückungsdruck-Linien die kleineren Varianten für 8,14,16,20,24,28 Pins anzeichen, Pinzahl ranschreiben

Für die Maße: http://www.microchip.com/stellent/groups/techpub_sg/documents/packagingspec/en012702.pdf

Wenn noch Platz:
* TQFP32, 0.8mm Pitch http://www.microchip.com/stellent/groups/techpub_sg/documents/packagingspec/en012702.pdf
* TQFP48 / LQFP48, 0.5mm Pitch http://www.nxp.com/documents/outline_drawing/sot313-2_po.pdf
* ✓ QFN32, 0.5mm Pitch http://www.linear.com/docs/38749

== Vorbestellungen ==
Interessenten tragen sich bitte '''am Ende der Liste ein und aktualisieren den Zwischenstand'''!

Mindestbestellmenge ist nach aktuellem Stand 5 Stück.

<pre>
10 Dominik S. (dasd)
5 Dennis X. (debegr92)
2 Arne M. (armut)
3 Benedikt K. (benek)
10 avr avr (colombo010)
5 Jürgen (Gast)
5 Uwe ... (uwegw)
15 Rene H. (promeus)
5 hum (Gast)
3 Werner A. (homebrew)
2 Frank Werner (wesoft)
5 Jan B. (diphthong)
5 Thomas J. (tom16)
10 Felix Schulze (pepe)
3 Patrick Berninghaus (patricck)
5 B. B. (morgenmuffel)
5 Bernd D. (bernd_d56)
5 Daniel (Gast)
5 Jan Dressler (keyman)
3 Gerd E. (robberknight)
10 Ralf Engelhardt (r_e)
5 D. S. (compuvidy)
5 Michael R. (elektr-hobbyist)
5 Samuel Hildebrandt (musicsammy)
5 Martin H. (marrtn)
5 Michael Becker (mich_at_el)
5 Marco André (marphy)
5 Chris (Gast)
5 mr. mo (Gast)
10 René B. (reneb)
5 Martin R. (martin84)
3 J. S. (voochee)
5 Andreas H. (ahz)
5 Ronny Spiegel (duselbaer)
10 G. L. (lele)
3 Axel Jäger (axeljaeger)
5 Stephan G. (stephan_g35)
5 Gibts Ne (schneeblau)
5 Sascha G. (sascha-g)
5 Richard Zink (Gast)
5 Stephan K. (nightowl)
5 Martin Wende (Firma: fritzler-avr.de) (fritzler)
5 Jörg S. (Gast)
10 J. L. (lindenbaum)
10 Jan M. (mueschel)
5 Bad Urban (bad_urban)
5 Daniel M. (amad)
5 Sascha S. (dec)
5 A. S. (rava)
10 Jens M. (jens-m)
5 Sascha E. (baracuss)
5 avr avr (colombo010)
5 Michael B. (michael_b25)
10 Thomas Sch. (doschi_)
10 K. J. (theborg0815)
5 Daniel C. (cecky)
3 Philipp E. (erlang)
5 Thorsten Ostermann (Firma: mechapro GmbH) (ostermann)
10 vophatec (Manuel Z.)
3 Carsten Peschke
2 J.O. (Gast)
10 F. Fo (foldi)
5 D. Braun (garag)
5 Michael.S. (michael0307)
5 Didi S. (kokisan2000)
5 Thomas L. (ics1702)
5 Sebastian Engel (s-engel)
5 Peter Sieg (petersieg)
5 Martin S. (martin_s91)
5 Manuel Steiner (steinerhippo)
5 Nico B. (vegetico)
5 Axel P. (axel_p)
5 Mh. M. (mhm)
5 Friedrich K (*)
5 O.Hagendorf (ohagendorf)
5 Jonas K. (jonas k)
5 Sam .. (sam1994)
5 Jens A. (Nepi)
5 Tom Z. (tom_z)
5 Sven K. (herbivore)
5 Steffen A (*)
3 Stephan Henning (stephan-) notfalls auch 5
5 Benjamin Jung (benjamin_j)
5 Kai D. (kai1972)
5 Gerd B. (bertr2d2)
5 Martin G. (magoe)
5 Stefan K. (oxid)
5 S. Q. (frido2001)
5 D. K. (elektricar)
5 Markus C. (ljmarkus)
5 Alexander K. (minjaman)
10 Dominic A. (neo123)
3 Oliver S. (Oliver_S) notfalls auch 5
5 Tobias S. (x12z34)
5 Frank F. (frohf)
5 Kalle S. (kallebmw)
5 Bjoern G. (tueftler)
5 Akif D. (adnc)
5 Rico T. (tyrann410)
5 Axel (axelg)
10 Elmar N. (zulue)
5 Frank G. (frank_g53)
15 pko pprasch (pkopprasch)
5 Alexander D. (Gast)
5 Marius B. (majus)
10 F.FO (foldi)
5 Stefan P. (nett_flanders)
5 Carsten Wille (eagle38106)
5 Steffen Schröter (stesch99)
5 Guido C. (guidoanalog)
-------------------------------------
626 ZWISCHENSTAND
</pre>

Mcruler

2013-11-10T08:43:41Z

Jonas k:

== Infos ==

Hier soll eine Community Variante eines Lineals entstehen, nach Vorbild des µRuler von EEVBlog/Dave Jones:

[[Datei:uRuler.jpg|1200px]]

'''Aktueller Stand:'''

[https://raw.github.com/maugsburger/ucruler/master/ucruler_top.png]
[https://raw.github.com/maugsburger/ucruler/master/ucruler_bot.png]

'''Thread im Forum:''' http://www.mikrocontroller.net/topic/313642

'''Projekt-Seite auf GitHub:''' https://github.com/maugsburger/ucruler

== Spezifikationen ==

{| class="wikitable"
|-
| Maße || 200 x 32 mm
|-
| PCB || 0.5mm oder 0.8mm FR4 '''1-Layer''' 35µ (TBD)
|-
| Oberfläche || gold (ENIG)
|-
| Lötstop || beidseitig, Farbe TBD
|-
| Bestückungsdruck || beidseitig, weiß
|-
| '''Preise''' || ca. 2 € / MOQ: 5 Stück oder vielfaches von 3 (TBD)
|}

== Farbe des Lötstopplackes ==
<pre>
grün |
gelb |
schwarz |++++++++++++
weiß |+
rot |++++++++
blau |++++
</pre>

einfach bitte ein Plus hinter die Farbe die euch als Lötstoplack am besten gefallen würde.

== minimale Schriftgröße ==

http://www.mikrocontroller.net/attachment/196856/ucruler.pdf ausdrucken und die eigenen Augen testen.

Dann bitte eintragen, welche Größe gerade noch lesbar ist. Die normale Schrift wird eins größer werden, aber falls mal wirklich kein Platz mehr sein sollte würde ich darauf zurückgreifen.

<pre>
1,8 |
1,6 |
1,4 |
1,2 | +++
1,0 | +++
0,8 |
</pre>

== Anpassungen/Ergänzungen ==

Bitte einfach ein + oder - ergänzen oder gar nichts eintragen (wichtig, brauch ich nicht, egal), so dass am Ende ein Stimmungsbild entsteht. Daraus ergeben sich dann Prioritäten, in deren Reihenfolge der Platz aufgefüllt wird.

{| class="wikitable"

|-
! Name !! Wertung !! Beschreibung

|-
| Formelsamlung
||
<pre>
+| +++++
-| ------
</pre>
||
Vllt. könnte man auch ein paar Formeln unterbringen die oft verwendet werden und trotzdem gerne vergessen werden

Vorschläge [[Mcnet-ruler#Vorschl.C3.A4ge_f.C3.BCr_Formelsammlung|siehe unten]].

|-
| Leiterbahnstärken
||
<pre>
1| +
2| +++++++-++++++++
3|
4|
5|
</pre>
||
Bitte genau eine Möglichkeit mit + wählen:
# Bahnen in mm und mil, beschriftet in mm und mil
# Bahnen in mm, beschriftet in mm und mil
# Bahnen in mil, beschriftet in mm und mil
# Bahnen in mm, beschriftet in mm
# Bahnen in mil, beschriftet in mil

|-
| Inches in mm
||
<pre>
+| ++++++++++++++++
-| -
</pre>
||
Bitte generell Inches in mm umrechnen.

|-
| Layout/Textfluss mm/inch
||
<pre>
+|+
-|-
</pre>
||
Die Umrechnungstabelle mm/inch in den Textfluss drehen.

|-
| Isolationsabstände
||
<pre>
+| +++++++++++++++++++++
-|
</pre>
||
Die Tabelle für Isolationsabstände (Luft-/Kriechstrecken) ggf. an in Deutschland geltende Normen anpassen.

|-
| Kabel-Widerstände
||
<pre>
+| ++++++++++
-| -----
</pre>
||
Wenn noch Platz ist, wäre eine Tabelle für Kabel-Widerstände gut (sortiert nach gängigen Querschnitten, pro m oder 10m Kabellänge).

|-
| Widerstands-Farbcode-Tabelle
||
<pre>
+| ++++++++++++
-| -------------
</pre>
||
Rückseite Widerstands-Farbcode-Tabelle

|-
| LM317
||
<pre>
+| +++++
-| -------------
</pre>
||
Tabelle für LM317-Widerstandswerte

|-
| Kapazitäts-/Induktivitätsbelag
||
<pre>
+|++++++
-|---
</pre>
||
Tabellen zum Kapazitäts-/Induktivitätsbelag von Leiterbahnen

|-
| Wellenwiderstände
||
<pre>
+|++++++
-|----
</pre>
||
Richtwerttabellen für Wellenwiderstände, Micro Striplines (insbes. für USB/Ethernet Routing), etc. auf gängigen PCBs

|-
| Wechselstrom Ueff, Upp
||
<pre>
+| +++
-| --------------
</pre>
||
Wenn immer noch Platz ist: Tabelle zur Umrechnung von Wechselstromgrößen (Ueff, Upp für gängige Trafowicklungen, 110V, 230V, 240V, 400V, 600V)

Anm.: Sinnvoll für gängige Elko-Spannungen 16VDC, 25VDC, 50VDC, 63VDC, 80VDC.

|-
| f/T-Umrechnung
||
<pre>
+| ++++
-| ------------
</pre>
||
Und wenn dann noch Platz wäre: Tabelle mit f und T für gängige µC-Frequenzen und Samplingraten

Anm.: Sinnvoll und platzsparend, wenn wie vorgeschlagen für einige wenige gängige Werte (z.B. "8 MHz / 125 ns" und "48 kHz / 20,8 µs").

|-
| PCB-Kühlkörper
||
<pre>
+| +++++++++++++++
-| --
</pre>
||
Was auch interessant waere ist eine Tabelle fuer Leiterplattenkuehlkoerper. K/W pro cm² für div. Kupferstärken!

|-
| SMD-Footprints R
||
<pre>
+| +++++++++++++++++++++++
-| -
</pre>
||
Die Idee mit den SMD Footprints auf der Rückseite finde ich auch sehr gut.

|-
| SMD-Größen R
||
<pre>
+| +++++++++++++
-| -
</pre>
||
Eine Tabelle mit den Größen (im Sinne von Maßen) von SMD Widerständen ist auch manchmal ganz gut.
Anm.: Vorschlag Widerstandsreihe siehe unten.

|-
| SMD-Footprints ElKo
||
<pre>
+| ++++++++++++++++++++
-|
</pre>
||
Zudem wäre der Footprint von SMD Elkos wenn möglich auf der Rückseite auch ganz praktisch

|-
| SMD-Größen Elko
||
<pre>
+| +++++++++++++++++
-|
</pre>
||
Eine Tabelle mit den Größen (im Sinne von Maßen) von SMD Elkos ist auch manchmal ganz gut.

|-
| E-Reihen
||
<pre>
+| +++++++++
-| ------
</pre>
||
Abdruck der E24-Reihe mit Markierungen für E12, E6.

|-
| TQFP, SOP und SOT Footprint
||
<pre>
+| ++++++++++++++
-| -
</pre>
||
Der Footprint von TQFP, SOT und SOP Bauteilen auf der Rückseite könnte sich auch als nützlich erweisen

Vorschläge für Footprints [[Mcnet-ruler#Vorschl.C3.A4ge_f.C3.BCr_Footprints|siehe unten]].

|-
| THT Lochreihe
||
<pre>
+| +++++++
-| -----
</pre>
||
Ebenso eine kurze Lochreihe im 2,54mm-Raster für THT.

Anm.: Bitte eine lange Lochreihe ähnlich wie von [http://www.mikrocontroller.net/topic/313642#3389830 Chris gezeigt].

|-
| Kleines Namensfeld
||
<pre>
+| ++++++++++++++++
-|--
</pre>
||
Damit die Lineale nicht "verschwinden", zum selbst beschriften.

|-
| Tabelle Leitfähigkeit/spezifischer Widerstand
||
<pre>
+| ++++
-| -----
</pre>
||
Eine Tabelle mit der Leitfähigkeit/spezifischer Widerstand von zb. Kufer, Aluminium, Eisen ...

|-
| Temperaturkoeffizent
||
<pre>
+| +++
-| -----
</pre>
||
Eine Tabelle mit den Temperaturkoeffizenten (alpha in 1/k) von zb. Kufer, Aluminium, Eisen ...

|-
| Transistor-Schaltungssymbole
||
<pre>
+| +++++
-| -
</pre>
||
Aufdruck von Transistor-Schaltungssymbolen (bipolar/FET) und THT-LEDs, [http://www.adafruit.com/index.php?main_page=popup_image_additional&pID=1554&pic=1&products_image_large_additional=images/large/1554bottom_LRG.jpg siehe hier]

|-
| Pin-Beschriftung für einige Footprints
||
<pre>
+| +++
-|
</pre>
||
Einige Footprints (z.B. TO-92, SOT-23 etc.) sollten Beschriftungen für BCE/GDS für gängige Transistortypen bekommen, siehe [http://dmohankumar.files.wordpress.com/2011/05/table-showing-the-pins-of-common-transistors.pdf hier] und [http://www.radiomuseum.org/forum/transistor_connections.html hier]

|-
| Kabelschablone
||
<pre>
+| ++
-|
</pre>
||
Ähnlich dem [http://www.adafruit.com/index.php?main_page=popup_image_additional&pID=1554&pic=1&products_image_large_additional=images/large/1554bottom_LRG.jpg Adafruit Ruler], aber als Tabelle in AWG und mm.

|}

== Vorschläge für Formelsammlung ==

{| class="wikitable"

|-
! Name !! Wertung !! Beschreibung

|-
| C/L
||
<pre>
+| +
-| -
</pre>
||
http://upload.wikimedia.org/math/d/5/5/d550b39c146790974bae8a9a2e1830fb.png

http://upload.wikimedia.org/math/0/9/a/09ab806c34320b749ddadca35a32fc8a.png

http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrische_Kapazit%C3%A4t#Kapazit.C3.A4t_bestimmter_Leiteranordnungen

http://de.wikipedia.org/wiki/Induktivit%C3%A4t#Induktivit.C3.A4t_einer_Zylinderspule

|-
| Eckfrequenz RC-Glied HP/LP
||
<pre>
+| +
-| --
</pre>
||
http://upload.wikimedia.org/math/5/d/1/5d1295e236a3c860416fbdb9940fb043.png

http://de.wikipedia.org/wiki/RC-Glied#Tiefpass

|-
| I(t) / U(t) für C/L
||
<pre>
+| ++
-| -
</pre>
||
http://upload.wikimedia.org/math/0/b/9/0b93b4a1ce2832629d42509b43184894.png

http://upload.wikimedia.org/math/9/e/6/9e6ea02a73a08f263454786c1c9d7e44.png

http://de.wikipedia.org/wiki/Zeitkonstante#Kondensator

|-
| Wärmewiderstand
||
<pre>
+| +
-| -
</pre>
||
http://upload.wikimedia.org/math/8/7/b/87b98460f0867373471f540167591ebb.png

http://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmewiderstand#Definition

|}

== Vorschläge für Footprints ==

Vorschläge für Footprints auf der Rückseite. Es werden die Pads in Kupfer ausgeführt (also theoretisch lötbar), der Rand des Bauteils im Bestückungsdruck.

* http://www.fairchildsemi.com/package/
* http://www.maximintegrated.com/design/packaging/
* http://www.infineon.com/cms/de/product/technology/packages/index.html
* http://www.nxp.com/packages
* http://www.topline.tv/Drawings/PDF/QFP/TQFP_Library.pdf
* http://www.linear.com/designtools/packaging/
* http://ww1.microchip.com/downloads/en/PackagingSpec/00049AR.pdf

Siehe auch [http://www.adafruit.com/blog/2013/10/11/new-product-adafruit-pcb-ruler-6/ Adafruit Ruler].

http://www.adafruit.com/images/large/1554bottom_LRG.jpg

=== Widerstände & Kondensatoren ===
Maße siehe z.B. http://www.panasonic.com/industrial/components/pdf/AOA0000CE1.pdf

* 0201 (wenn der Fertiger des Lineal das kann...)
* 0402
* 0603
* 0805
* 1206
* 1210
* 1812 (wenn noch Platz ist)
* 2010 (wenn noch Platz ist)
* 2512 (wenn noch Platz ist)

=== Transistoren & ICs ===

* ✓ SC-70
* ✓ SOT-23
* ✓ SOT-23-6
* ✓ SOT-89
* ✓ SOT-223
* TO-252 / DPAK http://www.fairchildsemi.com/dwg/TO/TO252A03.pdf
* TO-263 / D2PAK http://www.fairchildsemi.com/dwg/TO/TO263A02.pdf

=== Dioden & LEDs ===

* SMA / DO-214AC http://www.fairchildsemi.com/dwg/DO/DO214AC.pdf
* SMB / DO-214AA http://www.fairchildsemi.com/dwg/DO/DO214AA.pdf
* SMC / DO-214AB http://www.fairchildsemi.com/dwg/DO/DO214AB.pdf
* Melf http://www.cdil.com/package/do213ab_dwng.pdf
* MiniMelf http://www.cdil.com/package/sod_80c.pdf
* MicroMelf http://www.vishay.com/docs/20003/smm0102.pdf
* PLCC-4 / 3528 http://catalog.osram-os.com/media/_en/Graphics/00042269_0.pdf
* PLCC-6 / 5050 http://ledversand24.de/media/pdf/ws2812preliminary51337f1c83131.pdf

=== ICs ===

* SOIC-24, 3.9mm-Body, ein Footprint, aber mit Bestückungsdruck-Linien die kleineren Varianten für 8,14,16,20,24 Pins anzeichen, Pinzahl ranschreiben
* SOIC-24, 7.5mm-Body, ein Footprint, aber mit Bestückungsdruck-Linien die kleineren Varianten für 8,14,16,20,24 Pins anzeichen, Pinzahl ranschreiben
Diese beiden SOIC-Breiten wenn möglich in einem Footprint zusammenfassen, also z.B. die linken Pins gemeinsam verwenden. Die beiden
Breiten dann über Bestückungsdruck-Linien kennzeichnen.

* SSOP-24, 5,3mm-Body, 0,65mm Pitch. Das ist die gängigste Variante, es gibt aber leider auch einige Abweichler mit anderem Pitch und Bodybreite die sich auch SSOP nennen :(
* TSSOP-28, 4,4mm-Body, 0,65mm Pitch
Auch bei diesen beiden: ein Footprint, aber mit Bestückungsdruck-Linien die kleineren Varianten für 8,14,16,20,24,28 Pins anzeichen, Pinzahl ranschreiben

Für die Maße: http://www.microchip.com/stellent/groups/techpub_sg/documents/packagingspec/en012702.pdf

Wenn noch Platz:
* TQFP32, 0.8mm Pitch http://www.microchip.com/stellent/groups/techpub_sg/documents/packagingspec/en012702.pdf
* TQFP48 / LQFP48, 0.5mm Pitch http://www.nxp.com/documents/outline_drawing/sot313-2_po.pdf
* QFN32, 0.5mm Pitch http://www.linear.com/docs/38749

== Vorbestellungen ==
Interessenten tragen sich bitte '''am Ende der Liste ein und aktualisieren den Zwischenstand'''!

Mindestbestellmenge ist nach aktuellem Stand 5 Stück.

<pre>
10 Dominik S. (dasd)
5 Dennis X. (debegr92)
2 Arne M. (armut)
3 Benedikt K. (benek)
5 AVR (Gast)
5 Jürgen (Gast)
5 Uwe ... (uwegw)
15 Rene H. (promeus)
5 hum (Gast)
3 Werner A. (homebrew)
2 Frank Werner (wesoft)
5 Jan B. (diphthong)
5 Thomas J. (tom16)
10 Felix Schulze (pepe)
3 Patrick Berninghaus (patricck)
5 B. B. (morgenmuffel)
5 Bernd D. (bernd_d56)
5 Daniel (Gast)
5 Jan Dressler (keyman)
3 Gerd E. (robberknight)
10 Ralf Engelhardt (r_e)
5 D. S. (compuvidy)
5 Michael R. (elektr-hobbyist)
5 Samuel Hildebrandt (musicsammy)
5 Martin H. (marrtn)
5 Michael Becker (mich_at_el)
5 Marco André (marphy)
5 Chris (Gast)
5 mr. mo (Gast)
10 René B. (reneb)
5 Martin R. (martin84)
3 J. S. (voochee)
5 Andreas H. (ahz)
5 Ronny Spiegel (duselbaer)
10 G. L. (lele)
3 Axel Jäger (axeljaeger)
5 Stephan G. (stephan_g35)
5 Gibts Ne (schneeblau)
5 Sascha G. (sascha-g)
5 Richard Zink (Gast)
5 Stephan K. (nightowl)
5 Martin Wende (Firma: fritzler-avr.de) (fritzler)
5 Jörg S. (Gast)
10 J. L. (lindenbaum)
10 Jan M. (mueschel)
5 Bad Urban (bad_urban)
5 Daniel M. (amad)
5 Sascha S. (dec)
5 A. S. (rava)
10 Jens M. (jens-m)
5 Sascha E. (baracuss)
5 avr avr (colombo010)
5 Michael B. (michael_b25)
5 Thomas Sch. (doschi_)
5 K. J. (theborg0815)
5 Daniel C. (cecky)
3 Philipp E. (erlang)
5 Thorsten Ostermann (Firma: mechapro GmbH) (ostermann)
10 vophatec (Manuel Z.)
3 Carsten Peschke
2 J.O. (Gast)
10 F. Fo (foldi)
5 D. Braun (garag)
5 Michael.S. (michael0307)
5 Didi S. (kokisan2000)
5 Thomas L. (ics1702)
5 Sebastian Engel (s-engel)
5 Peter Sieg (petersieg)
5 Martin S. (martin_s91)
5 Manuel Steiner (steinerhippo)
5 Nico B. (vegetico)
5 Axel P. (axel_p)
5 Mh. M. (mhm)
5 Friedrich K (*)
5 O.Hagendorf (ohagendorf)
5 Jonas K. (jonas k)

-------------------------------------
415 ZWISCHENSTAND
</pre>

Mcruler

2013-11-09T10:53:21Z

Jonas k:

== Infos ==

Hier soll eine Community Variante eines Lineals entstehen, nach Vorbild des µRuler von EEVBlog/Dave Jones:

[[Datei:uRuler.jpg|1200px]]

'''Aktueller Stand:'''

[https://raw.github.com/maugsburger/ucruler/master/ucruler_top.png]
[https://raw.github.com/maugsburger/ucruler/master/ucruler_bot.png]

'''Thread im Forum:''' http://www.mikrocontroller.net/topic/313642

'''Projekt-Seite auf GitHub:''' https://github.com/maugsburger/ucruler

== Spezifikationen ==

{| class="wikitable"
|-
| Maße || 200 x 32 mm
|-
| PCB || 0.5mm oder 0.8mm FR4 '''1-Layer''' 35µ (TBD)
|-
| Oberfläche || gold (ENIG)
|-
| Lötstop || beidseitig, Farbe TBD
|-
| Bestückungsdruck || beidseitig, weiß
|-
| '''Preise''' || ca. 2 € / MOQ: 5 Stück oder vielfaches von 3 (TBD)
|}

== Farbe des Lötstopplackes ==
<pre>
grün |
gelb |
schwarz |++++++++++++
weiß |+
rot |++++++++
blau |++++
</pre>

einfach bitte ein Plus hinter die Farbe die euch als Lötstoplack am besten gefallen würde.

== minimale Schriftgröße ==

http://www.mikrocontroller.net/attachment/196856/ucruler.pdf ausdrucken und die eigenen Augen testen.

Dann bitte eintragen, welche Größe gerade noch lesbar ist. Die normale Schrift wird eins größer werden, aber falls mal wirklich kein Platz mehr sein sollte würde ich darauf zurückgreifen.

<pre>
1,8 |
1,6 |
1,4 |
1,2 | +++
1,0 | +++
0,8 |
</pre>

== Anpassungen/Ergänzungen ==

Bitte einfach ein + oder - ergänzen oder gar nichts eintragen (wichtig, brauch ich nicht, egal), so dass am Ende ein Stimmungsbild entsteht. Daraus ergeben sich dann Prioritäten, in deren Reihenfolge der Platz aufgefüllt wird.

{| class="wikitable"

|-
! Name !! Wertung !! Beschreibung

|-
| Formelsamlung
||
<pre>
+| +++++
-| ------
</pre>
||
Vllt. könnte man auch ein paar Formeln unterbringen die oft verwendet werden und trotzdem gerne vergessen werden

Vorschläge [[Mcnet-ruler#Vorschl.C3.A4ge_f.C3.BCr_Formelsammlung|siehe unten]].

|-
| Leiterbahnstärken
||
<pre>
1| +
2| +++++++-++++++++
3|
4|
5|
</pre>
||
Bitte genau eine Möglichkeit mit + wählen:
# Bahnen in mm und mil, beschriftet in mm und mil
# Bahnen in mm, beschriftet in mm und mil
# Bahnen in mil, beschriftet in mm und mil
# Bahnen in mm, beschriftet in mm
# Bahnen in mil, beschriftet in mil

|-
| Inches in mm
||
<pre>
+| ++++++++++++++++
-| -
</pre>
||
Bitte generell Inches in mm umrechnen.

|-
| Layout/Textfluss mm/inch
||
<pre>
+|+
-|-
</pre>
||
Die Umrechnungstabelle mm/inch in den Textfluss drehen.

|-
| Isolationsabstände
||
<pre>
+| +++++++++++++++++++++
-|
</pre>
||
Die Tabelle für Isolationsabstände (Luft-/Kriechstrecken) ggf. an in Deutschland geltende Normen anpassen.

|-
| Kabel-Widerstände
||
<pre>
+| ++++++++++
-| -----
</pre>
||
Wenn noch Platz ist, wäre eine Tabelle für Kabel-Widerstände gut (sortiert nach gängigen Querschnitten, pro m oder 10m Kabellänge).

|-
| Widerstands-Farbcode-Tabelle
||
<pre>
+| ++++++++++++
-| -------------
</pre>
||
Rückseite Widerstands-Farbcode-Tabelle

|-
| LM317
||
<pre>
+| +++++
-| -------------
</pre>
||
Tabelle für LM317-Widerstandswerte

|-
| Kapazitäts-/Induktivitätsbelag
||
<pre>
+|++++++
-|---
</pre>
||
Tabellen zum Kapazitäts-/Induktivitätsbelag von Leiterbahnen

|-
| Wellenwiderstände
||
<pre>
+|++++++
-|----
</pre>
||
Richtwerttabellen für Wellenwiderstände, Micro Striplines (insbes. für USB/Ethernet Routing), etc. auf gängigen PCBs

|-
| Wechselstrom Ueff, Upp
||
<pre>
+| +++
-| --------------
</pre>
||
Wenn immer noch Platz ist: Tabelle zur Umrechnung von Wechselstromgrößen (Ueff, Upp für gängige Trafowicklungen, 110V, 230V, 240V, 400V, 600V)

Anm.: Sinnvoll für gängige Elko-Spannungen 16VDC, 25VDC, 50VDC, 63VDC, 80VDC.

|-
| f/T-Umrechnung
||
<pre>
+| ++++
-| ------------
</pre>
||
Und wenn dann noch Platz wäre: Tabelle mit f und T für gängige µC-Frequenzen und Samplingraten

Anm.: Sinnvoll und platzsparend, wenn wie vorgeschlagen für einige wenige gängige Werte (z.B. "8 MHz / 125 ns" und "48 kHz / 20,8 µs").

|-
| PCB-Kühlkörper
||
<pre>
+| +++++++++++++++
-| --
</pre>
||
Was auch interessant waere ist eine Tabelle fuer Leiterplattenkuehlkoerper. K/W pro cm² für div. Kupferstärken!

|-
| SMD-Footprints R
||
<pre>
+| +++++++++++++++++++++++
-| -
</pre>
||
Die Idee mit den SMD Footprints auf der Rückseite finde ich auch sehr gut.

|-
| SMD-Größen R
||
<pre>
+| +++++++++++++
-| -
</pre>
||
Eine Tabelle mit den Größen (im Sinne von Maßen) von SMD Widerständen ist auch manchmal ganz gut.
Anm.: Vorschlag Widerstandsreihe siehe unten.

|-
| SMD-Footprints ElKo
||
<pre>
+| ++++++++++++++++++++
-|
</pre>
||
Zudem wäre der Footprint von SMD Elkos wenn möglich auf der Rückseite auch ganz praktisch

|-
| SMD-Größen Elko
||
<pre>
+| +++++++++++++++++
-|
</pre>
||
Eine Tabelle mit den Größen (im Sinne von Maßen) von SMD Elkos ist auch manchmal ganz gut.

|-
| E-Reihen
||
<pre>
+| +++++++++
-| ------
</pre>
||
Abdruck der E24-Reihe mit Markierungen für E12, E6.

|-
| TQFP, SOP und SOT Footprint
||
<pre>
+| ++++++++++++++
-| -
</pre>
||
Der Footprint von TQFP, SOT und SOP Bauteilen auf der Rückseite könnte sich auch als nützlich erweisen

Vorschläge für Footprints [[Mcnet-ruler#Vorschl.C3.A4ge_f.C3.BCr_Footprints|siehe unten]].

|-
| THT Lochreihe
||
<pre>
+| +++++++
-| -----
</pre>
||
Ebenso eine kurze Lochreihe im 2,54mm-Raster für THT.

Anm.: Bitte eine lange Lochreihe ähnlich wie von [http://www.mikrocontroller.net/topic/313642#3389830 Chris gezeigt].

|-
| Kleines Namensfeld
||
<pre>
+| ++++++++++++++++
-|--
</pre>
||
Damit die Lineale nicht "verschwinden", zum selbst beschriften.

|-
| Tabelle Leitfähigkeit/spezifischer Widerstand
||
<pre>
+| ++++
-| -----
</pre>
||
Eine Tabelle mit der Leitfähigkeit/spezifischer Widerstand von zb. Kufer, Aluminium, Eisen ...

|-
| Temperaturkoeffizent
||
<pre>
+| +++
-| -----
</pre>
||
Eine Tabelle mit den Temperaturkoeffizenten (alpha in 1/k) von zb. Kufer, Aluminium, Eisen ...

|-
| Transistor-Schaltungssymbole
||
<pre>
+| +++++
-| -
</pre>
||
Aufdruck von Transistor-Schaltungssymbolen (bipolar/FET) und THT-LEDs, [http://www.adafruit.com/index.php?main_page=popup_image_additional&pID=1554&pic=1&products_image_large_additional=images/large/1554bottom_LRG.jpg siehe hier]

|-
| Pin-Beschriftung für einige Footprints
||
<pre>
+| +++
-|
</pre>
||
Einige Footprints (z.B. TO-92, SOT-23 etc.) sollten Beschriftungen für BCE/GDS für gängige Transistortypen bekommen, siehe [http://dmohankumar.files.wordpress.com/2011/05/table-showing-the-pins-of-common-transistors.pdf hier] und [http://www.radiomuseum.org/forum/transistor_connections.html hier]

|-
| Kabelschablone
||
<pre>
+| ++
-|
</pre>
||
Ähnlich dem [http://www.adafruit.com/index.php?main_page=popup_image_additional&pID=1554&pic=1&products_image_large_additional=images/large/1554bottom_LRG.jpg Adafruit Ruler], aber als Tabelle in AWG und mm.

|}

== Vorschläge für Formelsammlung ==

{| class="wikitable"

|-
! Name !! Wertung !! Beschreibung

|-
| C/L
||
<pre>
+| +
-|
</pre>
||
http://upload.wikimedia.org/math/d/5/5/d550b39c146790974bae8a9a2e1830fb.png

http://upload.wikimedia.org/math/0/9/a/09ab806c34320b749ddadca35a32fc8a.png

http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrische_Kapazit%C3%A4t#Kapazit.C3.A4t_bestimmter_Leiteranordnungen

http://de.wikipedia.org/wiki/Induktivit%C3%A4t#Induktivit.C3.A4t_einer_Zylinderspule

|-
| Eckfrequenz RC-Glied HP/LP
||
<pre>
+| +
-| -
</pre>
||
http://upload.wikimedia.org/math/5/d/1/5d1295e236a3c860416fbdb9940fb043.png

http://de.wikipedia.org/wiki/RC-Glied#Tiefpass

|-
| I(t) / U(t) für C/L
||
<pre>
+| ++
-|
</pre>
||
http://upload.wikimedia.org/math/0/b/9/0b93b4a1ce2832629d42509b43184894.png

http://upload.wikimedia.org/math/9/e/6/9e6ea02a73a08f263454786c1c9d7e44.png

http://de.wikipedia.org/wiki/Zeitkonstante#Kondensator

|-
| Wärmewiderstand
||
<pre>
+| +
-|
</pre>
||
http://upload.wikimedia.org/math/8/7/b/87b98460f0867373471f540167591ebb.png

http://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmewiderstand#Definition

|}

== Vorschläge für Footprints ==

Vorschläge für Footprints auf der Rückseite. Es werden die Pads in Kupfer ausgeführt (also theoretisch lötbar), der Rand des Bauteils im Bestückungsdruck.

* http://www.fairchildsemi.com/package/
* http://www.maximintegrated.com/design/packaging/
* http://www.infineon.com/cms/de/product/technology/packages/index.html
* http://www.nxp.com/packages
* http://www.topline.tv/Drawings/PDF/QFP/TQFP_Library.pdf
* http://www.linear.com/designtools/packaging/
* http://ww1.microchip.com/downloads/en/PackagingSpec/00049AR.pdf

Siehe auch [http://www.adafruit.com/blog/2013/10/11/new-product-adafruit-pcb-ruler-6/ Adafruit Ruler].

http://www.adafruit.com/images/large/1554bottom_LRG.jpg

=== Widerstände & Kondensatoren ===
Maße siehe z.B. http://www.panasonic.com/industrial/components/pdf/AOA0000CE1.pdf

* 0201 (wenn der Fertiger des Lineal das kann...)
* 0402
* 0603
* 0805
* 1206
* 1210
* 1812 (wenn noch Platz ist)
* 2010 (wenn noch Platz ist)
* 2512 (wenn noch Platz ist)

=== Transistoren & ICs ===

* ✓ SC-70
* ✓ SOT-23
* ✓ SOT-23-6
* ✓ SOT-89
* ✓ SOT-223
* TO-252 / DPAK http://www.fairchildsemi.com/dwg/TO/TO252A03.pdf
* TO-263 / D2PAK http://www.fairchildsemi.com/dwg/TO/TO263A02.pdf

=== Dioden & LEDs ===

* SMA / DO-214AC http://www.fairchildsemi.com/dwg/DO/DO214AC.pdf
* SMB / DO-214AA http://www.fairchildsemi.com/dwg/DO/DO214AA.pdf
* SMC / DO-214AB http://www.fairchildsemi.com/dwg/DO/DO214AB.pdf
* Melf http://www.cdil.com/package/do213ab_dwng.pdf
* MiniMelf http://www.cdil.com/package/sod_80c.pdf
* MicroMelf http://www.vishay.com/docs/20003/smm0102.pdf
* PLCC-4 / 3528 http://catalog.osram-os.com/media/_en/Graphics/00042269_0.pdf
* PLCC-6 / 5050 http://ledversand24.de/media/pdf/ws2812preliminary51337f1c83131.pdf

=== ICs ===

* SOIC-24, 3.9mm-Body, ein Footprint, aber mit Bestückungsdruck-Linien die kleineren Varianten für 8,14,16,20,24 Pins anzeichen, Pinzahl ranschreiben
* SOIC-24, 7.5mm-Body, ein Footprint, aber mit Bestückungsdruck-Linien die kleineren Varianten für 8,14,16,20,24 Pins anzeichen, Pinzahl ranschreiben
Diese beiden SOIC-Breiten wenn möglich in einem Footprint zusammenfassen, also z.B. die linken Pins gemeinsam verwenden. Die beiden
Breiten dann über Bestückungsdruck-Linien kennzeichnen.

* SSOP-24, 5,3mm-Body, 0,65mm Pitch. Das ist die gängigste Variante, es gibt aber leider auch einige Abweichler mit anderem Pitch und Bodybreite die sich auch SSOP nennen :(
* TSSOP-28, 4,4mm-Body, 0,65mm Pitch
Auch bei diesen beiden: ein Footprint, aber mit Bestückungsdruck-Linien die kleineren Varianten für 8,14,16,20,24,28 Pins anzeichen, Pinzahl ranschreiben

Für die Maße: http://www.microchip.com/stellent/groups/techpub_sg/documents/packagingspec/en012702.pdf

Wenn noch Platz:
* TQFP32, 0.8mm Pitch http://www.microchip.com/stellent/groups/techpub_sg/documents/packagingspec/en012702.pdf
* TQFP48 / LQFP48, 0.5mm Pitch http://www.nxp.com/documents/outline_drawing/sot313-2_po.pdf
* QFN32, 0.5mm Pitch http://www.linear.com/docs/38749

== Vorbestellungen ==
Interessenten tragen sich bitte '''am Ende der Liste ein und aktualisieren den Zwischenstand'''!

Mindestbestellmenge ist nach aktuellem Stand 5 Stück.

<pre>
10 Dominik S. (dasd)
5 Dennis X. (debegr92)
2 Arne M. (armut)
3 Benedikt K. (benek)
5 AVR (Gast)
5 Jürgen (Gast)
5 Uwe ... (uwegw)
15 Rene H. (promeus)
5 hum (Gast)
3 Werner A. (homebrew)
2 Frank Werner (wesoft)
5 Jan B. (diphthong)
5 Thomas J. (tom16)
10 Felix Schulze (pepe)
3 Patrick Berninghaus (patricck)
5 B. B. (morgenmuffel)
5 Bernd D. (bernd_d56)
5 Daniel (Gast)
5 Jan Dressler (keyman)
3 Gerd E. (robberknight)
10 Ralf Engelhardt (r_e)
5 D. S. (compuvidy)
5 Michael R. (elektr-hobbyist)
5 Samuel Hildebrandt (musicsammy)
5 Martin H. (marrtn)
5 Michael Becker (mich_at_el)
5 Marco André (marphy)
5 Chris (Gast)
5 mr. mo (Gast)
10 René B. (reneb)
5 Martin R. (martin84)
3 J. S. (voochee)
5 Andreas H. (ahz)
5 Ronny Spiegel (duselbaer)
10 G. L. (lele)
3 Axel Jäger (axeljaeger)
5 Stephan G. (stephan_g35)
5 Gibts Ne (schneeblau)
5 Sascha G. (sascha-g)
5 Richard Zink (Gast)
5 Stephan K. (nightowl)
5 Martin Wende (Firma: fritzler-avr.de) (fritzler)
5 Jörg S. (Gast)
10 J. L. (lindenbaum)
10 Jan M. (mueschel)
5 Bad Urban (bad_urban)
5 Daniel M. (amad)
5 Sascha S. (dec)
5 A. S. (rava)
10 Jens M. (jens-m)
5 Sascha E. (baracuss)
5 avr avr (colombo010)
5 Michael B. (michael_b25)
5 Thomas Sch. (doschi_)
5 K. J. (theborg0815)
5 Daniel C. (cecky)
3 Philipp E. (erlang)
5 Thorsten Ostermann (Firma: mechapro GmbH) (ostermann)
10 vophatec (Manuel Z.)
3 Carsten Peschke
2 J.O. (Gast)
10 F. Fo (foldi)
5 D. Braun (garag)
5 Michael.S. (michael0307)
5 Didi S. (kokisan2000)
5 Thomas L. (ics1702)
5 Sebastian Engel (s-engel)
5 Peter Sieg (petersieg)
5 Martin S. (martin_s91)
5 Manuel Steiner (steinerhippo)
5 Nico B. (vegetico)
5 Axel P. (axel_p)
5 Mh. M. (mhm)
5 Friedrich K (*)
5 O.Hagendorf (ohagendorf)

-------------------------------------
410 ZWISCHENSTAND
</pre>

Ätzen mit luftregenerierten Kupferchlorid

2013-08-27T04:48:43Z

Jonas k: /* Einleitung */

== Einleitung ==

(Anmerkung: Dieser Artikel ist im entstehen -- coldtobi, 24.08.2013. Ihr könnt sehr gerne mithelfen (und z.B meine Formulierungen verbessern). Danke!)

Vor etwa zwei Jahren bin ich auf das [http://members.optusnet.com.au/~eseychell/PCB/etching_CuCl/index.html hier] beschriebene Verfahren gestosssen und habe es zum ersten Mal 2012 ausprobiert.

Das Charmante an dieser Lösung ist, das die Ätzbrühe nie verdirbt (nur mehr wird) und das nachdem man die Ätzbrühe zum ersten Mal angesetzt hat keine anderen Chemikalien als Salzsäure* benötigt werden.

Im Prinzip ähnelt diese Methode der Methode [[Platinenherstellung_mit_der_Photo-Positiv-Methode#mit_Salzs.C3.A4ure_und_Wasserstoffperoxid|Salzsäure/Wasserstoffperoxid]], bei welcher vereinfacht gesagt das Wasserstoffperoxid verwendet wird um die Ätzbrühe zu regenerieren, was in der hier vorgestellten Methode durch den in der Luft enthaltenen Sauerstoff ersetzt wird.
Der Mehrwert ergibt sich dadurch, dass das Wasserstoffperoxid nicht mehr benötigt wird, denn dieses ist eine (auch politisch) heikle Chemikalie.

(* naja, man braucht auch Wasser wenn die Suppe mal zu dick wird :))

== chemischer Ablauf der Kupferchloridätzung und Regeneration ==

Gleich mal ein Disclaimer -- ich bin kein Chemiker, bitte meine Fehler also KORRIGIEREN, falls sich jemand damit auskennt....

=== Gleichungen ===

Grundsätzlich ist bei dieser Methode der ätzende Bestandteil NICHT die Salzsäure, sondern das Kupfer(II)chlorid. In Verbindung mit dem Kupfer der Leiterplatte entsteht dann [http://de.wikipedia.org/wiki/Komproportionierung eine Komproportionierung]: Aus dem 0-wertigen Kupfer und dem 2-wertigen Kupfer im CuCl2 wird zu seinem 1-wertiges Pendant (CuCl) reduziert: Es läuft also diese Gleichung ab: 

<big>CuCl2 + Cu → 2 CuCl</big>

Das aktive Kupfer(II)chlorid wird also beim Ätzen "verbraucht". Man kann allerdings das enstandende Kuper(I)chlorid wieder oxidieren. Dazu braucht man einen Oxidator, wie zum Beispiel H2O2 (was H2O2 Methode macht), man kann aber auch Luftsauerstoff verwenden. Dieser muss gelöst vorkommen. Somit lautet die Regenerationsformel:

<big>2 HCl + 2 CuCl + O {aq} → 2 CuCl2 + H2O</big>

Das Problem dabei ist, das sich Sauerstoff nur sehr schlecht in Wasser löst, man muss also nachhelfen, indem man zum Beispiel Luft fein verteilt durch die Brühe pustet.

Wenn man nun beide Gleichungen zusammenfasst erhält man folgende Bilanzgleichung:

<big>Cu + 2 HCl + O -> CuCl2 + H2O</big>

In der Bilanz wird also Salzsäure verbraucht, es entsteht Kupfer(II)chlorid und Wasser. Die Ätzbrühe verbrauchts sich also nicht, wird aber mit der Zeit immer mehr.

=== Eigenschaften von CuCl / CuCl2 ===

Um die beiden Kupfersalze zu unterscheiden (um z.B das Bad zu troubleshooten bzw. als Hintergrundinfo für die Badpflege) hier noch ein paar wichtige Eigenschaften:
* CuCl2 ist im sauren Milleu löslich (aber dort gut löslich, die Lösung ist "klar", auch wenn man ab ner gewissen Dichte nicht mehr durchschauen kann, weil das Licht zu stark absobiert wird)
* CuCl2 ist (im sauren) grün
* CuCl ist schlecht löslich (macht die Lösung trüb)
* CuCl ist dunkel, bräunlich.

=== Parameter der Ätzlösung ===

Hier soll ein Überblick auf die Parameter gegeben werden, die die Ätzgeschwindigkeit beinflussen.
(Details findet sich auf [http://members.optusnet.com.au/~eseychell/PCB/etching_CuCl/index.html Adams Seychells] Seite, der hier umfangreiche Analysen gefahren hat..)

==== Temperatur ====

Wie bei jeder chemischen Reaktion ist die Temperatur ein großer Einflussfaktor: Je wärmer, desto schneller läuft eine Reaktion ab.
Laut Adam Seychell beschleunigen 10°C mehr beschleunigen die Reaktion um etwa 50%.
Allerdings geht es auch bei Raumtemperatur angenehm schnell :)

Auf der anderen Seite erhöht eine Erwärmung das Ausgasen der Salzsäure -- auch darum ist Raumtemperatur voll ok...

==== Konzentation der Salzsäure ====

Die Kozentration der Salzsäure beinflusst die folgenden Parameter:
* Ätzgeschwindigkeit -- je mehr Säure desto schneller wird geätzt
* Das Ausgasen der Salzsäure -- je höher die Konzentration, desto mehr gast aus.
* Das Unterätzen -- laut [4] wird das Unterätzen schneller beschleunigt als die Ätzgeschwindigkeit, so das ein höherer Säuregehalt mehr unterätzt.

Auf der anderen Seite wird die Salzsäure beim Ätzen verbraucht, so dass man hier immer eine "Mindestmenge" braucht.

Folglich muss jeder seinen eigenen Kompromiss finden.
ChemCut [4] z.B empfiehlt zwischen 2 und 3 Mol/l, während [3] zwischen 1.3 und 1.4 Mol empfiehlt und Seychell alles zwischen 1 und 3,5 Mol/l gut findet.
(Da ich Wert auf geringes Ausgasen lege ätze ich bei ca. 1,5 mol/l)

==== Konzentration des Kuper(II)Chlorids ====

Alle Quellen [2], [3] und [4] geben als ideale Dichte der Ätzlösung einen Wert von 1,2 - 1,38 g/ml an.
In diesem Bereich hat die Ätzrate ein Plateau, d.h kleinere und größere Dichten reduzieren die Ätzraten.

Die Dichte wird hauptsächlich durch die Menge an gelösten Kupfer beinflusst, d.h man muss in der Regel
erstmal einiges an Kupfer auflösen bevor man in diesen Bereich kommt. Wird die Suppe zu dick, kann man
sie einfach mit Wasser verdünnen (siehe Badpflege).

== Ätzbrühe erstmalig herstellen ==

Wie oben beschrieben braucht man CuCl2 zum Ätzen. Wie kann man nun also dieses Henne-Ei Problem lösen?

Natürlich kann man sich einfach etwas Kupferchlorid kaufen, und das ganze einfach in verdünnter Salzsäure auflösen.
Mir ist allerdings keine Bezugsquelle bekannt die an privat liefern.

Ansonsten kann man auch jemanden bitten, der die Methode bereits einsetzt ihm etwas Ätzbrühe abzugben.
Immerhin -- wie oben erläutert -- hat ein Vielätzer irgendwann das Problem das er "zu viel" davon hat.

Die dritte Möglichkeit ist selber herstellen.

=== Herstellung als "Abfallprodukt" der HCl/H2O2 Methode ===

Wenn mann mit der HCl/H2O2-Methode Platinen ätzt, entsteht dabei Kupferchlorid. Praktisch, denn man kann also sich
eine (kleine) Menge H2O2 besorgen und erstmal mit der herkömmlichen Methode ätzen. In einer [http://Applikationsschrift%20von%20Kontakt%20Chemie%20für%20deren%20Positiv%2020%20Lack%20 Applikationsschrift von Kontakt Chemie für deren Positiv 20 Lack] wird folgendes Rezept angegeben:

:770ml Wasser
:200ml Salzsäure
:30ml Wasserstoffperoxid (30%)

Statt der 30% Wasserstoffperoxislösung kann man auch eine geringer dosierte nehmen und dementsprechend weniger Wasser. Zu wenig konzentriert sollte es allerdings auch nicht sein, da man ansonsten zu viel Wasser in die Lösung bekommt, wenn man später H2O2 nachdosiert. Das kann dann Probleme bereiten die optimale Kuferchloridkonzentration zu erreichen.

Allerdings sollte man darauf achten das die Zutaten möglichst rein sind, insbesondere organische Verunreinigungnen können problematisch sein. "Technische Reinheit" sollte aber ausreichend sein.

Damit kann man dann erstmal loslegen und nach dem Ätzen die nun grünliche Flüssigkeit in einem geeigneten Behältnis aufbewahren. Da das H2O2 instabil ist und Sauerstoff abspaltet, darf dieses Behältnis nicht komplett gasdicht sein, also entweder nicht ganz zuschrauben oder ein kleines Loch in den Deckel machen.
Für das nächste Ätzen dosiert man entsprechend Salzsäure nach und gibt bei Bedarf etwas H2O2 zu, so dass die Flüssigkeit durchsichtig wird. (alles CuCl zu CuCl2 umgebaut wurde; "durchsichtig" ist hier als "klar" zu verstehen, als Gegenteil von "trüb". Siehe auch oben bei den Eigenschaften von Kupferchlorid. Das Kupferchlorid schluckt so viel Licht das "durchsichtig" nicht heist das man durchsehen kann).

Hierbei kann man sich schon durchaus am Kapitel "Badpflege" orientieren um herauszufinden wieviel HCl benötigt wird.

Die ganze Prozedure macht man dann so lange bis man sein H2O2 aufgebraucht hat oder man denkt dass man jetzt genügend Kupferchlorid hat. Ich selber habe nur etwa 2-3 Platinen so hergestellt, meine Baddichte war noch kleiner als 1,05 kg/l. Das Ätzen dauert halt dann noch länger.

'''ACHTUNG:''' "Gib nie Wasser in die Säure, sonst geschieht das Ungeheure"! Also immer die Säure in das Wasser kippen, nie umgekehrt!

=== Kupferchlorid gezielt herstellen ===

Adam Seychell beschreibt auf seiner Seite [2] wie man sich ganz ohne Wasserstoffperoxid selber genügend Kuperchlorid erzeugen kann:

Um 1l Ätzflüssigkeit anzusetzen gibt man
* 120g Kupfer
* 100ml Salzsäure (25%)
in ein Gefäß, so das das Kupfer größtenteils aus der Säure heraussragt, also Kontakt mit der Säure hat aber nicht komplett bedeckt ist.
Das Metal sollte eine möglichst große Oberfläche haben, also am besten Litzen oder Draht. Das Gefäß muss resistent gegen die Säure sein, insbesondere Metailgefäße sind ungeeignet.
Am besten verwendet man gleich seine angedachte Ätzküvette.

'''ACHTUNG: Bei diesem Ansatz ist sehr viel Säure drin, d.h die Lösung gast viel aus. Salzsäuredämpfe sind sehr korrosiv -- am besten also das Gefäß draussen aufstellen. Aber bitte (haus)tier- und kindersicher!) Bitte beachten dass z.B in einer Garage Sachen in der Nachbargarage korrodieren könnten... Notfalls das Gefäß abdecken und 1-2x am Tag neue Luft reinlassen.''' 
Nach ein paar Tagen sollte die Säuredämpfe gemeinsam mit dem Luftsauerstoff das Kupfer angegriffen haben und die Lösung eine braune Farbe haben, ein Zeichen das Kupfer(I)chlorid entstanden ist.

Wenn die Farbe passt mischt man ''(Reihenfolge beachten -- nur Säure ins Wasser, nie umgekehrt!)''
* 300ml Wasser
* 600ml Salzsäure (25%)
und gibt die Mischung vorsichtig zu der braunen Brühe.

Nun muss man anfangen der Brühe Luft zuzuführen, also das ganze mit dem Sprudler zu durchlüften bis das ganze klar und grün wird,
also das und das restliche Kupfer "aufgefressen" wurde und das Kupfer(I)chlorid zu Kupfer(II)chlorid umgesetzt wurde. Da darduch die Säure verbraucht wird, kann es notwendig sein dass noch welche nachdosiert werden muss (wenn die Lösung braun bleibt und/oder noch Kupfer da ist. Auch hier kann man den Säuregehalt messen und dementsprechend Säure nachgeben.
(Man sollte eh nachdem alles Kupfer weg ist und die Farbe schön grün geworden ist den Säuregehalt messen und eventuell nachdosieren.)

Adam Seychell empfiehlt hier am Schluss noch auf einen Liter (oder die gewünschte Menge) mit Wasser aufzufüllen. Ich würde dies allerdings nur tun falls die Dichte zu hoch ist, was sicherlich noch nicht der Fall ist.

== Luftregeneration ==

(muss noch geschrieben werden -- ich nehme einen Keramiksprudler aus der Aquaristik. Jedoch auspassen: Die Marke "verpappter Sand" ist kein Keramik
und löst sich auf..)

== Ätzen ==

(muss noch geschrieben werden -- Küvettenbau, Sprühätzen, Erfahrungen/Chemikalienbeständigkeit ...)

== Badpflege ==

Damit das Ätzsystem sauber funktioniert müssen ab und zu ein paar Parameter der Ätze kontrolliert werden und korrigiert werden.
Dazu gehört zum einen der Säuregehalt (die Säure wird ja beim Regenerieren verbraucht) -- und zum anderen muss ein Auge auf die Dichte geworfen werden,
damit der optimale Bereich nicht überschritten wird.

Vor der Badpflege sollte das CuCl zu CuCl2 umgesetzt worden sein, die Lösung darf also nicht trüb sein. Im Zweifelsfall also belüften und
falls die Lösung nicht klar werden will *etwas* Salzsäure zudosieren und weiter belüften.
Natürlich kann man auch alternativ messen, nachdosieren, belüften, ein 2. Mal mesen und ein 2. Mal nachdosieren :)

=== Kontrolle des Salzsäuregehaltes ===

Wie oben erwähnt hat der Säuregehalt auf die Ätzgeschwingidkeit und auch auf das Ätzergebnis. Schon aus dem Grund der [http://de.wikipedia.org/wiki/Reproduzierbarkeit Reproduzierbarkeit]
sollte man versuchen diesen Parameter konstant zu halten. Allzu genau braucht man hier allerdings nicht sein, das Prozessfenster ist riesig.

Falls man zu hohe Säurekonzentrationen hat, wird man dies in der Regel ignorieren, das sich das lösen wird. Man wird nur dann mit Wasser verdünnen, wenn man die Dichte korrigieren muss.

Unten stelle ich zwei Methoden vor: Ich verwende beide Methoden kombiniert um die Säure (einigermassen) konstant zu halten: Zum Einen eine [http://de.wikipedia.org/wiki/Steuerungstechnik#Abgrenzung_zwischen_Steuerung_und_Regelung Regleung und zum Anderen eine Steuerung] der Säurekonzentration.

==== Methode 1: Regeln -- Messen des Säuregehaltes durch Titration und Nachdosierung ====

Um herauszufinden wie viel freie Säure noch in der Ätze ist, kann man den pH-Wert zu rate ziehen. Allerdings wäre es ziemlich kompleziert den pH-Wert direkt zu messen, so dass wir hier einen Trick verwenden:

Wir [http://de.wikipedia.org/wiki/S%C3%A4ure-Base-Titration tritieren] die Ätze so lange mit einer Base bis die Lösung neutral ist und merken uns die Menge an Base die hierzu benötigt wird.
Ein Indikator zeigt uns dann diesen Punkt an. Als Indikator können wir praktischerweise gleich unsere Ätzflüssigkeit verwenden, denn CuCl2 ist nur im Sauren gut löslich...

Als Base bietet sich Natronlauge an, "Belichter" haben die eh zu Hause, "Tonertransferrer" müssen sich halt aus der Apotheke ein paar Gramm besorgen...
Wir verwenden hierbei eine Konzentration von 1mol/l, was später die Konzentrationsermitlung der Säure trivial macht: Man braucht einfach die gleiche Stoffmenge, was sofort klar ist, wenn man auf die Neutralisationsgleichung schaut:

<big>NaOH + HCL -> NaCl + H2O</big>

===== Benötigtes Equipment =====

Wir brauchen für die Säurekontrolle an Hardware:

* eine kleine (gasdicht verschliessbare, Natronlauge-taugliche) Flasche* -- Apotheken haben die recht günstig. Die Flasche sollte nicht zu groß sein, so 100ml ist meiner Meinung nach ideal.
* eine kleines Becherglas,
* ein paar 2ml Spritzen oder Pipetten mit Skalierung (um Volumen abzumessen),
* ein paar Gramm NaOH. (wie schon oben erwähnt) oder gleich bei der Apotheke anmischen lassen, vor allem wenn keine
* Fein-Waage (optional) vorhanden ist, um das NaOH abzuwiegen.
* destilliertes Wasser (Tipp: Kondenswassertrockner-Wasser ist perfekt!)

Die Flasche sollte eine Dichtung haben, denn CO2 aus der Luft würde die Natronlauge kaputt machen. Deswegen sollte diese Flasche auch nicht zu groß sein.

(* lt. Wikipedia sind Glasflaschen nicht geeignet, sie würden angegriffen.. Ich hatte aber noch nie Probleme damit.)

===== Herstellung der Natronlauge =====

Die Herstellung ist einfach: Mann löst einfach NaOH in (destillierten*) Wasser.

Und zwar nimmt man 4.17g/100ml, so dass wir eine '''1,0 molarige Natronlauge''' bekommt.
Das Ganze gibt man in seine Flasche und '''[http://www.seilnacht.com/Chemie/ch_naohl.htm beschriftet]''' diese anständig.

(* Wenn man es in normales Wasser gibt, insbesondere in Gegenden mit harten Wasser, wird die Lauge trüb -- ich nehm mal an das das nicht so vorteilhaft ist...)

===== Durchführung der Titration =====

# Messe mit der Spritze 1ml Ätzflüssigkeit ab und gebe sie in das Becherglas
# Fülle das Becherglas mit 20-30ml Wasser auf.
# Ziehe in einer anderen Spritze* eine definierte Menge Deiner 1,0 molaren NaOH-Lauge auf
# Gib das NaOH tropfenweise in das Becherglas und schwenke es nach jedem Tropen (so dass sich die Schlieren wieder auflösen und die Lösung wieder klar wird)
# Sobald die Lösung NICHT mehr klar werden will ist die Lösung neutralisiert und die Titration fertig.

Da wir die gleichen Stoffmengen zur Neutralisation brauchen, und die Konzentration der Natronlauge 1molar war, kann man kann man aus dem Volumen der zugegebenen Natronlauge direkt die Konzentration ablesen: Also wenn 1ml Lauge gebraucht um 1ml der Säure zu neutralisieren, ist diese auch 1molarig. Hätten wir 2ml NaOH gebraucht, wäre die Säurekonzentration 2mol/l.

(* Anmerkung: Es ist anzuraten die Spritzen immer nur für die selbe Flüssigkeit zu verwenden, um Kontaminationen insbesondere der NaOH-Lösung zu vermeiden...)

Bilder die das ganze Veranschaulichen findet sich auf Adam Seychell's Seite: http://members.optusnet.com.au/eseychell/PCB/etching_CuCl/titraion_images.html

==== Berechnung der benötigten Säuremenge ====

Nachdem man ermittelt hat wie groß die Säurekonzentration ist, rechnet man aus, wieviel Säure man hinzugeben muss:

V_Säure = V_Ätze * ( c_soll - c_ist ) / ( c_säure - c_soll)

wobei:
* V_Säure das Volumen der hinzuzufügenfen Salzsäure
* V_Ätze das augenblickliche Volumen der Ätze (wieviel Ätzmittel habe ich schon?)
* c_soll die gewünschte Soll-Säurekonzentration in Mol/l
* c_ist die augenblickliche Säurekonzentration in der Ätze in Mol/l
* c_säure die Säurekonzentration in Mol/l (die dazugegeben werden soll) -- siehe [http://de.wikipedia.org/wiki/Salzs%C3%A4ure Wikipedia-Artikel] für eine Umrechnung %-Mol

==== Methode 2: Steuern -- Berechnung des Säureverbrauches beim Ätzen ====

Aus der Gleichung oben
:<big>Cu + 2 HCl + O -> CuCl2 + H2O</big>
erkennt man, dass man für das Ätzen von 1 Mol Kupfer 2 Mol Salzsäure benötigt.

Man kann sich also auch die Menge an Salzsäure berechnen, die man für eine Platine benötigt.
Dazu muss man die Stoffmengen ausrechnen, was hier an dem Beispiel einer Europakarte geschehen soll:

1 Mol Kupfer sind etwas 65g Metall, und 
eine Seite einer Europakarte (mit 35µ Kupferauflage) hat etwa 5g Kupfer. (Gewicht= Volumen*Dichte) 
Da wir aber nicht alles Kupfer wegätzen, z.B also nur 50%, ätzen wir also (5g*50%)/(65g/Mol) = 0,038 Mol Kupfer 
"Übliche" Baumarkt-Salzsäure hat etwa 25%, das entspricht in etwa 7,5Mol/l. Da wir 2 Mal soviele Stoffmenge an Salzsäure brauchen wie an Kupfer, brauchen wir 0,077 Mol Salzsäure.
Umgerechnet mit unserer Konzentration ist das dann 0,077Mol/(7,5Mol/l) ~ 10ml von unserer Salzsäure.

Um das ganze einem vom Computer ausrechnen zu lassen, habe dieses Libreoffice-Spreadsheet gemacht:
https://www.mikrocontroller.net/wikifiles/6/6e/Hcl-rechner-cucl.ods

=== Kontrolle der Dichte ===

Für die Dichte schlägt Adam Seychell ein [http://de.wikipedia.org/wiki/Ar%C3%A4ometer Hydrometer] vor, was sicherlich funktioniert aber ich für etwas overkill halte :)

Wenn man nämlich mit einer Feinwaage ein bestimmtes Volumen abwiegt, kann man sich auch daraus die Dichte errechnen.
Also mit der Spritze z.B 100ml abmessen und mit der Waage abwiegen.

Die Dichte sollte nicht größer als ca. 1,38 kg/l sein. Bei Bedarf verdünnt man seine Ätze dementsprechend mit Wasser.

== Chemikaliensicherheit & Entsorgung ==

Beim Umgang mit Chemikalien sollte die Hinweise im Sicherheitsdatenblatt (MSDS) durchgelesen werden. Die Sicherheitsdatenblätter bekommt man in der Regel vom Hersteller der Chemikalie (Privatanwender haben keinen Anspruch drauf, aber in der Regel gibt sie im Netz).

Es sollten immer geeignete Persönliche Schutzausrüstungen (PSA) getragen werden. Also immer nur "mit" arbeiten: geeignete Handschuhe, geeignete Schutzbrille und geeignete Kleidung (z.B Kittel) etc...

Beim Arbeiten mit Chemikalien nie essen, trinken oder rauchen. Danach Hände waschen.

Nie Behältnisse die für Lebensmittel gedacht sind für die Aufbewahrung von Chemikalien verwenden.

Alle Chemikalien beschriften

=== MSDS (Material Saftey Datasheets)===

Die MSDS sollte also bei seinem Hersteller/Lieferanten bekommen.

Hier noch ein paar Links zur [http://de.wikipedia.org/wiki/GESTIS-Stoffdatenbank GESTIS] für die Stoffe:

* Salzsäure [http://gestis.itrust.de/nxt/gateway.dll/gestis_de/520030.xml?f=templates&fn=default.htm HCl]
* Wasserstoffperoxid [http://gestis.itrust.de/nxt/gateway.dll?f=id$t=default.htm$vid=gestisdeu:sdbdeu$id=002430 H2O2]
* Natriumhydroxid [http://gestis.itrust.de/nxt/gateway.dll/gestis_de/001270.xml?f=templates&fn=default.htm NaOH]
* Kupfer(I)chlorid [http://gestis.itrust.de/nxt/gateway.dll/gestis_de/003280.xml?f=templates&fn=default.htm CuCl]
* Kupfer(II)chlorid [http://gestis.itrust.de/nxt/gateway.dll/gestis_de/002470.xml?f=templates&fn=default.htm CuCl2]

=== Entsorgung ===

Chemikalien müssen immer fachgerecht entsorgt werden. Für Privatleute und begrenzten Mengen nimmt in der Regel der Wertstoffhof bzw. das Schadstoffmobil entgegen. Einfach mal bei der Gemeinde nachfragen.
Die Gefäße sollten entsprechend beschriftet werden. Siehe auch hier: http://www.tuf-ev.de/workshop/aetzen/EntsorgungAetzen.htm

'''AUF GAR KEINEN FALL''' darf die Ätzlösung über die Kanalisation entsorgt werden.

== Threads ==

Diskussionthread: https://www.mikrocontroller.net/topic/306447

Hier ein paar Links wo das Thema schon mal disktutiert wurde, off topic.. )
https://www.mikrocontroller.net/topic/306023

https://www.mikrocontroller.net/topic/304366

== Externe Links ==

[1] Patent RP0178347B1 (abgelaufen) http://www.google.com/patents/EP0178347B1?hl=de&cl=de

[2] [http://members.optusnet.com.au/~eseychell/PCB/etching_CuCl/index.html Seite von Adam Seychell]

[3] http://www.iasj.net/iasj?func=fulltext&aId=24599

[4] www.chemcut.net/pdf/Cupric-Chloride.pdf‎

Lokale Elektroniklieferanten

2013-08-07T16:30:34Z

Jonas k: Elektronikhändler in Rosenheim (Filiale von db-electronic) hinzugefügt

=Einleitung=
Diese Liste enthält '''Ladengeschäfte''', bei denen man als Privatkunde lokal, vor Ort, elektronische Bauteile erhalten kann. Keine Flohmärkte, einmalige Veranstaltungen oder Geschäfte, die nur an gewerbliche Kunden verkaufen.

__TOC__

Falls die Darstellungsart nicht gefällt oder Rubriken fehlen, so bitte nicht hier ändern, sondern das Template anpassen: [[Vorlage:ElektronikLieferant]] 
So soll das Template ausgefüllt werden:
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=hier Firmenname eintragen
|Straße=Straßenname, z. B. Musterstraße 123
|PLZ=PLZ, z. B. 12345
|Ort=Ort, z. B. München
|Telefon=Telnr., z. B. 012345/12341234
|Fax=Faxnr., z. B. 012345/12345234
|Öffnungszeiten=Öffnungszeiten eintragen Neue Zeile mit "br" abgetrennt
|Weblink=http://www.mikrocontroller.net Link ohne umschliessende eckige Klammern
|Email=Emailadresse, z. B. xxx@yyy.de
|Bemerkung=ggf. Bemerkung, ansonsten Rubrik/Feld/Variable leer lassen
}}

=Deutschland=
==Baden-Württemberg==
===Aalen===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=mükra electronic shop GmbH
|Straße=Wilhelm-Zapf-Str. 9
|PLZ=73430
|Ort=Aalen
|Telefon=07361/610820
|Fax=07361/610821
|Öffnungszeiten=Mo.-Fr. 9.00 - 13.00 Uhr, 14.00 - 18.00 Uhr Sa. 9.00 - 13.00 Uhr
|Weblink=http://www.muekra.com/Filiale_Aalen
|Email=info@muekra.de
|Bemerkung=Keine SMD-Teile
}}

===Esslingen===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=mükra electronic shop GmbH
|Straße=Bahnhofstr. 23
|PLZ=73728
|Ort=Esslingen
|Telefon=0711/355676
|Fax=0711/3108656
|Öffnungszeiten=Mo.-Fr. 9.00 - 13.00 Uhr, 14.30 - 18.00 Uhr Sa. 9.00 - 13.00 Uhr
|Weblink=http://www.muekra.com/Filiale_Esslingen
|Email=info@muekra.de
|Bemerkung=Keine Mikrocontroller, keine SMD-Teile (ausser einige wenige Transistoren)
}}

===Göppingen===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=mükra electronic shop GmbH
|Straße=Geislinger Str. 2
|PLZ=73033
|Ort=Göppingen
|Telefon=07161/9641718
|Fax=07161/9641730
|Öffnungszeiten=Mo.-Fr. 9.00 - 12.30 Uhr, 14.00 - 18.00 Uhr Sa. 9.00 - 13.00 Uhr
|Weblink=http://www.muekra.com/Filiale_Goeppingen
|Email=info@muekra.de
|Bemerkung=Keine Mikrocontroller, keine SMD-Teile (ausser einige wenige Transistoren). Es besteht die Möglichkeit die Bauteile die nicht im Sortiment vorhanden sind zu bestellen. Dies ist sehr günstig und passiert in 2-3 Werktagen.
}}

===Heilbronn===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Krauss Elektronik GmbH
|Straße=Turmstraße 20
|PLZ=74072
|Ort=Heilbronn
|Telefon=07131/68191
|Fax=07131/68192
|Öffnungszeiten=Mo.-Mi.+Fr. 9.00 - 18.00 Uhr Do. 9.00 - 19.00 Uhr Sa. 9.00 - 13.00 Uhr
|Weblink=http://www.krauss-elektronik.de/
|Email=info@krauss-elektronik.de
|Bemerkung=
}}
===Freiburg===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Omega electronic GmbH
|Straße=Eschholzstr. 58-60
|PLZ=79115
|Ort=Freiburg
|Telefon=0761/76776-0
|Fax=0761/76776-55
|Öffnungszeiten=Mo.-Sa.: 10:00 - 19:30
|Weblink=http://www.omega-electronic.de
|Email=info@omega-electronic.de
|Bemerkung=
}}
===Karlsbad===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=IT-WNS, Thomas Heldt
|Straße=Schulstr. 13
|PLZ=76307
|Ort=Karlsbad - Mutschelbach
|Telefon=07202/936083
|Fax=07202/936085
|Öffnungszeiten=Nach Vereinbahrung (Email-Kontakt)
|Weblink=http://www.it-wns.de
|Email=info@it-wns.de
|Bemerkung=Bestellungen im Onlineshop können wahlweise auch direkt abgeholt werden
}}

===Karlsruhe===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=mükra electronic shop GmbH
|Straße=Fritz-Erler-Straße 24
|PLZ=76133
|Ort=Karlsruhe
|Telefon=0721/374270
|Fax=0721/9379171
|Öffnungszeiten=Mo.-Fr. 9.00 - 13.00 Uhr, 14.30 - 18.00 Uhr Sa. 9.00 - 13.00 Uhr
|Weblink=http://www.muekra.com/filiale_karlsruhe.html
|Email=
|Bemerkung=
}}

{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Werner Bremer Elektrotechnik & Einzelhandel
|Straße=Zähringerstraße 55a
|PLZ=76133
|Telefon=
|Fax=
|Ort=Karlsruhe
|Weblink=
|Email=
|Öffnungszeiten=
|Bemerkung=Vielleicht geschlossen?? keine Website. Versand?
}}

===Ludwigsburg===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Mayer Elektronik
|Straße=Stuttgarter Str. 32
|PLZ=71638
|Ort=Ludwigsburg
|Telefon=07141 920 711
|Fax=
|Öffnungszeiten=Mo.-Fr. 09.00-12.30 und 14.30-18.00 Uhr, Mittwoch nachmittags geschlossen, Sa. 09.00-12:30 Uhr
|Weblink=http://www.Mayer-Elektronik.de
|Email=info@Mayer-Elektronik.de
|Bemerkung= Spezialisiert auf Antennentechnik, Sat-Anlagen. Verschiedene Kleinteile erhältlich
}}

===Mannheim===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Conrad
|Straße=Morchfeldstr. 37-39
|PLZ=68199
|Ort=Mannheim - Neckarau
|Telefon=0180 6 564445 (20 Cent/Verbindung aus dem Festnetz, max. 60 Cent/Verbindung aus dem Mobilfunknetz)
|Fax=
|Öffnungszeiten=Mo.-Fr. 10.00-20.00 Uhr, Sa. 10.00-18.00 Uhr
|Weblink=http://www.conrad.de/ce/de/ChainstoreInfo.html?detail&chainstorecode=CS_DE_MA
|Email=filiale.mannheim@conrad.de
|Bemerkung=
}}

===Offenburg===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Günther Wultschner (Elektronikladen)
|Straße=Luisenstraße 16
|PLZ=77654
|Ort=Offenburg
|Telefon=0781 43270‎
|Fax=
|Öffnungszeiten=Mo.-Fr. 9.00 - 19:00 Uhr Sa. 9.00 - 16.00 Uhr
|Weblink=
|Email=
|Bemerkung=
}}

===Pforzheim===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=mükra electronic shop GmbH
|Straße=Westliche Karl-Friedrich-Str. 73
|PLZ=75172
|Ort=Pforzheim
|Telefon=07231 313952
|Fax=
|Öffnungszeiten=Mo.-Fr. 9.00 - 12:30 Uhr; 14.00 Uhr - 18.00 Uhr Sa. 9.00 - 13.00 Uhr
|Weblink=http://www.muekra.com/Filiale_Pforzheim
|Email=
|Bemerkung=
}}

===Reutlingen===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=mükra electronic shop GmbH
|Straße=Federnseestr. 4
|PLZ=72764
|Ort=Reutlingen
|Telefon=07121/370748
|Fax=07121/370741
|Öffnungszeiten=Mo.-Fr. 9.30 - 13.00 Uhr, 14.00 - 18.00 Uhr Sa. 9.30 - 13.00 Uhr
|Weblink=http://www.muekra.com/filiale_reutlingen.html
|Email=info@muekra.de
|Bemerkung=Keine SMD-Teile
}}

===Schwäbisch Gmünd===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=mükra electronic shop GmbH
|Straße=Kalter Markt 12
|PLZ=73525
|Ort=Schwäbisch Gmünd
|Telefon=07171/64352
|Fax=07171/405684
|Öffnungszeiten=Mo.-Fr. 9.00 - 12.30 Uhr, 14.00 - 18.00 Uhr Sa. 9.30 - 13.00 Uhr
|Weblink=http://www.muekra.com/Filiale_Schwaebisch_Gmuend
|Email=info@muekra.de
|Bemerkung=Keine SMD-Teile
}}

===Stuttgart===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Dräger Electronic & Audio GmbH
|Straße=Hauptstätter Strasse 55
|PLZ=70178
|Ort=Stuttgart
|Telefon=+49 711 601818-46
|Fax=
|Öffnungszeiten=Montag - Freitag 10:00 - 19:00 Uhr Samstag 10:00 - 16:00 Uhr
|Weblink=http://www.dea-gmbh.de
|Email=info@draeger-electronic.de
|Bemerkung= Audio, Hifi, Tontechnik, Kabel, schon lange keine Bauelemente mehr!
}}

{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Conrad
|Straße=Kronenstraße 7, Altes Postquartier
|PLZ=70173
|Ort=Stuttgart
|Telefon=0180 5 564445 (14 Cent/Min. aus dem Festnetz, max. 42 Cent/Min. aus dem Mobilfunknetz)
|Fax=
|Öffnungszeiten=Mo.-Sa. 10.00-20.00 Uhr
|Weblink=http://www.conrad.de/ce/de/ChainstoreInfo.html?detail&chainstorecode=CS_DE_S
|Email=filiale.stuttgart@conrad.de
|Bemerkung=
}}

===Ulm===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=AW-Elektronik
|Straße=Im Brühl 9
|PLZ=89194
|Ort=Ulm/Schnürpflingen
|Dienstleistungen=Entwicklung Hard & Software; Leiterplattenbestückung SMD und THD; Leiterplattenlayout und Routing
|Weblink=http://www.aw-elektronik.de
|Email=info@aw-elektronik.de
|Öffnungszeiten=
|Telefon=
|Fax=
|Bemerkung=Nach Absprache können lagernde Bauteile gekauft werden. Am Lager sind SMD-Bauteile wie z.B. AVR, Widerstände, Kondensatoren, LEDs; Die LEDs sind als WarmWeiß 3500K (1800mcd), Kaltweis 7000K (2850mcd), Rot (1500mcd) und Blau (350mcd) und UV vorhanden.
}}

{{ElektronikLieferant
|Firmenname=mükra electronic shop GmbH
|Straße=Neutorstr. 20
|PLZ=89073
|Ort=Ulm
|Telefon=0731/64494
|Fax=0731/6028676
|Öffnungszeiten=Mo.-Fr. 9.00 - 18.00 Uhr Sa. 9.00 - 13.00 Uhr
|Weblink=http://www.muekra.com/Filiale_Ulm
|Email=
|Bemerkung=Keine SMD-Teile
}}

===Villingen-Schwenningen===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Buchmann Elektronik
|Straße=Wasenstraße 51
|PLZ=78054
|Ort=Villingen-Schwenningen
|Telefon=07720/1308
|Fax=07720/1360
|Öffnungszeiten=Montag bis Freitag 09.00 - 12.30 & 14.00 - 19.00 Uhr; Mittwoch Nachmittag geschlossen; Samstag geschlossen
|Weblink=http://www.buchmann-elektronik.de
|Email=buchmann-elektronik@t-online.de
|Bemerkung=keine SMD.
}}

{{ElektronikLieferant
|Firmenname=SchiBe Elektronik
|Straße=Mühlenstr. 9
|PLZ=78050
|Ort=Villingen-Schwenningen
|Telefon=07721/8879880
|Fax=07721/88798820
|Öffnungszeiten=Mo-Fr.; Zeiten leider unbekannt
|Weblink=http://www.schibe.de
|Email=info@SchiBe.de
|Bemerkung=Bestellt auf Anfrage ohne Versandkosten bei Conrad mit Selbstabholung dort.
}}

==Bayern==
===Ansbach===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Mehl Electronic
|Straße=Schaitbergerstr. 1
|PLZ=91522
|Ort=Ansbach
|Telefon=0981/977166
|Fax=0981/977167
|Öffnungszeiten=Montag - Freitag 09:00 - 18:00 Uhr Samtag 10:00 - 13:00 Uhr
|Weblink=http://www.electronic-mehl.de
|Email=service@electronic-mehl.de
|Bemerkung=
}}

===Aschaffenburg===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=VS Elektronik OHG
|Straße= Magnolienweg 3
|PLZ= 63739
|Ort=Aschaffenburg
|Telefon=06021-30460
|Fax=06021-304626
|Öffnungszeiten= Montag - Freitag: 09:00 - 18:00 Uhr Samstag: 09:00 - 13:00 Uhr
|Weblink=http://www.vs-electronic.de
|Email=info@vs-electronic.de
|Bemerkung= führt Vellemann Bausätze, PCs, Telekommunikation und Bauteile
}}

===Augsburg===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=rf-elektronik
|Straße= Karlstraße 2, Eingang über Obstmarkt
|PLZ=86150
|Ort=Augsburg
|Telefon=0821 39830
|Fax=0821 518727
|Öffnungszeiten= Montag - Freitag: 10:00 - 18:00 Uhr Samstag: 10:00 - 13:00 Uhr
|Weblink=http://www.rf-elektronik.de
|Email=info@rf-elektronik.de
|Bemerkung=Bauelemente, Satellitentechnik+Zubehör, Halbleitertechnik, Satellitenanlagenbau, Akkus, im Laden befindet sich als nettes Schmankerl auch ein winziges, technisches Bücher-Antiquariat
}}

===Bamberg===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Elektronik Box
|Straße=Untere Königstraße 29
|PLZ=96052
|Ort=Bamberg
|Telefon=0951 28500
|Öffnungszeiten= Montag - Freitag: 9:00 - 13:00 Uhr, 14:00 - 18:00 Uhr Samstag: 9:00 - 13:00 Uhr
|Weblink=
|Email=
|Bemerkung=
‎
}}

===Erlangen===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Schoffer Radio-Fernseh-Elektronik
|Straße=Beethovenstraße 2
|PLZ=91052
|Ort=Erlangen‎
|Telefon=09131 25288‎
|Fax=
|Öffnungszeiten=
|Weblink=
|Email=
|Bemerkung=
}}

{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Feller-electronic
|Straße=Marquardsenstraße 21
|PLZ=91054
|Ort=Erlangen‎
|Telefon=09131 27595
|Fax=
|Öffnungszeiten=Mo-Fr 9.00 - 13.00, 14.00-18.00 Uhr. Sa 9.00 - 14.00 Uhr
|Weblink=
|Email=
|Bemerkung=
}}

===Fürth===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=B+D Electronic GmbH
|Straße=Königstr. 107 (gegenüber Citycenter und neben Feuerwehr)
|PLZ=90762
|Ort=Fürth
|Telefon=0911 - 77 30 40
|Fax=
|Öffnungszeiten=Mo - Fr: 10.00 - 12.30 & 14.00 - 18.00 Sa: 10.00 - 13.00
|Weblink=http://www.bdelectronic.de/
|Email=
|Bemerkung= keine Microkontoller
}}

===Holzheim===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=RH Electronic Eva Spaeth
|Straße=Ostertalstraße 15
|PLZ=86684
|Ort=Holzheim
|Telefon=08276 / 58800
|Fax=08276 / 58802
|Öffnungszeiten=
|Weblink=http://rhelectronic.tradoria.de/
|Email=eva@peterscable.de
|Bemerkung=
}}

=== Kaufbeuren ===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Jantsch-Elektronik GmbH
|Straße=Porschestraße 26
|PLZ=87600
|Ort=Kaufbeuren
|Telefon=0 83 41 / 95 33-0
|Fax=0 83 41 / 37 00
|Öffnungszeiten=Mo-Fr 9:00-12:30 / 13:30-18:00 
Sa 9:00-13:00 Uhr
|Weblink= http://www.j-e.de
|Email=info@j-e.de
|Bemerkung=führt auch gebrauchte Messgeräte
}}
=== Kiefersfelden (bei Rosenheim) ===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=db-electronic, Jutta Richter
|Straße=Dorfstr. 30
|PLZ=83088
|Ort=Kiefersfelden
|Telefon=0 80 33 / 86 80
|Fax=0 80 33 / 76 19
|Öffnungszeiten=Mo-Fr 9:00-18:00 
Sa 10:00-12:00 Uhr
|Weblink= http://www.db-electronic.de
|Email=info@db-electronic.de
|Bemerkung= verkauft neben aktiven, passiven und mechanischen Bauteilen, Werkzeug, technische Sprays, Messgeräte, Kleingeräte, LED-Artikel, Kabel, Akkus, Batterien und Computerzubehör
}}

===Landshut===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Der Elektronik Landen
|Straße=Innere Münchener Straße 16
|PLZ=84036
|Ort=Landshut
|Öffnungszeiten=Mo - Fr 8:00 - 12:00, 14:00 - 18:00; Sa 8:00 - 12:00
|Weblink=
|Email=
|Bemerkung= kleiner, aber feiner Laden. Verkauft eher nur Analogtechnik, Röhren, und recht selten gewordene Sachen
}}

{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Rauschhuber Electronic
|Straße=Gaußstraße 2
|PLZ=84030
|Ort=Landshut
|Öffnungszeiten=Mo - Fr 8:00 - 17:00
|Weblink=http://rauschhuber.de/
|Email=
|Bemerkung= Kleiner Laden neben MediaMarkt. Verkauft Verbrauchsmaterial, wie Zinn und Lötsauglitze, Aktive und Passive Bauelemente und Werkzeug, wie Lötkolben, Seitenschneider, Schraubenderher u.n.v.m.K..
}}

===Leiblfing (bei Straubing)===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Hans Entner Funkelektronik
|Straße=Landshuter Straße 1
|PLZ=94339
|Ort=Leiblfing
|Telefon=(0 94 27) 90 20 86
|Fax=09427 - 902087
|Öffnungszeiten= leider nicht bekannt
|Weblink=
|Email=Entner-DF9RJ@t-online.de
|Bemerkung= Kleiner Laden und sehr netter Inhaber. Einige Geräte und Zubehör. Viele HF-Stecker (v.a. SMA, BNC, N und PL(UHF)) und Koax-Kabel. Bietet auch Reparaturen an.
}}

===München===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Conrad Electronic
|Straße=Tal 29
|PLZ=80331
|Ort=München
|Telefon=
|Fax=
|Öffnungszeiten=Mo - Fr: 9:00 - 20:00 Sa: 9:00 - 20:00
|Weblink=http://www.conrad.de/
|Email=
|Bemerkung=
}}

{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Conrad Electronic
|Straße=Hanauer Straße 91 (gegenüber OEZ)
|PLZ=80993
|Ort=München - Moosach
|Telefon=
|Fax=
|Öffnungszeiten=Mo - Fr: 9:30 - 20:00 Sa: 9:00 - 20:00
|Weblink=http://www.conrad.de/
|Email=
|Bemerkung=
}}

{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Bürklin
|Straße=Grünwalder Weg 30
|PLZ=82041
|Ort=Oberhaching
|Telefon=(089) 55 875-0
|Fax=(089) 55 875-421
|Öffnungszeiten=Mo - Do: 9:00 - 16:30 Fr: 9:00 - 13:00
|Weblink=http://buerklin.de/
|Email=info@buerklin.de
|Bemerkung= Achtung neuer Standort nicht mehr Schillerstraße !!!
}}

{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Strixner & Holzinger
|Straße=Schillerstraße 25-29
|PLZ=80336
|Ort=München
|Telefon=
|Fax=
|Öffnungszeiten=Mo - Fr: 9:30 - 18:00
|Weblink=http://sh-halbleiter.de/
|Email=
|Bemerkung=
}}

===Nürnberg===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Conrad Electronic
|Straße=Fürther Straße 212
|PLZ=90429
|Ort=Nürnberg
|Telefon=0180 5 564445
|Fax=
|Öffnungszeiten=Mo - Fr: 9:30 - 20:00 Sa: 9.30 - 18:00
|Weblink=http://www.conrad.de/
|Email=filiale.nuernberg@conrad.de
|Bemerkung=Gegenüber ehemaligem Quelle-Stammhaus
}}

{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Rauch Elektronik
|Straße=Ehemannstraße 7
|PLZ=90478
|Ort=Nürnberg
|Telefon=0911469224
|Fax=
|Öffnungszeiten=
|Weblink=
|Email=
|Bemerkung=
}}

===Regensburg===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Conrad Electronic
|Straße=Langobardenstraße 2
|PLZ=93053
|Ort=Regensburg
|Telefon=0180 5 564445
|Fax=
|Öffnungszeiten=Mo - Sa: 9:30 - 20:00
|Weblink=http://www.conrad.de/
|Email=filiale.regensburg@conrad.de
|Bemerkung=Im Fachmarktzentrum Bajuwarenstraße
}}

=== Rosenheim ===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=db-electronic, Jutta Richter
|Straße=Salinstraße 6
|PLZ=83022
|Ort=Rosenheim
|Telefon=0 80 31 / 15 71 7
|Weblink= http://www.db-electronic.de
|Email=info@db-electronic.de
|Bemerkung= verkauft neben aktiven, passiven und mechanischen Bauteilen, Werkzeug, technische Sprays, Messgeräte, Kleingeräte, LED-Artikel, Kabel, Akkus, Batterien und Computerzubehör
}}

===Schweinfurt===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Spath Elektronische Bauteile
|Straße=Cramerstr. 9
|PLZ=97421
|Ort=Schweinfurt
|Telefon=09721/25186
|Fax=09721/22999
|Öffnungszeiten=
|Weblink=
|Email=
|Bemerkung=
}}

===Straubing===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Röhrner Electronic
|Straße=Innere Passauer Str. 12
|PLZ=94315
|Ort=Straubing
|Telefon=09421/12573
|Fax=09421/22207
|Öffnungszeiten=Mo - Do: 9:00 - 18:00 Sa: 10:00 - 13:00
|Weblink=http://www.roehrner-electronic.de/
|Email=
|Bemerkung=Netter Elektronikladen mit vielen Halbleitern neben dem üppigen Standardsortiment
}}

===Pförring===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Pollin
|Straße=Max-Pollin-Straße 1
|PLZ=85104
|Ort=Pförring
|Telefon=
|Fax=
|Öffnungszeiten=Mo.-Fr. 9 - 19 Uhr Sa. 9 - 16 Uhr
|Weblink=http://www.pollin.de/shop/static/ecenter.htm
|Email=
|Bemerkung=nähe Ingolstadt
}}

==Berlin==
===Charlottenburg-Wilmersdorf===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Segor-electronics
|Straße=Kaiserin-Augusta-Allee 94
|PLZ=10589
|Ort=Berlin
|Telefon=030 4399843
|Fax=030 4399855
|Öffnungszeiten=Mo.-Fr. 10.00-13.30 Uhr und 14:30-18:00 Uhr, Sa. 10.00-13.00 Uhr
|Weblink=http://www.segor.de
|Email=sales@segor.de
|Bemerkung=Sehr gut sortiertes und vielseitiges Sortiment, preiswert, hochwertig.
}}

===Kreuzberg===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Conrad Electronic
|Straße=Hasenheide 14-15
|PLZ=10967
|Ort=Berlin
|Telefon=0180 5 564445
|Fax=
|Öffnungszeiten=Mo.-Fr. 10.00-20.00 Uhr, Sa. 10.00-18.00 Uhr
|Weblink=http://www.conrad.de
|Email=
|Bemerkung=
}}

===Prenzlauer Berg===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=SLY electronic
|Straße=Erich-Weinert-Straße 139-141
|PLZ=10409
|Ort=Berlin
|Telefon=030 428492-0
|Fax=030 428492-29
|Öffnungszeiten=Mo.-Fr. 10.00-20.00 Uhr, Sa. 10.00-16.00 Uhr
|Weblink=http://www.sly.de
|Email=mail@sly.de
|Bemerkung=Sehr begrenztes Angebot, Internetseite nicht aussagekräftig (was den Bestand angeht) und nicht gerade günstig.
}}

===Schöneberg===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Conrad Electronic
|Straße=Kleiststraße 30-31
|PLZ=10787
|Ort=Berlin
|Telefon=0180 5 564445
|Fax=
|Öffnungszeiten=Mo.-Sa. 10.00-20.00 Uhr
|Weblink=http://www.conrad.de
|Email=
|Bemerkung=
}}

{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Atzert Radio
|Straße=Kleiststraße 32-33
|PLZ=10787
|Ort=Berlin
|Telefon=030/212984-0
|Fax=030/212984-11
|Öffnungszeiten=Montag-Samstag 10:00-19.00 Uhr
|Weblink=http://www.atzert-radio.de/
|Email=
|Bemerkung=
}}

===Steglitz===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Conrad Electronic
|Straße=Schloßstraße 34-36
|PLZ=12163
|Ort=Berlin
|Telefon=0180 5 564445
|Fax=
|Öffnungszeiten=Mo.-Do. 10.00-20.00 Uhr, Fr.-Sa. 10.00-22.00 Uhr
|Weblink=http://www.conrad.de
|Email=
|Bemerkung=
}}

==Brandenburg==

===Cottbus===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Klauck Electronic-Shop
|Straße=Karl-Liebknecht-Str. 53a
|PLZ=03046
|Ort=Cottbus
|Telefon=0355 / 797044
|Fax=
|Öffnungszeiten=
|Weblink=
|Email=
|Bemerkung=reichlich eigene Parkplätze im Hof
}}

{{ElektronikLieferant
|Firmenname=electronic Shop cottbus
|Straße=Schweriner Str. 2
|PLZ=03046
|Ort=Cottbus
|Telefon=0355 / 2890585
|Fax=0355 / 539545
|Öffnungszeiten=Mo.-Fr. 09.00 - 12.00 Uhr, 14.00 - 18.00 Uhr
|Weblink=http://www.eshop-cb.de/eshop/
|Email=
|Bemerkung=der Shop ist sehr jung, daher ist das Team noch etwas unerfahren, macht dies aber durch Freundlichkeit wett
}}

===Frankfurt (Oder)===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Elektronik Service Landrock
|Straße=Karl-Ritter-Platz 8-9
|PLZ=15230
|Ort=Frankfurt (Oder)
|Telefon=0335 / 6802029
|Fax=0335 / 684171
|Öffnungszeiten=Mo-Fr. 10-18 Uhr
|Weblink=http://www.landrock-elektronik.de/
|Email=
|Bemerkung=Jürgen (Chef) ist superfreundlich, habe jahrelang dort eingekauft.
}}

==Bremen==
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Conrad Electronic
|Straße=Borgwardstr. 2
|PLZ=28279
|Ort=Bremen
|Telefon=01 80 / 55 64 44 5
|Fax=
|Öffnungszeiten=
|Weblink=http://www.conrad.de
|Email=
|Bemerkung=
}}

{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Schuricht Distrelec GmbH
|Straße=Rehland 8
|PLZ=28832
|Ort=Achim
|Telefon= 04 20 2 / 97 47-97
|Fax=
|Öffnungszeiten=
|Weblink=https://www.distrelec.de
|Email=
|Bemerkung= Nur telefonische Bestellung. Wenn man bei der Bestellung explizit sagt dass man die Sachen in Achim abholen möchte, dann klappt dies auch... meistens...
}}

==Hamburg==
=== Hammerbrook ===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Radio Kölsch
|Straße=Kreuzbrook 14
|PLZ=20537
|Ort=Hamburg
|Telefon=040 / 653 00 81
|Fax=040 / 653 00 80
|Öffnungszeiten=Montag - Freitag 10:00 - 19:00 Uhr, Samstag 10:00 - 16:00 Uhr
|Weblink=http://www.shop-koelsch24.com/
|Email=
|Bemerkung=
}}

===Hoheluft Ost===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Statronic
|Straße=Eppendorfer Weg 244
|PLZ=20251
|Ort=Hamburg
|Telefon=040 / 422 33 22
|Fax=040 / 422 33 25
|Öffnungszeiten=
|Weblink=http://www.statronic.de
|Email=
|Bemerkung=
}}

===Wandsbek===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Conrad Electronic
|Straße=Wandsbeker Zollstr. 67-69
|PLZ=22041
|Ort=Hamburg
|Telefon=0180 5 564445
|Fax=
|Öffnungszeiten=Mo.-Fr. 09.30-20.00 Uhr, Sa. 09.00-18.00 Uhr
|Weblink=http://www.conrad.de
|Email=
|Bemerkung=
}}

===Altona===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Conrad Electronic
|Straße=Hahnenkamp 1
|PLZ=22765
|Ort=Hamburg
|Telefon=0180 5 564445
|Fax=
|Öffnungszeiten=Mo.-Sa. 10.00-20.00 Uhr
|Weblink=http://www.conrad.de
|Email=
|Bemerkung=
}}

==Hessen==
===Darmstadt===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Zimmermann Electronic GmbH
|Straße=Kasinostr. 2
|PLZ=64293
|Ort=Darmstadt
|Telefon=06151 - 66 69 - 240
|Fax=06151 - 66 69 - 290
|Öffnungszeiten=Mo.- Fr. 9:00 - 19:00 Uhr Sa. 9:00 - 14:00 Uhr
|Weblink=http://www.zeg-shop.de
|Email=
|Bemerkung=
}}

{{ElektronikLieferant
|Firmenname=EBG Electronic Business GmbH
|Straße=Bismarckstr. 61
|PLZ=64293
|Ort=Darmstadt
|Telefon=06151 / 82 91 - 0
|Fax=06151 / 82 91 - 20
|Öffnungszeiten=Montag-Freitag: 9:00 bis 19:00 Uhr Samstag: 9:00 bis 14:00 Uhr
|Weblink=http://www.ebg-darmstadt.de
|Email=info@ebg-darmstadt.de
|Bemerkung=
}}

===Frankfurt/Main===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Conrad Electronic
|Straße=Zeil 58 + 64 (Konstabler Wache)
|PLZ=60313
|Ort=Frankfurt
|Telefon=0180 5 564445
|Fax=
|Öffnungszeiten=Mo.-Mi. 10.00-20.00 Uhr Do.-Sa. 10.00-21.00 Uhr
|Weblink=http://www.conrad.de
|Email=
|Bemerkung=
}}

===Gießen===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Elektronik Hartel und Sanchez GbR (geschlossen)
|Straße=Waldweide 14
|PLZ=35398
|Ort=Gießen
|Telefon=
|Fax=0641/9203777
|Öffnungszeiten=geschlossen
|Weblink=
|Email=
|Bemerkung= [http://www.mikrocontroller.net/topic/209488#2074882]
}}

===Hanau===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=MP Elektronik Vertriebs GmbH
|Straße=Hospitalstr. 13
|PLZ=63450
|Ort=Hanau
|Telefon=06181/253077
|Fax=06181/921450
|Öffnungszeiten=
|Weblink=
|Email=
|Bemerkung=
}}

===Kassel===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Geddert-Elektronik
|Straße=Holländische Straße 31
|PLZ=34127
|Ort=Kassel
|Telefon=0561 / 897177
|Fax=0561 / 84329
|Öffnungszeiten=
|Weblink=
|Email=
|Bemerkung=
}}

{{ElektronikLieferant
|Firmenname=UK-Elektronik
|Straße=Königstor-Straße 52
|PLZ=34117
|Ort=Kassel
|Telefon=0561 / 771074
|Fax=
|Öffnungszeiten=
|Weblink=
|Email=
|Bemerkung=
}}

{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Schuro Elektronik GmbH
|Straße=Friedrich-Ebert-Straße 3
|PLZ=34117
|Ort=Kassel
|Telefon=0561 / 16415
|Fax=0561 / 770318
|Öffnungszeiten=
|Weblink=
|Email=
|Bemerkung=
}}

{{ElektronikLieferant
|Firmenname=NT-Elektronik Toprakci Nihat Elektronik
|Straße=Wolfsschlucht 10
|PLZ=34117
|Ort=Kassel
|Telefon=0561 / 2020858
|Fax=0561 / 2020857
|Öffnungszeiten=Montag - Freitag 10:00 – 19:00 Uhr, Samstag 10:00 – 16:00 Uhr
|Weblink=http://www.nt-elektronik.de/
|Email=NT-Elektronik@hotmail.de
|Bemerkung=
}}

===Offenbach===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=rail- electronic GmbH
|Straße=Waldemar- Klein- Platz 1
|PLZ=63071
|Ort=Offenbach
|Telefon=069 / 88 20 72
|Fax=069 / 88 31 14
|Öffnungszeiten=Mo - Fr 10h - 19h Sa 10h - 16h
|Weblink=http://www.rail-electronic.de
|Email=info@rail-electronic.de
|Bemerkung=Computer- Hardware/ Software/ Service/ Kabel/ Stecker/ Adapter/ ... Unser Ladengeschäft befindet sich direkt im Stadion in der unteren Ladenzeile, Sie können gleich davor parken
}}

===Wetzlar===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Electronic-Shop Lutz Hoffmann
|Straße=Silhöfertorstr. 3
|PLZ=35578
|Ort=Wetzlar
|Telefon=06441 / 94627
|Fax=06441 / 946271
|Öffnungszeiten=Mo. - Sa. 9.00 - 13.00 Uhr Mo. - Fr. 14.00 - 18.00 Uhr
|Weblink=http://www.funk-shop.de/
|Email=mail@funk-shop.de
|Bemerkung=
}}

===Wöllstadt===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=ELW Elektronik Handels GMBH
|Straße=Am Kalkofen 10
|PLZ=61206
|Ort=Wöllstadt
|Telefon=06034-4411
|Fax=06034-5739
|Öffnungszeiten=Mo. - Fr. 08.30 - 18.00 Uhr Sa. 08.30 - 13.00 Uhr
|Weblink=http://www.elw-elektronik.com/
|Email=elw-gmbh@t-online.de
|Bemerkung=
}}

==Mecklenburg-Vorpommern==
===Rostock===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=A-Z City-Stores
|Straße=Doberaner-Hof
|PLZ=
|Ort=Rostock
|Telefon=0381-4031171
|Fax=
|Öffnungszeiten=Mo. – Fr. 9.30 – 19.30 Uhr Sa. 9.30 – 16.00 Uhr
|Weblink=
|Email=
|Bemerkung=geringes Angebot recht teuer
}}

==Niedersachsen==
===Braunschweig===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Conrad Electronic GmbH
|Straße=Sudetenstr. 4
|PLZ=38114
|Ort=Braunschweig
|Telefon=0180 5 564445
|Fax=???
|Öffnungszeiten=Mo.-Fr. 09.30-19.00 Uhr, Sa. 09.00-18.00 Uhr (Abweichend in der Vorweihnachtszeit!)
|Weblink=http://www.filialen.conrad.de/
|Email=filiale.braunschweig@conrad.de
|Bemerkung= Die Resterampe hinter dem Hauptgebäude gibt es nicht mehr. Dorthin wurde die Modellbau-Abteilung ausgelagert.
}}

{{ElektronikLieferant
|Firmenname=ETT - Electronic Toys Trading GmbH
|Straße=Kreuzstraße 65
|PLZ=38118
|Ort=Braunschweig
|Telefon=0531-58 11 00
|Fax=0531-58 11 030
|Öffnungszeiten=
|Weblink=http://www.ett-online.de/
|Email=bestell@ett-online.de
|Bemerkung= Online-Katalog unter http://www.megakick-stores.de/. Zu Atzert-Elektronik mutiert.
}}

{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Elektronik Bauteile Vertrieb - Dipl.-Ing. Jörg Bassenberg
|Straße=Nußbergstraße 9
|PLZ=38102
|Ort=Braunschweig
|Telefon=0531-79 17 07
|Fax=0531-7 60 22
|Öffnungszeiten=
|Weblink=http://www.bassenberg.de/
|Email=info@bassenberg.de
|Bemerkung= Kleines Ladengeschäft, hauptsächlich ältere Bauteile vorrätig.
}}

===Buxtehude===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Sell-Elektronik
|Straße=Brillenburgsweg 31A
|PLZ=21614
|Ort=Buxtehude
|Telefon=04161-88305
|Fax=-
|Öffnungszeiten=Mo.-Fr. 10:00-12:00 Uhr & 15:00-18:30 Uhr, Sa. 10:00-13:00 Uhr
|Weblink=
|Email=
|Bemerkung=Ladengeschäft. Riesen Sortiment an passiven, aktiven und mechanischen Bauteilen. Gute Beratung und faire Preise.
}}

===Göttingen===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Göttinger Elektronik Center
|Straße=Groner-Tor-Straße 8
|PLZ=37073
|Ort=Göttingen
|Telefon=0551-487988
|Fax=0551-487987
|Öffnungszeiten=Mo.-Fr. 10:00-13:00 Uhr & 15:00-18:00 Uhr
|Weblink=
|Email=
|Bemerkung=
}}

===Hannover===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Conrad Electronic GmbH
|Straße=Goseriede 3
|PLZ=30159
|Ort=Hannover
|Telefon= 0180 5 564445
|Fax=
|Öffnungszeiten=Mo.-Sa. 09.00-20.00 Uhr
|Weblink=http://www.filialen.conrad.de/
|Email=
|Bemerkung=
}}

{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Radio Menzel-Electronic
|Straße=Fössestraße 6
|PLZ=30451
|Ort=Hannover
|Telefon= 0511 442607
|Fax=
|Öffnungszeiten=Mo-Fr: 10:00-13:30, 14:30-18:00 Sa: 10:00-13:30
|Weblink=www.menzel-electronic.de
|Email=
|Bemerkung=
}}

{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Zloch-Elektronik
|Straße=Calenberger Str. 33
|PLZ=30169
|Ort=Hannover
|Telefon=0511 15575
|Fax=
|Öffnungszeiten=Mo-Fr: ? Sa: ?
|Weblink=keine
|Email=
|Bemerkung= Zloch Elektronik ist einer der ältesten Läden dieser Art in Hannover. Man bekommt dort auch Bauteile, die selten sind (Restbestände alter Zeiten). Anfahrt mit öffentlichen Verkehrsmitteln: Haltestelle Humboldtstraße oder Haltestelle Waterloo.
}}

===Lüneburg===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Beusch Elektronik
|Straße=Reichenbachstr. 8
|PLZ=21335
|Ort=Lüneburg
|Telefon=04131 33311
|Fax=?
|Öffnungszeiten=Mo und Sa geschlossen, Di - Fr 10:00-13:00, 14:00-18:00
|Bemerkung=Gibt's nicht mehr! :-(
}}

===Oldenburg===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=ebc Utz Kohl GmbH
|Straße=Alexanderstraße 31
|Telefon=0441 82114
|Fax=0441 85801
|Weblink=www.e-b-c-elektronik.de
|Email=kontakt@e-b-c-elektronik.de
|PLZ=26121
|Ort=Oldenburg
|Öffnungszeiten=Mo. - Fr. 9:00 - 12:30 und 13:30 - 18:00 Uhr, Sa. 9:00 - 13:00 Uhr
|Bemerkung=
}}

===Osnabrück===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Heinicke-electronic
|Straße=Meller Str. 43
|PLZ=49084
|Ort=Osnabrück
|Telefon=0541 587666
|Fax=0541 586614
|Öffnungszeiten=Mo-Fr. 9:30-13:00Uhr und 14:30-18:00Uhr Sa. 9:30-13:00Uhr
|Weblink=http://www.heinicke-electronic.de/
|Email=sales@heinicke-electronic.de
|Bemerkung=Haben auch einen PC Shop nebenan.
}}

===Wilhelmshaven===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Reichelt Elektronik
|Straße=Elektronikring 1
|PLZ=26452
|Ort=Sande
|Telefon=04422-955 333
|Fax=04422-955 111
|Öffnungszeiten=Montag - Donnerstag: 9:00 - 17:00 Uhr; Freitag: 9:00 - 15:30 Uhr
|Weblink=http://www.reichelt.de
|Email=
|Bemerkung=
}}

==Nordrhein-Westfalen==
===Aachen===
Übernommen aus [http://aachen.wikia.com/wiki/Elektronik-Teile http://aachen.wikia.com/wiki/Elektronik-Teile]. Die Liste dort ist größer.
* TH-Elektronic, Karlsgraben 47, 52062 Aachen, Tel: 404593, Fax: 404594, http://www.th-electronic.de/ Öffnungszeiten Mo-Fr 9-19:30 Sa 9-16 Uhr
* AG Elektronik Witte & von der Heide, Hirschgraben 9-11, 52062 Aachen, Tel.: 0241-25226. (Sehr freundlich und großes Sortiment, Werktags geöffnet bis 18.30 (genauere Zeiten folgen noch))
* Helmut Singer Elektronik, Feldchen 16-24, D-52070 Aachen. http://www.singer-elektronik.de/ (Gebrauchte Messgeräte)
* Zilles Elektronik GmbH, Bauelemente für die Elektronik, Würselener Str. 8, 52080 Aachen (Aachen-Haaren), Tel: 0241-162745

'''Nähere Umgebung:'''
* Meuschke Elektronik, Pfarrer-Gau-Str. 37-39, 52223 Stolberg, Tel. 02402/36991, http://www.meuschke-elektronik.de, info@meuschke-elektronik.de
* Fleu Elektronik, Kantgasse 26, 52477 Alsdorf, Tel. 02404/22240, ubestätigt: Öffnungszeiten Mo - Fr. von 09 - 12 und 15 - 19 Uhr.
* Zilles Elektronik GmbH, Bauelemente für die Elektronik, Aachener Str. 415, 41069 Mönchengladbach, Tel: 02161-176005

===Bielefeld===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=alpha electronic Ing. A. Berger GmbH
|Straße=Oldentruper Str. 104
|PLZ=33604
|Ort=Bielefeld
|Telefon=0521-324333
|Fax=0521-320435
|Öffnungszeiten=Mo. – Sa. 9.00 – 13.00 Uhr Mo. – Fr. 14.00 – 18.00 Uhr
|Weblink=http://www.alphaelectronic.de/
|Email=info@alphaelectronic.de
|Bemerkung=
}}

{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Fuchs und Lützow Elekronik - Handelsges. mbH
|Straße=Heeper Str. 184
|PLZ=33607
|Ort=Bielefeld
|Telefon=0521-5576555
|Fax=0521-5576557
|Öffnungszeiten=Mo. – Sa. 9.00 – 13.00 Uhr Mo. – Fr. 14.00 – 18.00 Uhr
|Weblink=http://www.electronicfuchs.com/
|Email=info@electronicfuchs.com
|Bemerkung=
}}

===Bonn===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Conrad Electronic
|Straße=Karlstraße 3
|PLZ=53115
|Ort=Bonn
|Telefon=0180 5 564445
|Fax=
|Öffnungszeiten=Mo.-Sa. 10.00-20.00 Uhr
|Weblink=http://www.filialen.conrad.de/rubriken/filialen.php?filiale=28
|Email=filiale.bonn@conrad.de
|Bemerkung=
}}
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=CSD-Electronics
|Straße=Bunsenstraße 3
|PLZ=53121
|Ort=Bonn
|Telefon=0228 85041574
|Fax=0228 85041600
|Öffnungszeiten=offiziell derzeit nur nach Vereinbarung
|Weblink=http://www.csd-electronics.de/200/cgi-bin/shop.dll?AnbieterID=2
|Email=support@csd-electronics.de
|Bemerkung=Artikel können online bestellt und im Laden abgeholt werden
}}
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=P & M Elektronik Bonn GmbH
|Straße=Budapester Straße 6
|PLZ=53111
|Ort=Bonn
|Telefon=0228-656005
|Fax=0228-656336
|Öffnungszeiten=Mo-Fr 09:00 – 19:00 Uhr Sa 10:00 – 16:00 Uhr
|Weblink=http://www.pm-elektronik-bonn.de/
|Email=pm-elektronikbonn@web.de
|Bemerkung=
}}

===Dortmund===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Conrad Electronic
|Straße=Westenhellweg 95-101
|PLZ=44137
|Ort=Dortmund
|Telefon=01805-564445
|Fax=
|Öffnungszeiten=Mo. – Fr. 10.00 – 20.00 Uhr Sa. 9.30 – 20.00 Uhr
|Weblink=http://www.conrad.de
|Email=
|Bemerkung=direkt in der Innenstadt
}}

{{ElektronikLieferant
|Firmenname=SR-Tronic
|Straße=Beratgerstr. 28
|PLZ=44149
|Ort=Dortmund
|Telefon=0231-33671-0
|Fax=0231-33671-25
|Öffnungszeiten=Mo. – Fr. 10.00 – 18.00 Uhr
|Weblink=http://www.sr-tronic.de
|Email=info@sr-tronic.de
|Bemerkung=Ist zwar ein Versandhandel, Abholung ist aber möglich, extrem kleines Elektroniksortiment (Atmel, Eproms), ist eigentlich ein Satshop.
}}



=== Duisburg ===

{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Elektro Urban
|Straße=Kaiser-Friedrich-Straße 127
|PLZ=47169
|Ort=Duisburg
|Telefon=0203-593311
|Fax=
|Öffnungszeiten=Mo. – Fr. 9.00 – 18.00 Uhr, Mittagspause von 13.00 - 15.00 Uhr Sa. 9.00 – 14.00 Uhr
|Email=
|Weblink=
|Bemerkung=
}}

=== Düsseldorf ===

{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Conrad Electronic
|Straße=Oststraße 34
|PLZ=40211
|Ort=Düsseldorf
|Telefon=0211 - 38 83 76 - 0
|Fax=0211 - 38 83 76 - 14
|Öffnungszeiten=Mo.-Sa. 9.30-20.00 Uhr
|Email=filiale.duesseldorf@conrad.de
|Weblink=http://www.conrad.de
|Bemerkung=
}}

===Essen===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Conrad Electronic
|Straße=Altendorfer Str. 11
|PLZ=45127
|Ort=Essen
|Telefon=01805-564445
|Fax=
|Öffnungszeiten=Mo. – Fr. 10.00 – 19.30 Uhr Sa. 10.00 – 13.00 Uhr
|Weblink=http://www.conrad.de
|Email=filiale.essen@conrad.de
|Bemerkung=schräg gegenüber von IKEA, Tiefgarage im UG für Kunden kostenlos, Karte an der Kasse lochen lassen
}}

===Herne===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Electronic Hanke
|Straße=Wilhelmstr. 38
|PLZ=44649
|Ort=Herne
|Telefon=02325-52728
|Fax=
|Öffnungszeiten=Mo. – Fr. 10.00 – 18.00 Uhr, außer Dienstags ab 15.00Uhr Mittagspause von 13.00 Uhr - 15.00 Uhr Sa. 9.30 – 13.00 Uhr
|Weblink=http://www.electronic-hanke.de/
|Email=electronic_hanke@t-online.de
|Bemerkung=
}}

===Ibbenbüren===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Elektronik Bleker
|Straße=Bahnhofstrasse 22
|PLZ=49477
|Ort=Ibbenbüren
|Telefon=05451-13844
|Fax=05451-78025
|Öffnungszeiten=Mo. – Fr. 09.00 – 18.00 Uhr Mittagspause von 12.30 Uhr - 14.30 Uhr Sa. 9.30 – 13.00 Uhr
|Weblink=http://www.bleker.de/
|Email=info@bleker.de
|Bemerkung= Sehr teuer; Muss µCs extra bestellen
}}

===Köln===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=M. + M. van der Meyden GmbH
|Straße=Breite Straße 101
|PLZ=50667
|Ort=Köln
|Telefon=0221/2576369
|Fax=0221/2576369
|Öffnungszeiten=Mo.–Fr. von 9:30 – 19:00 Uhr Sa. von 10:00 – 16:30 Uhr
|Weblink=http://vandermeyden.de
|Email=http://vandermeyden.de/?page_id=13
|Bemerkung=Sehr teuer (Standard Quarz HC49/S --> 1,50€); Muss µCs extra bestellen
}}
 

===Bergisch Gladbach===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=MS-Elektronik
|Straße=Laurentiusstraße 20
|PLZ=51465
|Ort=Bergisch Gladbach
|Telefon=02202 - 93 22 17
|Fax=02202 - 93 22 18
|Öffnungszeiten=Mo.-Fr.: 09:00-12:30 & 14:30 - 18:30 Uhr Sa: 09:00 - 14:00 Uhr
|Weblink=http://www.ms-elektronik.info/
|Email=info@ms-elektronik.info
|Bemerkung= Auch Versand
}}

===Langenfeld===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=rs elektronik - Reinhard Sinzel
|Straße=Solinger Straße 152
|PLZ=40764
|Ort=Langenfeld
|Telefon=02173/22766
|Fax=02173/25958
|Öffnungszeiten=Mo-Fr 10:00-13:00 + 15:00-18:00, Sa 10:00-13:00
|Weblink=
|Email=
|Bemerkung=zwischen Polizeiwache und Bahnunterführung auf der linken Seite. Nur Ladenverkauf!
}}

===Moers===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Nürnberg Electronic
|Straße=Uerdinger Str. 121
|PLZ=47441
|Ort=Moers
|Telefon=02841-32221
|Fax=02841-31733
|Öffnungszeiten=Mo.- Fr. 9:00 - 13:00 und 14:00 - 18:00 Samstag 9:00 - 13:00 Mittwoch Nachmittag geschlossen!
|Weblink=http://www.nuernberg-electronic.de/
|Email=
|Bemerkung=
}}

===Mönchengladbach===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Brunenberg Elektronik
|Straße=Lürriper Straße 170
|PLZ=41065
|Ort=Mönchengladbach
|Telefon=02161-44421
|Fax=02161-42552
|Öffnungszeiten=Mo.- Fr. 9:00 - 13:00 und 14:00 - 18:00 Samstag 9:00 - 13:00 Donnerstag Nachmittag geschlossen!
|Weblink=http://www.bruntronic.de
|Email=info@bruntronic.de
|Bemerkung=
}}

{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Zilles Elektronik GmbH
|Straße=Aachener Str. 415
|PLZ=41069
|Ort=Mönchengladbach
|Telefon=02161/176005
|Fax=02161/176007
|Öffnungszeiten=Montag - Freitag 8:45 - 13:00 & 14:00 - 18:00 Samstag 9:30 - 13:00
|Weblink=http://www.zilles-elektronik.de/
|Email=info@zilles-elektronik.de
|Bemerkung=
}}

===Monheim am Rhein===

{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Schukat electronic Vertriebs GmbH
|Straße=Daimlerstraße 26
|PLZ=40789
|Ort=Monheim am Rhein
|Telefon=02173 - 950-5
|Fax=02173 - 950-999
|Öffnungszeiten=montags bis freitags zwischen 8 Uhr und 18 Uhr
|Weblink=http://www.schukat.com
|Email=info@schukat.com
|Internet: www.schukat.com
|Bemerkung=nur Gewerblich Teile können nach Vorbestellung auch abgeholt werden !
}}

===Paderborn===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Jansen-Elektronik GmbH & Co. KG (GK-Elektronik Guido Kloss)
|Straße=Heiersstraße 24
|PLZ=33098
|Ort=Paderborn
|Telefon=05251-282848
|Fax=05251-282851
|Öffnungszeiten=Mo. – Fr. 9.30 – 13.00 Uhr Mo. – Fr. 14.30 – 18.30 Uhr Sa. 9.30 – 14.00 Uhr
|Weblink=http://www.jansen-elektronik.de/
|Email=info@jansen-elektronik.de
|Bemerkung=
}}

===Recklinghausen===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Elektronik-Center Wenzlik, Inh. H.- J. Juhnke
|Straße=Halterner Straße 24
|PLZ=45657
|Ort=Recklinghausen
|Telefon=02361-14103
|Fax=02361-182489
|Öffnungszeiten=Mo.-Fr.: 9.00h-13.00h u. 14.30h-18.30h, Sa.: 10.00h-13.00h geöffnet!
|Weblink=http://www.ju-tec.de
|Email=ecw-recklinghausen@t-online.de
|Bemerkung= Elektronik Einzelhandel 35.000 verschiedene Artikel vorrätig.
}}

===Siegen===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Radig Hard & Software, Inh. U. Radig
|Straße=An der Bahn 18
|PLZ=57223
|Ort=Kreuztal
|Telefon=02732-762442
|Fax=02732-762443
|Öffnungszeiten=Nach Vereinbahrung
|Weblink=http://www.ulrichradig.de
|Email=mail@ulrichradig.de
|Bemerkung=
}}

===Wuppertal===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=WE elektronik
|Straße=Sedanstraße 88
|PLZ=42281
|Ort=Wuppertal
|Telefon=0202-510444
|Fax=0202-510666
|Öffnungszeiten=Mo.- Fr. 9.00 - 18.00
|Weblink=http://www.we-wuppertal.de/
|Email=info@we-wuppertal.de
|Bemerkung=
}}

{{ElektronikLieferant
|Firmenname=K&K Elektronic
|Straße=Höhne 33
|PLZ=42275
|Ort=Wuppertal
|Telefon=0202
|Fax=0202
|Öffnungszeiten=
|Weblink=
|Email=
|Bemerkung=
}}

==Rheinland-Pfalz==
===Andernach===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=EDV + Elektronic Systeme Manuel Zitzer e.K.
|Straße=Füllscheuer 30
|PLZ=56626
|Ort=Andernach
|Telefon=02632/9293-0
|Fax=02632/9293-33
|Öffnungszeiten=Montag-Freitag 8:00 Uhr - 12:00 Uhr und 14:00 Uhr - 18:00 Uhr, Dienstag zusätzlich bis 19:00 Uhr, Samstag geschlossen
----

|Weblink=http://www.eleksys.de/
|Email=info@eleksys.de

----

|Bemerkung=
}}

===Kaiserslautern===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=BURCKHARDT-ELEKTRONIK
|Straße=Waldstr. 17
|PLZ=67659
|Ort=Kaiserslautern
|Telefon=+49 (0)631 70114
|Fax=49 (0)631 70162
|Öffnungszeiten=Montag-Donnerstag 8:00 Uhr - 16:45 Uhr/Freitag 8:00 Uhr - 12:00 Uhr
|Weblink=http://www.burckhardt-elektronik.de
|Email=burckhardt-elektronik@web.de
|Bemerkung=
}}

===Koblenz===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Radio Erbar
|Straße=Bahnhofstr. 40
|PLZ=56068
|Ort=Koblenz
|Telefon=0261/34782
|Fax=0261/14570
|Öffnungszeiten=Montag-Freitag 9:00 Uhr - 18:00 Uhr/Samstag 9:00 Uhr - 12:00 Uhr
|Weblink=http://www.radio-erbar.de/
|Email=webmaster@radio-erbar.de
|Bemerkung=
}}
===Mainz===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Conrad Electronic
|Straße=Binger Str. 14-16 (nähe Hauptbahnhof)
|PLZ=55122
|Ort=Mainz
|Telefon=0180 5312111
|Fax=
|Öffnungszeiten=
|Weblink=http://www.conrad.de/
|Email=
|Bemerkung=
}}

{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Elektronik Schmidt
|Straße=Boppstraße 62 - 64
|PLZ=55118
|Ort=Mainz
|Telefon=0180 5312111
|Fax=
|Öffnungszeiten=Montag - Freitag 09.00 Uhr - 13.00 Uhr und 14.00 Uhr - 18.00 Uhr 
Samstag 09.00 Uhr - 13.00 Uhr
|Weblink=http://www.schmidt-electronic.de
|Email=
|Bemerkung=
}}

==Saarland==
=== Saarbrücken ===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=ESS Elektronik Service Skowronek
|Straße=Peter-Zimmer-Str. 13
|PLZ=66123
|Ort=Saarbrücken
|Telefon=+49 (681) 816414
|Fax= +49 (681) 816992
|Öffnungszeiten= Mo-Fr 8:00-12:00 Uhr / 14:00-18:00 Uhr
|Weblink=
|Email=
|Bemerkung=
}}

{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Conrad
|Straße=Trierer Straße 16-20
|PLZ=66111
|Ort=Saarbrücken
|Telefon=0180 5 564445 (derzeit 14 Cent/Min. aus dem Festnetz der Dt. Telekom. Evtl. abweichende Preise für Anrufe aus den Mobilfunknetzen.)
|Fax=
|Öffnungszeiten= Mo.-Fr. 09.00-19.00 Uhr / Sa. 09.00-19.00 Uhr
|Weblink=
|Email=
|Bemerkung=
}}

==Sachsen==
===Chemnitz===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=mükra electronic shop GmbH
|Straße=Hartmannstr.45
|PLZ=09113
|Ort=Chemnitz
|Telefon=0371/365736
|Fax=0371/365736
|Öffnungszeiten=Mo.-Fr. 10.00 Uhr - 18.00 Uhr Sa. 10.00 Uhr - 13.00 Uhr
|Weblink=http://www.muekra.com/Filiale_Chemnitz
|Email=
|Bemerkung=gut sortiert aber keine SMD BE | wirkt manchmal recht unfreundlich und demotiviert
}}

{{ElektronikLieferant
|Firmenname=köhler-elektronik Firma Michael Köhler
|Straße=Erfenschlager Straße 31
|PLZ=09125
|Ort=Chemnitz
|Telefon=(03 71) 51 91 03
|Fax=(03 71) 51 91 04
|Öffnungszeiten=Mo.-Fr. von 9 - 18 Uhr Sa. von 9 - 12 Uhr
|Weblink=http://www.koehler-elektronik.de
|Email=
|Bemerkung=
}}

{{ElektronikLieferant
|Firmenname=NEUMERKEL
|Straße=Straße der Nationen 26
|PLZ=09111
|Ort=Chemnitz
|Telefon=(03 71) 6 66 29 27
|Fax=(03 71) 6 66 29 51
|Öffnungszeiten=Mo.-Fr. von 9 - 13 und 14 - 18 Uhr
|Weblink=http://www.neumerkel.de
|Email=neumerkel.chemnitz@neumerkel.de
|Bemerkung=zwischen B. Uhse und ehemals McDonald’s :)
}}

===Dresden===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Conrad
|Straße=Friedrich-List-Platz 2 gegenüber Hauptbahnhof
|PLZ=01069
|Ort=Dresden
|Telefon=
|Fax=
|Öffnungszeiten=Mo.-Fr. 09.30-20.00 Uhr, Sa. 09.00-20.00 Uhr
|Weblink=
|Email=
|Bemerkung= verhältnismäßig teuer
}}

{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Sullus
|Straße=Tharandter Str. 67
|PLZ=01187
|Ort=Dresden
|Telefon=0351 4112100
|Fax=0351 4112146
|Öffnungszeiten=Mo.-Fr. 10.00-18.30 Uhr, Sa. 09.00-12.00 Uhr
|Weblink=http://www.sullus.de/
|Email=
|Bemerkung=
}}

{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Elektronic-Shop Meissen Rainer Pötzsch
|Straße=Neugasse 34
|PLZ=01662
|Ort=Meissen
|Telefon= +49 3521 452301
|Fax= +49 3521 452399
|Öffnungszeiten=Mo.-Fr. von 9 - 19 Uhr Sa. von 9 - 32 Uhr
|Weblink=http://www.electronic-poetzsch.de
|Email=
|Bemerkung=
}}

===Leipzig===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Conrad
|Straße=Neumarkt 20
|PLZ=04109
|Ort=Leipzig
|Telefon=
|Fax=
|Öffnungszeiten=Mo.-Sa.: 09.30-20.00 Uhr
|Weblink=
|Email=
|Bemerkung=
}}

{{ElektronikLieferant
|Firmenname=ELMICRO Computer GmbH & Co. KG
|Straße=Hohe Str. 9-13
|PLZ=04107
|Ort=Leipzig
|Telefon=+49-(0)341-9104810
|Fax=+49-(0)341-9104818
|Öffnungszeiten=Mo.-Sa.: 09.00-17.00 Uhr
|Weblink=http://elmicro.com/de/ela-leipzig.html
|Email=leipzig|at|elmicro.com
|Bemerkung=Besucher werden gebeten, sich kurzfristig telefonisch anzumelden.
}}

===Zwickau===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Elektronik Neumerkel GmbH
|Straße=Kolpingstraße 20
|PLZ=08058
|Ort=Zwickau
|Telefon=+ 49 (0)375-589920
|Fax=+ 49 (0)375-5899222
|Öffnungszeiten=Mo. - Fr. 9:00 - 18:00 Uhr, Sa. 9:00 - 12:30 Uhr
|Weblink=http://www.neumerkel.de
|Email=info@neumerkel.de
|Bemerkung=
}}

==Sachsen-Anhalt==
===Magdeburg===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=mittrenga electronic
|Straße=Maxim-Gorki-Str. 34
|PLZ=39108
|Ort=Magdeburg
|Telefon=0391/7333500
|Fax=0391/7346538
|Öffnungszeiten= 15.00- 18.00
|Weblink=
|Email=
|Bemerkung=Keine Microcontroller
}}

===Halle (Saale)===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Funkhaus Alter Markt
|Straße=Alter Markt 6
|PLZ=06108
|Ort=Halle
|Telefon=0345/2831651
|Fax=0345/2831651
|Öffnungszeiten=Mo bis Fr
|Weblink=http://www.fernsehklinik-halle.de/
|Email=Service@Fernsehklinik-Halle.de
|Bemerkung=elektronische Bauteile aller Art gut sortiert auf Lager. Nach Möglichkeit vorher telefonisch nachfragen(!), damit das Teil aus dem Lager geholt werden kann, insgesamt vergleichsweise teuer, ansonsten recht unkompliziert
}}

{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Westfalia
|Straße=Grenzstraße 35
|PLZ=06112
|Ort=Halle
|Telefon=0345 560 62 31
|Fax=0345 560 62 32
|Öffnungszeiten=
Montag - Mittwoch 08.00 - 18.30

Donnerstag 08.00 - 19.00

Freitag 08.00 - 18.30

Samstag 08.30 - 13.30

|Weblink=
|Email=
|Bemerkung=Elektronikmäßig relativ klein sortiert, keine einzelnen Bauelemente, dafür Restposten-/Sortimentebeutel mit jeweils verschiedenen Widerständen, Kondensatoren, Transistoren, LEDs etc.
Ferner Platinen, vereinzelt Trafos, jede Menge Bausätze, Lötzubehör, Lautsprecher, Stecker, Buchsen und Kabel aller Art, Gehäuse
}}

==Schleswig Holstein==
===Kiel===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Elektronik Schmidt Inh. Karl Heinz Parting
|Straße=Adelheidstr. 28
|PLZ=24103
|Ort=Kiel
|Telefon=0431 94682
|Fax=0431 92574
|Öffnungszeiten=
|Weblink=
|Email=
|Bemerkung= viele historische Bauteile verfügbar, Röhren
}}

===Lübeck===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Lenzner Jürgen Elektronik GmbH
|Straße=Krähenstraße 19
|PLZ=23552
|Ort=Lübeck
|Telefon=0451 77336
|Fax=
|Öffnungszeiten=
|Weblink=
|Email=
|Bemerkung= keine uC, teils historische Bauteile verfügbar, Röhren, LEDs überteuert
}}

===Schwentinental===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Conrad Electronic
|Straße=Mergenthalerstr. 22
|PLZ=24223
|Ort=Schwentinental, OT Raisdorf
|Telefon=0180 5 564445
|Fax=
|Öffnungszeiten=Mo.-Sa. 10.00-20.00 Uhr
|Weblink=http://www.conrad.de
|Email=
|Bemerkung=
}}

==Thüringen==
===Eisenach===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Elektronik-Stübchen
|Straße=Katharinenstraße 117
|PLZ=99817
|Ort=Eisenach
|Telefon= (03691)77324
|Fax=
|Öffnungszeiten=Montag-Freitag - 9.00 bis 13.00 Uhr, 14.30 bis 18 Uhr
Sonnabend 9.00 bis 12.00 Uhr
|Weblink=
|Email=
|Bemerkung=
}}

===Jena===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Stefan Schmutzer VAT Elektronik
|Straße=Bachstraße 10
|PLZ=07743
|Ort=Jena
|Telefon= (03641)447184
|Fax=
|Öffnungszeiten= Mo-Fr. bis 18:00Uhr. Sa zu
|Weblink=
|Email=
|Bemerkung= reichlich teuer. Für einzelne Kleinteile jedoch definitiv zu empfehlen, wenn man nicht gleich bestellen will
}}

===Gera===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname= Neumerkel Elektronik
|Straße=Karl-Schurz-Straße 12
|PLZ=07545
|Ort=Gera
|Telefon= +49 (0) 3 65 - 82 46 90
|Fax= +49 (0) 3 65 - 82 46 922
|Öffnungszeiten= Mo-Fr. 9.00 bis 18:00Uhr. Sa 9.00 bis 12.00
|Weblink= http://www.neumerkel.de/gera.htm
|Email=
|Bemerkung=
}}

=Österreich=
==Linz==
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Aigner Elektronik
|Straße=Dinghoferstr. 63
|PLZ=A-4020
|Ort=Linz
|Telefon=+43 732 669691-0
|Fax=+43 732 669691-15
|Öffnungszeiten=Mo. bis Fr. 8:30 bis 17:00 (keine Mittagssperre), Samstag 8:30 bis 12:00
|Weblink=http://www.aigner.co.at/
|Email=
|Bemerkung=
}}

{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Conrad Electronic
|Straße=Kornstraße 4
|PLZ=A-4060
|Ort=Leonding
|Telefon=+43 732 683040-0
|Fax=+43 732 683040-13
|Öffnungszeiten=Mo. bis Fr. 9:00 bis 19:00 , Samstag 9:00 bis 17:00
|Weblink=http://www.conrad.at/
|Email=mailto://filiale.linz@conrad.at
|Bemerkung=
}}

==Graz==
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Neuhold Elektronik
|Straße=Griesplatz 1
|PLZ=A-8020
|Ort=Graz
|Telefon=+43 (0) 316 711245
|Fax=+43 (0) 316 717419
|Öffnungszeiten=Montag bis Freitag von 9.00 - 18.00 Uhr Samstag 9.00-12.30 Uhr
|Weblink=http://www.neuhold-elektronik.at/
|Email=
|Bemerkung=Großes Sortiment mit auch sehr ausgefallenen Artikeln. Führt eine breite Produktpalette. Durchweg sehr günstige Preise, jedoch manchmal bei Standardbauteilen (Mikrocontrollern z.B. AVRs) teurer als die Konkurrenz. Vergleichbar mit Pollin.
}}

{{ElektronikLieferant
|Firmenname=L-Tronik Austria
|Straße=Karlauerstraße 5
|PLZ=A-8020
|Ort=Graz
|Telefon=Tel: +43 (0) 316 904 672
|Fax=
|Öffnungszeiten=Montag bis Freitag von 9.00 - 17.00 Uhr Samstag 9.00-12.00 Uhr
|Weblink=http://www.l-tronik.com/index.php
|Email=info@lta.at
|Bemerkung=Riesiges Sortiment an Halbleitern (Auch SMD). Solartechnik, Sicherheitstechnik, Haustechnik u.s.w..
}}

{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Conrad
|Straße=Weblinger Gürtel 25
|PLZ=A-8054
|Ort=Graz
|Telefon=Tel: +43 (0) 50 - 20 40 73 00
|Fax=
|Öffnungszeiten=Montag bis Freitag von 9.00 - 19.30 Uhr Samstag 9.00 - 18.00 Uhr
|Weblink=http://www.conrad.at
|Email=filiale.graz@conrad.at
|Bemerkung=
}}

==Salzburg==
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Conrad
|Straße=Alpenstraße 95 - 97
|PLZ=5020
|Ort=Salzburg
|Telefon=050 - 20 40 81 00
|Fax=
|Öffnungszeiten=Mo.-Fr. 9.00-19.00 Uhr Sa. 9.00-18.00 Uhr
|Weblink=http://www.conrad.at/megastores
|Email=
|Bemerkung=
}}
==Wien==
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Technotronic
|Straße=ZIEGLERGASSE 27
|PLZ=1070
|Ort=Wien
|Telefon=+43 1 5236204
|Fax=
|Öffnungszeiten=Mo.-Do. 9.00-18.00 Uhr Fr. 9-15
|Weblink=
|Email=
|Bemerkung=auch andere Filialen in Wien 05.08.2013 Zettel mit "aufgelassen" im Fenster
}}

{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Conrad
|Straße=Gewerbeparkstraße 12 (Gewerbepark Stadlau)
|PLZ=1220
|Ort=Wien
|Telefon=050 - 20 40 72 00
|Fax=
|Öffnungszeiten=Mo.-Fr. 9.00-19.00 Uhr Sa. 9.00-18.00 Uhr
|Weblink=http://www.conrad.at/megastores
|Email=
|Bemerkung=
}}

{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Conrad
|Straße=Nordring 2
|PLZ=2334
|Ort=Vösendorf/Süd
|Telefon=050 - 20 40 71 00
|Fax=
|Öffnungszeiten=Mo.-Fr. 9.00-19.00 Uhr Mi 9.00-20.00 Uhr Sa. 9.00-18.00 Uhr
|Weblink=http://www.conrad.at/megastores
|Email=
|Bemerkung=
}}

=Schweiz=
----
== Basel-Landschaft (BL) ==
=== 4450 Sissach ===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Grieder Elektronik Bauteile AG
|Straße=Reuslistrasse 62
|PLZ=4450
|Ort=Sissach
|Telefon=061 976 95 95
|Fax=061 976 95 90
|Öffnungszeiten=Mo-Do 800-1200, 1300-1600 und Fr 800-1200, 1300-1500.
|Weblink=http://shop.griederbauteile.ch/
|Email=info@griederbauteile.ch
|Bemerkung=Mindestbestellwert CHF 20. Vorbestellte Waren können abgeholt werden. Der "Laden" befindet sich 10 Minuten zu Fuss vom Bahnhof Sissach.

}}
== Bern (BE) ==
=== 2560 Nidau ===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Redacom AG / thinkembedded.ch Web Shop
|Straße=Hauptstrasse 96
|PLZ=2560
|Ort=Nidau
|Telefon=+41 32 332 99 55
|Fax=+41 32 332 99 59
|Öffnungszeiten=
|Weblink =http://redacom.ch/ Shop: http://thinkembedded.ch/
|Email=order@redacom.ch
|Bemerkung=Bestellungen im Onlineshop können wahlweise versendet oder abgeholt werden.
'''Sortiment:''' Diverse Microcontroller Boards, Debugger, Programmer und USB-Messinstrumente
}}

== Luzern (LU) ==
=== Emmenbrücke ===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Conrad Electronic Schweiz
|Straße=Seetalstrasse 11
|PLZ=6020
|Ort=Emmenbrücke
|Telefon=0848/80 12 83
|Fax=041/267 32 14
|Öffnungszeiten=Mo/Di/Do 09:00-18:30, Mi/Fr 09:00-21:00, Sa 08:00-16:00 Uhr
|Weblink=http://www1.ch2.conrad.com/infocenter/filialen.php
|Email=filiale.emmenbruecke@conrad.ch
|Bemerkung=5 Minuten vom Bahnhof Emmenbrücke GRATIS Parkhaus & Parkplätze
}}

== Solothurn (SO) ==
===5014 Gretzenbach===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=EFG Electronic AG
|Straße=Köllikerstrasse 32
|PLZ=5014
|Ort=Gretzenbach
|Telefon= 062 849 23 61
|Fax= 062 849 23 70
|Öffnungszeiten=
Mo-Fr 08:30-11:30, 13:30-18:30, Mi geschlossen, Sa 09:00-16:00
|Weblink=http://www.maxland.ch/netmax/standseiten/efg/index.html
|Email=efgag@yetnet.ch
|Bemerkung=Kabel - Messgeräte - Lautsprecher - elektronische Bauteile
kein Versand, nur Ladengeschäft
}}

== Zürich (ZH) ==
===8004 Zürich===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Pusterla Elektronik AG
|Straße=Hohlstrasse 52
|PLZ=8004
|Ort= Zürich
|Telefon=044 241 56 77
|Fax=044 242 01 04
|Öffnungszeiten=
Mo-Fr 09:00-18:30, Sa 09:00-16:00
|Weblink=http://www.pusterla.ch/
|Email=info@pusterla.ch
|Bemerkung=Absoluter "Kult-Laden" mit Tradition. Wer jemals in der Schweiz einen Lötkolben in der Hand hatte, der kennt "Pusti"

Das Sortiment ist zweigeteilt: 
'''hinter dem Tresen:''' 
gutes allgemeines Bauteilesortiment, spezielle Sachen werden bestellt.
 Man nimmt sich Zeit für Fachberatung - es wird auch schon mal ein Vergleichstyp aus der Liste gesucht und dem jungen "Case-Modder" wird mit Engelsgeduld erklärt wie man den Vorwiderstand für seine coole LED-Prozessorinnenbeleuchtung berechnet.

'''vor dem Tresen - Selbstbedienung:''' 
Am Eingang nimmt man sich eine Pappschale mit Bleistift und Notizblock.
Artikel, Menge und Preise schreibt man selbst auf!

Das Sortiment bietet einen Querschnitt durch die elektronische Bauteilefertigung der letzten 50 Jahre. Sehr gute Quelle für spannungsfeste Kondensatoren und hochohmige (Leistungs-)Widerstände sowie mechanischem "Klein-Grabbel-Kram." Gute Auswahl an Gehäusen, Transformatoren (z.T. recht schräge Typen) sowie Relais und Stecker/Buchsen die die Welt wohl niemals gebraucht hat. '''Vorsicht bei Elektrolytkondensatoren:''' "historische" Lagerware, besser man hat ein ESR-Meter dabei - sodenn man hat!
 Kabel jeglicher Art gibt es ab der Rolle zum Selberabschneiden - auch 10cm sind kein Problem - ausrechnen und aufschreiben machst Du ja selber.
 Präsentation der Ware im Selbsbedienungsteil:
 Bauteile offen oder ab Gurt in kleinen, liebevoll angeschriebenen Pappschachteln (noch von Vater Pusterla), grösseren Wühlschachteln, einer Wühlecke sowie hier und da einige Merkwürdigkeiten auf dem Fussboden.
Man stelle sich das Ladenlokal eines Joint-Ventures aus Oppermann, Pollin, dem ehem. Völkner sowie dem örtlichen Entsorgungshof vor - '''das''' ist "Pusti" und so war er schon immer! 

'''Fazit:''' absolut lohnenswert, auch wenn man vielleicht nicht immer das bekommt was man wollte, dafür findet man aber alles, wonach man nie gesucht hatte!
}}

===8092 Zürich===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname="Bastli" Fachverein der Departemente Informationstechnologie und Elektrotechnik und Maschinenbau und Verfahrenstechnik an der ETH Zürich.
|Straße=Universitätsstrasse 19
|PLZ=8092
|Ort= Zürich
|Telefon= n/a
|Fax= n/a
|Öffnungszeiten=Die Öffnungszeiten gelten nur während des Semesters.
Mo 12:15 - 13:00 Uhr 
Do 12:15 - 13:00 Uhr 

|Weblink=http://www.bastli.ethz.ch/
|Email=bastli@amiv.ethz.ch
|Bemerkung=Studentischer "Bastel-Shop"
Während den Öffnungszeiten ist der Bastli-Shop im ersten Stock des UNG geöffnet.
Ihr könnt Bauteile, welche wir an Lager haben, kaufen und euch wird mit diversen elektronischen Problemen geholfen.

Organisierte Sammelbestellungen bei Fa. Reichelt / Deutschland

'''Standort:''' 

Bastli und Messplatz befinden sich in den Räumlichkeiten des AMIV im UNG Gebäude schräg gegenüber des CAB.
Es ist das gleiche Gebäude in dem auch der ehem. AMIV-Verlag respektive ehem. WBS respektive SPOD untergebracht ist.

Das Gebäude wirkt beim ersten Kontakt wohl für jeden neuen ein bisschen abschreckend. Aber keine Scheu, wenn man durch das etwas schlecht beleuchtete Treppenhaus in den ersten Stock gelangt, wendet man sich dort gleich nach rechts. Bastli und Messplatz haben die Zimmernummern C6 und C5.
}}

=== 8305 Dietlikon ===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Conrad Electronic Schweiz
|Straße=Alte Dübendorferstrasse 17
|PLZ=8305
|Ort=Dietlikon
|Telefon=0848/80 12 84 (Normaltarif)
|Fax=044/805 35 14
|Öffnungszeiten=Mo-Sa 09:00-20:00 Uhr
|Weblink=http://www.conrad.ch/ce/de/ChainstoreInfo.html?detail&chainstorecode=CS_CH_ZH
|Email=filiale.dietlikon@conrad.ch
|Bemerkung=5 Minuten vom Bahnhof Dietlikon Parkhaus & Parkplätze vorhanden
(Stand: 2012-08-27)
}}

=== 8606 Nänikon ===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Distrelec Schweiz
|Straße=Grabenstrasse 6
|PLZ=8606
|Ort=Nänikon
|Telefon=044 - 944 99 11
|Fax=044 - 944 99 88
|Öffnungszeiten=Mo-Fr 07:30-18:00 Uhr (nur Abholschalter)
|Weblink=https://www.distrelec.ch
|Email=info@distrelec.com
|Bemerkung='''Abholschalter:''' (Vorbestellung unbedingt erforderlich)
Telefonisch oder online bestellte Ware kann nach ca. 2 Stunden abgeholt werden.
 Es kann auch direkt vor Ort ab Katalog bestellt werden, allerdings dann Wartezeit von min. 2 Stunden
 Bezahlung: bar/EC- und Post-Card
}}

== St. Gallen (SG) ==
=== 9443 Widnau ===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Asif Elektronik
|Straße=Schützenstrasse 35
|PLZ=9443
|Ort=Widnau
|Telefon=071/722 01 57 (Normaltarif)
|Fax=071/588 02 58
|Öffnungszeiten=Mo-Fr 14:00-17:00 Uhr (Information und Support)
|Weblink=http://www.asif-elektronik.ch
|Email=sales@asif-elektronik.ch
|Bemerkung= Sprachen: Englisch und Deutsch.
Online Geschäft. Lieferung per Post. Abholung nur nach Vereinbarung.
 Bezahlung: Überweisung/Paypal/Kreditkarte
 Gratis Versand ab 50 CHF.
}}

= Luxembourg =
=== L-1510 Luxembourg ===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=Schaller Electronic S.à.r.l
|Straße=19, Av. de la Faïencerie
|PLZ=1510
|Ort=Luxembourg
|Telefon=+352-475239-1
|Fax=+352-471507
|Öffnungszeiten=Montag - Freitag: 08:30 - 12:30, 13:30 - 18:00 Samstag: 09:00 - 13:00
|Weblink=http://schaller-electronic.lu/index.php?home
|Email=
|Bemerkung=
}}

=== L-6905 Niederanven ===
{{ElektronikLieferant
|Firmenname=electronic-Shop S.àr.l.
|Straße=141, route de Trèves
|PLZ=6905
|Ort=Niederanven
|Telefon=+352 269464-1
|Fax=+352 269464-64
|Öffnungszeiten= 

|Weblink=www.electronic-shop.lu
|Email=info@electronic-shop.lu
|Bemerkung=Online-Bestellungen, die ein paar Tage später an der Abholtheke abgeholt werden können.
}}
= Türkei =
== Istanbul ==
=== Istanbul ===

{{ElektronikLieferant
|Firmenname= Ufuk Elektronik
|Straße=Yemişçi Hasan Sok. 1
|PLZ=
|Ort=
|Telefon=
|Fax=
|Öffnungszeiten= 

|Weblink=http://www.ufukelektronik.com/
|Email=
|Bemerkung= Im Gebiet des Fähranleger Karaköy gibt es einige Läden die Bauelemente anbieten. Der aufgeführte Laden wurde nur Beispielhaft aufgeführt.
}}

= Siehe auch =
* [[Platinenhersteller]]
* [[Elektronikversender]]
* [[Eisenwarenversender]]

[[Kategorie:Lieferanten]]

Platinensammler

2013-05-13T05:14:34Z

Jonas k: /* Abstand zwischen Kontur und Kupfer */

== Einleitung & Generelles ==
Der Traum eines jeden Elektrotechnik-Hobbyisten ist wohl ein selbst entworfenes PCB. Oft scheitert eine saubere Realisierung jedoch an der Fertigung der Leiterplatte. Hobbymittel wie die Direkttonermethode führen oft nur zu unzureichend sauberen Ergebnissen, Doppelseitige Platinen sind nur schwer sauber zu realisieren. Eine vernünftige Ausrüstung zum Belichten ist teuer und so mancher Bastler hat auch schlicht und ergreifend nicht die Möglichkeit zum Umgang mit Entwicklern, Ätzmitteln, usw. Egal ob man nun die Platinen nicht fertigen kann oder möchte besteht immer die Möglichkeit diese bei den Platinenherstellern (professionell) produzieren zu lassen. Das ist allerdings oft mit nicht unerheblichen Kosten und einem Mindestnutzen verbunden, gerade wenn nur einzelne kleine Platinen bernötigt werden.

Aus diesem Grunde bietet Jakob Kleinen alias "jakobk" hier im Forum freundlicher Weise die Möglichkeit zur Mitbestellung an. Es werden fortlaufend Bestellungen gesammelt. Gefertigt wird immer, sobald ein Nutzen voll ist, daher lassen sich auch keine genauen Bestelltermine vorhersagen.

Der Preis wird abhängig von der genutzten, genauer gesagt von der im Nutzen benötigten Fläche, berechnet. Denn um die einzelnen Layouts vereinzeln zu können muss ein umlaufender 3mm Fräsgraben zur eigentlichen Leiterkartenkontur zugerechnet werden.

d.h. wenn eine Platine 3x2cm groß ist, wird eine Fläche 3,6cm x 2,6cm also 9,36cm² berechnet.

== Designregeln ==

===Kontur===
Die Platinenkontur kann beinahe beliebige Formen haben.

Allerdings sollte sie so beschaffen sein, dass sie mit einem 2mm Fräser herstellbar ist und sollte mit einer Strichstärke von 1 MIL oder 0,0254mm gezeichnet werden.

Darüber hinaus muss eine Platine mindestens eine Seitenlänge mit 10mm und darf keine Seitenlänge unter 5mm haben.

===Bohrungen===
Der kleinste verfügbare Bohrdurchmesser beträgt 0,3mm.

===Fräsungen===
Innerhalb der Leiterplatten können Fräsungen beliebiger Form eingebracht werden. Auch diese müssen mit einem 2mm-Fräser herstellbar sein. Daher sollte man diese in einer eigenen Lage mit einer Strichstärke von min. 2mm Zeichnen.

Wer z.B. für DC-Buchsen metalisierte Langlöcher haben möchte darf diese mit einem 1mm-Fräser zeichnen. Um die metalisierung zu erhalten muss innerhalb dieser Fräsung zusätzlich eine durchkontaktierte Bohrung platziert werden.

===Leiterbahnstärke===
Grundsätzlich sind Leiterbahnen ab 0,15mm machbar. Die Mindestabstände im Kupfer liegen ebenfalls bei 0,15mm.

===Abstand zwischen Kontur und Kupfer===
Zwischen Kupfer und Fräsungen sollte (außer natürlich den Stellen wo Kupfer angefräst werden soll) 0,2mm betragen und die Hersteller mögen Kupfer anfräsen wegen der höheren Belastung ihrer Fräser nicht so gerne.

== Fertigungsparameter des Nutzen ==

Die im Rahmen der Platinensammlung bestellten Nutzen werden immer 2-lagig mit 35µ Kupfer, auf 1,55mm FR4, mit E-Test, HAL-Verzinnung (RoHS), Stoplack auf beiden Seiten und Bestückungsdruck auf der Oberseite bestellt.

Sofern nicht ausdrücklich anders gewünscht, werden in den Bestückungsdruck Gehäusekonturen und Referenzen übernommen.

Wer keinen Bestückungsdruck haben möchte, kann dies im Bestellformular vermerken. Dann löscht Jakob die entsprechende Lage aus dem Datensatz, der Preis bleibt jedoch der gleiche.

Um die Teillayots später identifizieren zu können bekommt jede Platine eine kleine Markierung (kleine 4-Stellige "7-Segmentanzeige")
[[Bild:ID_Skizze.png]]

Wer sich die Stelle selber aussuchen möchte muss eine Markierung an ensprechender Stelle platzieren und im Bestellformular die Position mit angeben.

Bei Layouts ohne ID-Feld wird eins an einer möglichst unauffälligen Stelle platziert (z.B. unterhalb eines ICs. Dann ist die ID bei bestückter Platine nicht mehr zu sehen)

Bevorzugt sollte das ID-Feld im Bestückungsdruck untergebracht werden, aber es kann auch im Stoplack oder im Kupfer liegen.

Für Eaglenutzer gibt es die Platzhalter hier:
http://www.mikrocontroller.net/attachment/138590/Platinensammler.lbr
in einer kleinen lib.

Wer nicht mit Eagle arbeitet muss sich ggf. bitte einen eigenen Platzhalter entsprechend der Skizze bauen.

== Preis ==
===Mindestmenge===
Unter Mindestmenge versteht sich die Anzahl der Platinen die man mindestens haben will/muss.
(Zusätzlich gibt es die Möglichkeit ggf. überproduzierte Platinen zu einen günstigeren Preis abzunehmen)

Der Preis für Platinen der Mindestmenge beträgt 0,30€/cm².

Allergings kommt zur tatsächlichen Platinenfläche noch ein umlaufender Fräsgraben von 3mm.

Also kostet eine 3cm x 2cm große Platine:

A_Nutzen = (3cm + 0,6cm) x (2cm + 0,6cm)
A_Nutzen = 9,36cm²

Preis_m = A_Nutzen * 0,30€/cm²
Preis_m = 9,36cm² x 0,30€/cm²
Preis_m = 2,81€/Stk

Anmerkung:
Die genaue Kontur der Platine spielt für den Preis keine Rolle. Es wird immer das überdeckende Rechteck berechnet.

===Überproduzierte===
Die Flächenberechnung für abgenommene überproduzierte Platinen ist die Gleiche wie für die Mindestmenge. Allerdings liegt der cm²-Preis hier nur noch bei 0,10€/cm²

Also kosten die Überproduzierten der 3cm x 2cm Platine
Preis_ü = 9,36cm² x 0,10€/cm²
Preis_ü = 0,94€/Stk

Anmerkung:
i.d.R. kommen zweimal mehr Überproduzierte wie mindestens bestellt werden (sofern die mindestmenge bei 1-4 Stk liegt)

Es Besteht kein Abnahmezwang für die Überproduzierten. Ebenso muss man auch nicht alle Überproduzierten abnehmen.

===Verpackung und Versand===
Ich verschicke die Platinen im Luftpolsterumschlag als Briefe.

Die Verpackungs- und Versandkosten hängen entsprechend von Größe, Gewicht und Zielland ab.

Innerhalb von Deutschland liegen die meisten Sendungen zwischen 1,50€ und 2,50€ und innerhalb der EU und in die Schweiz liegen die Versandkosten zwischen 2,00€ und 4,50€.

== Zahlungsarten ==
Grundsätzlich lege ich den Platinen einfach eine Rechnung bei, die dann bitte Zeitnah zu begleichen ist.

Grade für Bestellungen aus dem Ausland kann es auf Grund von hohen Überweisungskosten auch interessant sein per Paypal zu bezahlen. Das ist auch kein Problem, aber dann müßt ihr das bitte im Bestellformular unter Anmerkungen angeben und die zusätzlichen Gebühren (0,35€/Zahlung + 1,9% des Rechnungswertes) kommen noch mit auf die Rechnung.

== Bestellablauf ==
Die geprüften Layoutdaten (*.dru File siehe Designregeln oder hier http://www.mikrocontroller.net/attachment/132705/platinensammler_02.dru ) schickt ihr dann bitte zusammen mit dem ausgefüllten Bestellformular ( http://www.mikrocontroller.net/attachment/132047/Bestellformular.txt ) an ''' platinensammler(at)gmail.com '''

Bitte beachtet, dass ich nur vollständige Bestellungspakete
berücksichten kann (auch die Wiederbesteller bitte). Außerdem solltet
ihr mir bitte keine "Schnellschüsse" mit "Schönheitsfehlern schicken,
die ihr dann noch drei mal bis zum Stichtag nachbessert.

Wenn sich jemand nicht sicher ist, ob sein Layout produzierbar ist,
schaue
ich gerne vorab unverbindlich drüber. Grade bei Layoutneulingen kann das
schon mal ganz nützlich sein, um grobe Fehler zu vermeiden und um ggf.
Unsicherheit entgegen zu wirken.

Sobald ich die Daten geprüft und in den Nutzen übernommen habe,
bestätige ich die Bestellung per Mail. In dieser Mail steht dann eure
Adresse sowie Anzahl, Größe und Kosten eurer Platinen. Wenn ich nichts
von euch höre gehe ich davon aus, dass ich eure Bestellung richtig
übernommen habe. (Auch wenn ich mich über eine kurze Bestätigung freue)

Ich sammle laufend Layouts und trage denn Füllstand hier in der Überischtstabelle (unten) ein.

Zusätzlich melde ich mich zwischendurch auch im Forum, wenn ich alle offenen Aufträge bearbeitet hab.

Wer bis dahin noch keine Auftragsbestätigung hat, sollte sich bei mir melden.

Sobald ein Nutzen voll ist, gebe ich ihn in die Fertigung und sammle direkt für den neuen Nutzn weiter.

Wenn ein produzierter Nutzen bei mir ist, drösel ich den auseinander, gebe die Teilbestellungen zusammen mit den Rechnungen in die Post.

== Dateiformate ==
Ihr könnt mir eure Layoutdaten in den folgenden Formaten mailen.
* Eagle brd-file
* KiCad brd-file
* RS-274-X (Extended Gerber) / Excellon

=== Gerberfiles===
Bei den Extended Gerber und Excellon Daten müssen eure Daten die folgenden Endungen für die Lagen zuordnung haben:
* Kontur - *.l00
* Stoplack Lötseite (Unten) - *.l02
* Kupfer Lötseite - *.l03
* Kupfer Bestückungsseite (Oben) - *.l06
* Stoplack Bestückungsseite - *.l07
* Bestückungsdruck Bestückungsseite - *.l08
* Fräsungen - *.mil

* durchkontaktierte Bohrungen - *.dk
* nicht durchkontaktierte Bohrungen - *.ndk

Außerdem müssen sie der folgenden Formatierung entsprechen:

Gerber
* Format : metric
* Integer Digits : 2
* Decimal Digits : 4
* Type : absolute
* Zero Suppressing: leading

Excellon
* Format : metric
* Integer Digits : 2
* Decimal Digits : 4
* Type : absolute
* Zero Suppressing: none

== FAQ ==
* Sind auch "buried vias", "blind vias" möglich? - es sind leider keine buried oder blind vias möglich

* Was ist mit dem Multilayernutzen? - Dazu hat sich seit der Ankündigung kein einziges Layout eingefunden. Daher wurde der wieder eingstampft.

* Lieferung in die Schweiz ist kein Problem (Siehe Verpackung und Versand)

* Gibt es eine Mindestgröße für ein Layout? - Ja die gibt es. Die Mindestmaße für Platinen sind mindestens eine Seite 10mm, keine
Seite unter 5mm und mindestfläche 1cm².

Noch eine neue Frage? Dann schickt sie [http://www.mikrocontroller.net/user/show/JakobK mir.]

== Bestellungen ==
{| class="wikitable"
|-
! Nutzen !! Lagenzahl || Status !! Update
|-
| 2013-0001|| 2 || versand || 2013/03/09
|-
| 2013-0002|| 2 || versand || 2013/03/09
|-
| 2013-0003|| 2 || versand || 2013/03/22
|-
| 2013-0004|| 2 || versand || 2013/04/11
|-
| 2013-0005|| 2 || versand || 2013/04/22
|-
| 2013-0006|| 2 || in Produktion || 2013/05/06
|-
| 2013-0007|| 4 || zu 5% gefüllt || 2013/04/11
|-
| 2013-0008|| 2 || zu 74% gefüllt || 2013/05/11
|-
|}

== Links ==
* http://www.mikrocontroller.net/topic/245590 (30ct)
* http://www.mikrocontroller.net/topic/273018 (60ct)
* http://www.mikrocontroller.net/topic/245595 (Feedback)
* http://www.mikrocontroller.net/topic/245594 (FAQ)
* http://www.mikrocontroller.net/topic/245594#2696432 (FAQ: EAGLE Hohlsteckerbuchsen)
* http://www.mikrocontroller.net/articles/Platinenhersteller
* http://www.platinensammler.de/

[[Kategorie:Platinen]]

16-bit I/O SPI Porterweiterung mit Microchip PIC18

2013-01-29T16:18:06Z

Jonas k: /* Quellcode */

--[[Benutzer:Denys m|Denys m]] 13:35, 29. Jan. 2013 (UTC)

[[Kategorie:Wettbewerb]]

''von Denys Maiier''

{{Wettbewerb Header}}

== Vorwort ==
Eines Tages bin ich auf die Idee gekommen ein Key-Pad an mein PIC18 anzuschließen und habe lediglich verstanden, dass die Nutzung der eigenen Ports – Pins nicht so ganz attraktiv aussieht , alleine durch, dass der Anschluss eines 12-Tasten-Keypad 7 Port-Pins gebraucht wird. Dieses ist ziemlich einfach durch ein MSSP – Modul des Controllers zu realisieren. Aber Alles der Reihe nach….

== Aufgabenstellung ==

Aufgabenstellung sieht folgendermaßen aus:

1. Wir brauchen ein matrizenähnliches KeyPad, welches wir am Microkontroller anschließen. Wichtig dabei ist, dass die Datenübertragung im Duplexmode (d.h. Empfang+ Sendung) realisiert wird.

2. Die Informationen der Tastatur muss korrekt interpretiert und auf dem "7-Segment Display" dargestellt werden. Die Situation, wenn mehrere Tasten gedrückt werden muss ausgeschlossen sein.

3. Es müssen so weniger Kontakt-Pins des Microkontrollers verwendet werden.

4. Die Kostenfrage. Um das Ganze zu realisieren, verwenden wir so wenig Bausteine wie möglich.

== Hardware ==

Bild 1 zeigt, wie das Ganze hardwaremäßig realisiert wurde und im Weiteren versuche ich zu erklären wie die Erstellung funktionieren soll.
[[Datei:PIC18_SPI.jpg]]

Die Grundprinzipien des MSSP – Moduls werden hier nicht betrachtet, dafür gibt es ein Datenblatt von Microchip, im Entwurf habe ich allerdings ein MSSP- Modul im SPI Modus benutzt.
Wie auf dem Bild zu sehen, um die ganze Peripherie anzuschließen, habe ich nur 4 PortPins des PIC18 gebraucht: Port B(Pin B0) um das ChipSelect -Signal auszugeben, und PortPins RC3 bis RC5 des Ports C (hiermit wird MOSI, MISO und Taktsignale erzeugt).
Als Porterweiterung wird ein MCP23S17(U2) von der Firma Microchip benutzt. Alle 16 Bit-Ausgänge können als Inputs oder Outputs mit oder ohne Pull-Up Widerstände konfiguriert werden.
Port A des MCP23S17(U2) ist direkt am Eingäng des BCD to 7-Segment Umwandlers angeschlossen.
Der 74LS248 wandelt die 4-bits Parallel Code in die 7-Segment Information um.
Port A von MCP23S17(U2) soll als Ausgang eingestellt werden und die Nummer der gedruckten Taste ausgeben.

Die ersten 4 bits vom Port B sollen als Ausgänge dienen, die Pins 4 bis 6 des Ports B sind Eingänge.
Diese Einstellung ist notwendige Bedingung für die Tastaturabfrage, die Tastatur wird dynamisch abgefragt.
Was heißt das? Das heißt, dass nur eine Zeile (A,B,C oder D) zu jedem Zeitpunkt eine logische 1 bekommt. Danach wird geprüft, ob die Spalte 1,2 oder 3 auch eine logische 1 hat. Ist das der Fall, dann wird angenommen, dass die entsprechende Taste gedrückt wurde. (Siehe mein Video im Anhang).

== Software ==

Der Quellcode wurde in C in der Umgebung MPLAB IDE geschrieben und in Proteus simuliert.

Der Quellcode besteht aus der Main-Datei, wo der SPI –Modus des Controllers sowie die Porteinstellungen des MCP23S17(U2) vorgenommen wurden. Außerdem beinhaltet die Main-funktion Aufruf der Funktionen „Keyboard();“ und „ISP_Transmition“, die den Tastaturzustand abfragt sowie auf dem Display anzeigt.

Funktion initISP() besteht aus TRISC und TRISB-bits. Damit stellen wir ein, ob ein entsprechender Pin Ein- oder Ausgang ist.
SSPCON1bits.SSPM0- SSPCON1bits.SSPM3 - diese Bits Schalten SPI Modus mit Taktfrequenz fOSZ/4;
SSPCON1bits.SSPEN schaltet MSSP an.
Danach werden die Ports von MCP23S17 als Eingänge oder Ausgänge eingestellt.

Die Datenübertragung zwischen dem Microcontroller und dem MCP23S17 braucht 24 Bit, also 3 Byte.Das erste Byte trägt Information über die HW-Adresse in sich und noch ein Bit besagt ob es um Lese- oder Schreiboperationen geht. Das zweite Byte bezieht sich auf die Registeradresse des ICs (hiermit sagen wir ob Port A bzw. B ein Ein- oder Ausgang ist, greifen auf Ausgabepuffer zu oder lesen die aktuellen Werte aus). Das dritte Byte trägt die Daten. (Siehe Bild 2)

[[Datei:SPI_Protokol.jpg]]

Die Funktion Keyboard(); soll die Zeilen A,B,C und D nacheinander mit 1 verbinden und die Spalten abfragen. Gewisse Binärwerte werden dann interpretiert und entsprechenden Tasten zugewiesen.
• Die erhaltene Information über die aktuell gedrückte Taste wird letztendlich binär umgesetzt sowie auf den PortPins A0- bis A3 ausgegeben und in 7 Segment-Form interpretiert.

== Erweiterung ==

Die oben gezeigte Schaltung erlaubt uns weitere Port-Pin Erweiterungen auszuführen und bis zu 8 MCP23S17 anzuschließen. Dabei sollen die HW-Adressen, der anzuschließenden MCP23S17, sowie die Software modifiziert werden. In diesem Fall steigt die Zahl der I/O Pins bis zu 128 plus die eigenen Pins des Microkontrollers. Allerdings muss darauf geachtet werden, dass die Bearbeitungsgeschwindigkeit in diesem Fall abnimmt (Siehe Bild 3).
[[Datei:SPI Weiterentwicklung.jpg]]

== Anhang ==

[http://youtu.be/uYNnGu3q_JE Video-Beispiel]

[http://youtu.be/aLuSJfO0NAA Video-Beispiel mit zusätzlicher Peripherie]

[[Datei:Maindatei_SPI_PIC18.c]]

[[Datei:Keyboard_SPI_PIC18.c]]

[[Datei:Delay_SPI_PIC18.c]]

[http://www.microchip.com/wwwproducts/Devices.aspx?dDocName=en010297 Mikrocontroller_Datenblatt]

[http://ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/21952b.pdf MCP23S17_Datenblatt ]

== Quellcode ==

'''Main.c'''

----

<c>
#include <p18f4520.h>

#pragma config OSC=ECIO6, PWRT = OFF , LVP= OFF , WDT=OFF, PBADEN=OFF

#define CE LATBbits.LATB0 //Fur SPI Mode

char Keyboard (void); // Funktionsprototyp
void delay (void);

//////Mit dieser Funktion werden die Daten an die I/O Pins ubergeben/////

void SPI_Transmition(char HW_adresse, char Register, char value)

{
CE=0;//Ubertragung AN

SSPBUF=64+HW_adresse+0; //Byte 1 - HW-Adresse + Write
while(!SSPSTATbits.BF)
{}

SSPBUF=Register;//Registernummer in HEX
while(!SSPSTATbits.BF)
{}

SSPBUF=value;// Datei-Byte

while(!SSPSTATbits.BF)
{}
CE=1;//Ubertragung AUS
}

//////Mit dieser Funktion werden die Daten von I/O Pins ausgelesen/////

char SPI_Receive(char HW_adresse, char Register)
{

CE=0;//Ubertragung AN

SSPBUF=64+HW_adresse+1; //Byte 1 - HW-Adresse + Read
while(!SSPSTATbits.BF)
{}

SSPBUF=Register;//Registernummer in HEX
while(!SSPSTATbits.BF)
{}

SSPBUF=0;// Datei-Byte

while(!SSPSTATbits.BF)
{}
CE=1;//Ubertragung AUS

return SSPBUF;
}

void initSPI(void)
{
TRISBbits.RB0=0;//Output
CE=1;//High-Pegel
TRISCbits.RC3=0;//Output SCK
TRISCbits.RC5=0;//Output SDO
TRISCbits.RC4=1;//Input SDI

SSPSTATbits.CKE=0;
SSPCON1bits.CKP=1;

SSPCON1bits.SSPM0=0;
SSPCON1bits.SSPM1=0;
SSPCON1bits.SSPM2=0;
SSPCON1bits.SSPM3=0;//Master mode fOSZ/4

SSPCON1bits.SSPEN=1;//SPI Enable

//////MCP23S17 Einstellung////////////////////////////////////
///////////////////PortA ist Output////////////////////////////

SPI_Transmition(0,0x00,0);

//////MCP23S17 Einstellung////////////////////////////////////
///////////////////PortB ist INput////////////////////////////

SPI_Transmition(0,0x01,0b11110000); //Bits 0-3 Ausgange, 4-7 Eingange
}

void main (void)

{
char temp;

initSPI();//Initialisieren SPI

while(1)//
{

temp=Keyboard();

SPI_Transmition(0,0x14,temp);//Tastaturabfrage und Ausgabe auf dem 7-Seg Display

}

}

'''Keyboard.c'''

----

#include <p18f4520.h>

void SPI_Transmition(char HW_adresse, char Register, char value);//Prototypen

char SPI_Receive(char HW_adresse, char Register);

void delay (void);

char Keyboard (void)

{
char temp2;
delay();
SPI_Transmition(0, 0x15, 0b00000001);//Logisches 1 auf die erste Zeile
temp2=SPI_Receive(0, 0x13);

if((temp2==17)||(temp2==33)||(temp2==65))

// break- Anweisung ist im Grunde nicht notwendig///

switch(temp2)

{

case 17: return 10;break;
case 33: return 0;break;
case 65: return 11;break;

}

SPI_Transmition(0, 0x15, 0b00000010);//Logisches 1 auf die zweite Zeile

temp2=SPI_Receive(0, 0x13);

if((temp2==18)||(temp2==34)||(temp2==66))

switch(temp2)

{

case 18: return 7;break;
case 34: return 8;break;
case 66: return 9;break;

}

SPI_Transmition(0, 0x15, 0b00000100);//Logisches 1 auf die dritte Zeile

temp2=SPI_Receive(0, 0x13);

if((temp2==20)||(temp2==36)||(temp2==68))

switch(temp2)

{

case 20: return 4;break;
case 36: return 5;break;
case 68: return 6;break;

}

SPI_Transmition(0, 0x15, 0b00001000);//Logisches 1 auf die vierte Zeile
temp2=SPI_Receive(0, 0x13);

if((temp2==24)||(temp2==40)||(temp2==72))

switch(temp2)

{

case 24: return 1;break;
case 40: return 2;break;
case 72: return 3;break;

}

return 14; //Falls nichts gedruckt wurde
//Andere Tastenkombinationen werden nicht behandelt

}

'''delay.c'''

----

void delay (void)

{
int i=0;
int a=0;
for(i;i<4000;i++)

{

for(a;a<20;a++)

{}

}
}
</c>

Projekt: Labornetzteil

2013-01-27T12:08:44Z

Jonas k: /* Laengsregler */

Diese Wiki-Seite soll als Entwicklungsmedium für ein Labornetzteil fungieren. Es wird ein modulares Labornetzteil entworfen und die Ergebnisse hier präsentiert.

=Aufbau (Zusammenfassung)=
Das Netzteil soll modular aufgebaut werden, so dass zusätzliche Erweiterungen einfach anzubinden sind. Dafuer werden eine [[Projekt: Labornetzteil#Kontrolleinheit|Kontrolleinheit]] und eine oder mehrere [[Projekt: Labornetzteil#Regeleinheit(en)|Regeleinheit(en)]] benötigt. Die Verbindung wird duch eine [[Projekt: Labornetzteil#Schnittstelle (Zusammenfassung)|(noch zu definierende) Schnittstelle]] hergestellt.

==Kontrolleinheit (Zusammenfassung)==
Die Kontrolleinheit (spaeter auch "Master" oder "Mastereinheit" genannt) ist fuer die Interaktion mit dem Benutzer zustaendig. Nebenbei soll sie noch mit anderer digitaler Hardware (z. B. PC) interagieren koennen. Dazu werden folgende Schnittstellen benoetigt:
* LC-Display: Dieses ist zum Anzeigen von Informationen noetig. Es wird ein [[HD44780|HD44780-Kompatibles]] Display eingesetzt. (Alternativ kann auch ein Grafikdisplay eingesetzt werden, um Ladungskurven etc direkt anzuzeigen)
* Taster: Zum Eingeben der Ausgangsspannung und des Ausgangsstrom werden Taster oder Drehgeber benötigt.
* RS232 oder USB für die Verbindung zum PC: Beides wird in das Layout aufgenommen und kann mit einem Jumper auf der Platine ausgewählt werden.

==Regeleinheit(en) (Zusammenfassung)==
Die Regeleinheiten (später auch "Slaves" oder "Slaveeinheiten" genannt) sind für das Regeln der Ausgaenge zuständig. Sie brauchen eine Schnittstelle zur Kontrolleinheit, die ihnen die Sollwerte liefert und über die sie auch die Ist-Werte zurueckgeben koennen. Weiterhin muss es eine Möglichkeit geben, die Kontrolleinheit über Statusänderungen zu informieren (z. B. kurzgeschlossener Ausgang, Überhitzung, etc.).
Die Slaves sollen im Grunde auch alleine Arbeiten und von der Kontrolleinheit ''nur'' Sollwerte bekommen bzw. IST-Werte zu dieser senden.

Regeleinheiten müssen aus folgenden Blöcken bestehen:
* Galvanische Trennung von der Schnittstelle zur Kontrolleinheit (z. B. über Optokoppler)
* Verarbeitung der Informationen, ggf. Umwandlung in analoge Spannungen
* Regelung des Ausgangs

==Schnittstelle (Zusammenfassung)==
Die Schnittstelle zwischen Kontroll- und Regeleinheiten muss folgendes Leisten:
* galvanische Trennung
* Moeglichekeit zur Anbindung mehrerer Regeleinheiten
* ggf. Interrupts

Zur Auswahl standen unterschiedliche Schnittstellen wie [[CAN]], [[SPI]], [[UART]], [[I2C]].
Ausgewählt wurde eine etwas modifizierte UART-Schnittstelle. Diese wird von den meisten µ-Controllern in Hardware unterstützt und kann somit besonders einfach und Rechenleistungsarm verwendet werden. Der Master muss seinen Empfänger mit Hilfe eines Multiplexers auf mehrere Slaves schalten können. Das Protokoll bestimmt den Slave, fuer den das Signal ist und auf den gehört werden soll.

Eine andere (und unter Umständen einfachere) Methode ist ein I2C Bus.
Hier wären keine Multiplexer notwendig und die Verwendung von 0815 Optokopplern waere auch möglich...

Mehr zur Schnittstelle unter [[Projekt: Labornetzteil#Schnittstelle|Schnittstelle]].

=Schnittstelle=
==Elektrischer Aufbau==
Elektrischer Aufbau der Schnittstelle:
[[Bild:netzteil_interface.png|thumb|right|300px|Schnittstelle]]

Die elektrische Seite der Schnittstelle zwischen Master und Slave ist sehr einfach. Es werden nur zwei Optokoppler verwendet, einer davon braucht einen Tri-State-Ausgang.

==Protokoll==
Die Datenkommunikation geschieht paketorientiert. Ein Paket besteht immer aus 8 Byte.
Aufbau des Pakets:
{| border=1 cellpadding=2 cellspacing=0
!Offset
|align="center"| 0
|align="center"| 1
|align="center"| 2
|align="center"| 3
|align="center"| 4
|align="center"| 5
|align="center"| 6
|align="center"| 7
|-
!Inhalt
| Slave Addresse
| Reserviert
| Befehl low
| Befehl high
| Daten
| Daten
| Daten
| Daten
|}
Das Feld "Slave Addresse" ''muss immer'' mit der Addresse des Slaves gefüllt sein, der an der Übertragung beteiligt ist (er ist entweder Sender oder Empfänger). Für den Befehl sind folgende Werte vorgesehen:
{| border=1 cellpadding=2 cellspacing=0
! Wert
! Bedeutung
! genauere Beschreibung (Link)
|-
| 0x0000 - 0x00FF || Reserviert || [[Projekt: Labornetzteil#Reservierte Befehle|Reservierte Befehle]]
|-
| 0x0100 - 0x01FF || Information || [[Projekt: Labornetzteil#Informative Befehle|Informative Befehle]]
|-
| 0x1000 - 0xFFFF || Geraetspezifisch || [[Projekt: Labornetzteil#Geräte Befehle|Geräte Befehle]]
|}

===Reservierte Befehle===
Bereich: 0x0000 bis 0x00FF (Befehl high = 0x00)
Dieser Befehlsbereich wird reserviert und darf nicht genutzt werden.

===Informative Befehle===
Bereich: 0x0100 bis 0x01FF (Befehl high = 0x01)
Informative Befehle vermitteln dem Master, welche Geraetespezifischen Befehle der Slave unterstuetzt.

===Geraete Befehle===
Bereich: 0x1000 - 0xFFFF
Dieser Befehlsbereich wird vom System genutzt, um dem Slave mitzuteilen, welche Ausgangskonditionen anliegen sollen, und vom Slave zu erfahren, welche wirklich anliegen.

=Regeleinheiten=
Das Netzteil ist absichtlich modular aufgebaut. Dadurch kann sich der gewillte Nachbauer genau die Einheiten nachbauen, die er braucht. Die Modularität soll in erster Linie aber nicht dazu verwendet werden, aus dem Netzteil eine eierlegende Wollmilchsau zu machen. Sattdessen sollen dadurch sinnvolle Vereinfachungen getroffen werden.

==Längsregler==
Längsregler haben viele gute Eigenschaften. Am deutlichsten hervorzuheben ist die gerine Ausgangswelligkeit (z. B. gegenüber Schaltnetzteilen) und das schnelle Regelverhalten. Dem gegenüber stehen hohe Verlustleistugen.
Das (chronologisch) erste Netzteilmodul ist ein Längsregler für Ausgangsspannungen bis 40V und Ausgangsströmen von 1A. Zugegebenermaßen ist das nicht viel, doch für den Anfang soll es reichen (immerhin schon 40W!)

===Längsregler 40V 1A===

Diese Laengsregeleinheit ist für eine Ausgangsleistung von 40W bei 40V ausgelegt.
Berechnung der Eingangsglieder:
* Ausgangsspannung 40V, es werden also mindestens 45V Versorgung gebraucht
* Der Gleichrichter hat 1V Spannungsabfall.
* Der Trafo braucht also (45+1)/sqrt(2) = 33V
* Damit wird der Ausgangselko im Leerlauf auf 33*1.5=49.5V aufgeladen
* Der Ausgangskondensator darf auf minimal 45V bei 1.5A (aufgerundet, wir wollen auf der sicheren Seite sein) abfallen. Das entspricht einer Kapazität von 1.5mF. Auch nach 10 Jahren sollte das Netzteil noch arbeiten, also nehmen wir Kondensatoren 2mF, 63V, radial für Platinenmontage (2x RAD1.000/63)
* Die Ausgangsleistung (Gleichstrom) betraegt 33V*sqrt(2)*1.5A=70W, es wird ein Ringkerntransformator mit 80W, 2x18V gewählt (RKT8018). Dieser Liefert 2.22A
* Der Gleichrichter muss 1.5A gleichrichten, Sperrspannung 100V (B100C5000-3000) (ggf. etwas zu groß)

Damit hätten wir schonmal den ersten Teil (hier nur das, was nicht auf die Platine gelötet wird):
Warum nicht?
[[Bild:linear_trafo.png|500px|Trafo mit Netzfilter]]

Noch ein paar Anmerkungen zum Eingangsteil (vor dem Linearregler):
* es ist nicht geklärt, welche Gleichrichterschaltung zum Einsatz kommt, ich gehe mal von einer Brückengleichrichtung aus
* bei der Simulation mit LTSpice ist zu sehen, dass die Trafospannung nicht sicher reicht, sie liegt im Minimum bei knapp 40V
* der Diodenstrom (pro Diode, blau dargestellt) ist im Schnitt 1.5A, da ist es besser noch etwas Reserve zu haben
* für ordentliche Dimensionierung siehe Tietze/Schenk Halbleiterschaltungstechnik bzw. die [http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.9 dse-faq]
[[Bild:Sim_schaltplan.png|Schaltplan]]
[[Bild:Sim_ergebnis.png|Simulationsergebnisse]]

[[Category:Projekte]]
[[Kategorie:Spannungsversorgung und Energiequellen]]

Glättungsfilter für 1-Bit DA-Wandlung

2013-01-18T10:14:17Z

Jonas k: /* Vergleich der so gewonnenen Ergebnisse mit dem idealen Frequenzgang und Betrachten des Ausgangssignals */

''von Jonas K.''

{{Wettbewerb Header}}

Bei vielen Mikrocontrollern ist ja kein DA-Wandler integriert, man muss sich also helfen, indem man ein PWM-Signal glättet. Zur PWM-Erzeugung und auch zur Glättung gibt es bereits unzählige Artikel und Threads.
Ich hatte allerdings mehrmals folgende Anforderung an den Glättungsfilter:
* starke Glättung der PWM-Frequenz
* hohe Auflösung des Tastverhältnisses
* schnelle Reaktionszeit auf Änderung des Tastverhältnisses (da regelungstechnische Anwendung)
** mehrfache Pole und Pole möglichst nahe beieinander in der Übertragungsfunktion
* mobile Anwendung:
** wenig Platz und Gewicht
** wenig Energieverbrauch => eventuell passiver Filter

Die erste Idee ist natürlich - wegen der mehrfachen Pole - ein LC-Filter. Hier ergibt sich aber ein Problem mit der Induktivität.

Deswegen habe ich mir eine Vorgehensweise überlegt, einen doppelten, passiven und einen vierfachen, aktiven RC-Tiefpass so zu entwerfen, dass die Pole möglichst nahe beieinander liegen.

== Warum kein LC-Filter? ==

Ein recht deutliches Beispiel ist, dass der Mikrocontroller mit einer Taktfrequenz <math>f_{Takt} = 1MHz</math> läuft, die gewünschte Auflösung/die Anzahl der PWM-Schritte ist <math>N = 2^{10} = 1024</math> (10-bit Auflösung). Das ergibt eine Grundfrequenz des PWM Signals von <math>f_{PWM} = {f_{Takt} \over N }\approx 1 kHz</math>.
Um das PWM-Signal in der Grundschwingung stark zu dämpfen, muss man die Grenzfrequenz nach den späteren Ergebnissen bei 26,4 Hz wählen.

Mit der Grenzfrequenz <math>\omega_{g} = {1 \over \sqrt{L\cdot C}}</math> ergibt sich allerdings für die Induktivität beispielsweise <math>L = {1 \over (166)^2 \cdot 100\mu}=363mH</math>.
Solche Werte sind leicht und platzsparend nicht zu realisieren.

== Die erste, passive Schaltung zweiter Ordnung mit einstellbarer Dämpfung==

[[Datei:tiefpass2.png|400px|thumb]]

Die prinzipielle Schaltung eines RC-Tiefpasses zweiter Ordnung ist hier einmal dargestellt. So kann die Schaltung natürlich nur verwendet werden, wenn die Weitervarbeitung des Signals hochohmig erfolgt, z. B. durch einen Operationsverstärker oder einen FET.
Denn der Ausgangswiderstand ist durch <math>R_2</math> und <math>C_2</math> bestimmt. Später wird man zu dem Ergebnis kommen, dass <math>R_2</math> relativ groß ist und <math>C_2</math> relativ klein.
Der Ausgangswiderstand ist also recht hoch, tendenziell größer als <math>100k\Omega</math>.

Der Spannungsteiler <math>\varepsilon ={ R_x \over R_1 + R_x} = {U_{out, max} \over U_0 }</math> skaliert die Versorgungsspannung des Mikrocontrollers, z. B. 3,3V oder 5V, auf die gewünschte maximale Ausgangsspannung, z. B. 1V.
Natürlich kann man <math>R_x</math> auch weglassen, dann gilt in allen weiteren Formeln <math>R_x\rightarrow\infty</math> bzw. <math>\varepsilon = 1</math>.
Ich werde <math>R_x</math> erst dimensionieren, wenn der Rest der Schaltung dimensioniert ist.

=== Forderungen an das Ausgangssignal ===

[[Datei:quantisierung.png|120px|thumb]]

Jetzt muss man sich überlegen, wie stark die Welligkeit des Ausgangssignals nach dem Filter noch sein darf.
Damit sich die Bereiche der verschiedenen Taktungen klar trennen lassen, ist eine sinnvolle Forderung, dass nach dem Tiefpass für die Restwelligkeit bzw. die Restamplitude gilt:

<math>\Delta U_{max} = {U_0 \over 2 N} = {U_0 \over 2\cdot 2^m}</math>

Diese Forderung ist rechts graphisch veranschaulicht.

=== Der korrekte, mathematischere Weg für die nächsten Schritte ===

Wer in diversen mathematischen Grundlagen - wie Fourier-Reihe oder Laplace-Trafo - nicht so bewandert ist, der sollte ein Kapitel weiterspringen, in dem die nächsten Sachverhalte hoffentlich anschaulicher beschrieben ist.
Das Ergebnis ist in etwa dasselbe - zur späteren Verwendung empfiehlt sich natürlich, die genaueren Ergebnisse zu verwenden.

==== Analyse des PWM-Signals ====

Um die Forderung erfüllen zu können, muss man zuerst das PWM-Signal in eine Fourierreihe zerlegen. Man findet in entsprechenden Formelsammlungen für ein Signal mit einer Zeit <math>\tau_{ein}</math>, in der es die Amplitude <math>U_0</math> hat, und einer Periodendauer <math>T</math>:

<math>f(t)\sim U_0{\tau_{ein}\over T} + {2 U_0 \over \pi}\cdot [\sin \varphi \cos \omega_1 t + {\sin 2 \varphi \over 2} \cos \omega_2 t + {\sin 3 \varphi \over 3} \cos \omega_3 t + {\sin 4 \varphi \over 4} \cos \omega_4 t + ...]</math>

mit <math>\varphi = \pi {\tau_{ein} \over T}</math>

Wenn man nun den Fall betrachtet, dass die Amplitude der Schwingungen maximal ist - also das Tastverhältnis von 50% - vereinfacht sich die Formel folgendermaßen, da sich mit <math>\varphi = 0,5\pi </math> der Sinus vereinfacht:

<math>f(t)\sim 0,5 \cdot U_0 + {2 U_0 \over \pi}\cdot [\cos \omega_1 t - {1 \over 3} \cos \omega_3 t + {1 \over 5} \cos \omega_5 t - { 1 \over 7} \cos \omega_7 t + ...]</math>

Der Gleichanteil <math>U_{DC} = U_0{\tau_{ein}\over T} </math> wird ungedämpft durch den Tiefpass kommen. Die Grundfrequenz des Signals, <math>\omega_1</math>, soll sich bereits in dem Bereich des Filters befinden, in dem die Dämpfung mit <math>1 \over \omega^2</math> fällt.
Dementsprechend gilt in diesem Bereich für die Frequenz <math>\omega_k=k\cdot \omega_1</math>:

<math>D_1\omega_1^2=D_k \omega_k^2=k^2 D_k \omega_1^2</math>

<math>D_k={D_1 \over k^2}</math>

Die bisherigen Erkenntisse sind nun einmal in ein Tabelle zusammengefasst. In der untersten Zeile sind die Amplituden der PWM-Frequenz plus Oberwellen, gedämpft durch den Tiefpass, aufgeführt.

{| border="1" class="wikitable"
|+
|-
! f = || 0 || <math>f_1</math> || <math>f_3</math> || <math>f_k</math> || <math>f_{2k+1}</math>
|-
| <math>\left|U_k\right|</math> || <math>U_{DC}</math>|| <math>{2 U_0 \over \pi}</math> ||<math>{2 U_0 \over 3 \pi}</math> || <math>{2 U_0 \over k \pi}</math> || <math>{2 U_0 \over (2k+1) \pi}</math>
|-
| <math>D_k</math> || 1 || <math>D_1</math> || <math>D_3= D_1/9</math> || <math>D_1/k^2</math> || <math>D_1/(2k+1)^2</math>
|-
| <math>\left|U_k\right|\cdot D_k</math>|| <math>U_{DC}</math>|| <math>{2 D_1 U_0 \over \pi}</math>|| <math>{2 D_1 U_0 \over 27 \pi}</math>|| <math>{2 D_1 U_0 \over k^3 \pi}</math>|| <math>{2 D_1 U_0 \over (2k+1)^3 \pi}</math>
|}

Die gesamte Restamplitude liegt also in der Größenordnung von <math>\Delta U_{max} = \sum_{k=0}^\infty {2 D_1 U_0 \over (2k+1)^3\cdot T}</math>

==== Die gewünschte Grenzfrequenz ====

Durch Gleichsetzen der beiden Gleichungen für <math>\Delta U_{max}</math> ergibt sich für die Dämpfung <math>D_1</math> bei der Frequenz <math>\omega_1</math>:

<math>{U_0 \over 2 N} = \Delta U_{max} = \sum_{k=0}^\infty {2 D_1 U_0 \over (2k+1)^3 \pi}</math>

<math>{ D_1} = { \pi \over 4 N} \cdot { 1 \over \sum_{k=0}^\infty { 1 \over (2k+1)^3}}</math>

Nach [http://www.wolframalpha.com/input/?i=sum+from+0+to+infinity+1%2F%282k%2B1%29%5E3 Wolfram Alpha]

<math>{ D_1} \approx { \pi \over 4 N} \cdot {1 \over 1,0518} \approx{ 0,75 \over N} </math>

<math>D_{g}\omega_{g}^2=1\cdot\omega_{g}^2=D_1 \omega_1^2</math>

<math>\omega_{g}=s_g=\sqrt{D_1 \omega_1^2}=\sqrt{{0,75 \over N }}\cdot \omega_{PWM}= {\pi f_{Takt}} \cdot \sqrt{{3 \over N^3 }}</math>

==== Die Übertragungsfunktion des doppelten RC-Tiefpasses====

Die Übertragungsfunktion muss bestimmt werden und mit der gewünschten - doppelter Pol bei <math>\omega_{g}</math> - gleichgesetzt werden. Diese gewünschte Übertragungsfunktion resultiert aus der Forderung nach der schnellstmöglichen Sprungantwort ohne Überschwinger.
D. h., sie stellt den aperiodischen Grenzfall dar.

<math>G(s)=\frac{\frac{1}{sC_{2}}}{R_{2}+\frac{1}{sC_{2}}}\frac{\frac{1}{sC_{1}+{1 \over R_x}+\frac{1}{R_{2}+\frac{1}{sC_{2}}}}}{R_{1}+\frac{1}{sC_{1}+{1 \over R_x}+\frac{1}{R_{2}+\frac{1}{sC_{2}}}}}=\frac{\varepsilon}{s^{2}\varepsilon R_{1}R_{2}C_{1}C_{2}+s \varepsilon \left(R_{1}C_{1}+R_{1}C_{2}+R_{2}C_{2}\right)+1}\overset{!}{=}\frac{1}{\frac{s^{2}}{\omega_{g}^{2}}+\frac{2s}{\omega_{g}}+1}</math>

Aus dem Koeffizientenvergleich erhält man folgendes Gleichungssystem:

<math>\varepsilon R_{1}R_{2}C_{1}C_{2}=\frac{1}{s_{g}^{2}}\,\Rightarrow\, R_{2}=\frac{1}{s_{g}^{2}\varepsilon R_{1}C_{1}C_{2}}</math>

<math>\varepsilon R_{1}C_{1}+\varepsilon R_{1}C_{2}+R_{2}C_{2}=\frac{2}{s_{g}}</math>

<math>0=\varepsilon R_{1}^{2}\left(C_{1}+C_{2}\right)-R_{1}\cdot\frac{2}{s_{g}}+\frac{1}{s_{g}^{2} \varepsilon C_{1}}</math>

<math>R_{1a,b}=\frac{\frac{2}{s_{g}}\pm\sqrt{\frac{4}{s_{g}^{2}}-4\frac{\varepsilon ( C_{1}+C_{2})}{\varepsilon C_{1}}\frac{1}{s_{g}^{2}}}}{2\varepsilon (C_{1}+C_{2})}=\frac{1\pm\sqrt{1-\frac{C_{1}+C_{2}}{C_{1}}}}{\varepsilon (C_{1}+C_{2})s_{g}}</math>

mit der Diskriminante <math>D=1-{C_1 + C_2 \over C_1}</math>

Da für reelle Lösungen (relle Widerstanswerte) <math>D \ge 0</math> gelten muss, muss der Bruch (von unten) gegen null gehen und damit <math>C_1 \gg C_2</math> sein.

Für die zwei Gleichungen und die vier Unbekannten <math>R_1</math>, <math>R_2</math>, <math>C_1</math> und <math>C_2</math> hat man jetzt zwei Freiheitsgrade, das heißt man kann z. B. die Kondensatoren frei wählen.

=== Der anschaulichere Weg ===

Man betrachte nur die Grundschwingung des Rechtecksignals bei der Taktung 0,5, da hier der Fourierkoeffizient der Grundschwingung am größten ist.
In den beiden gezeigten Bilder (einmal Taktung 0,2, einmal 0,5) hat die Grundschwingung bei 0,5 eine deutlich höhere Amplitude.

[[Datei:Fourier-Taktung05.png|500px]][[Datei:Fourier-Taktung02.png|500px]]

Das PWM-Signal wird dann angenähert durch einen Cosinus <math>u_{PWM}(t) = {2\over\pi}U_0 \cdot \cos\omega_{PWM}t</math>.
Die Oberwellen sind sowieso in der Amplitude geringer, und werden zusätzlich noch vom Filter stärker gedämpft.
Damit spielen sie nur eine so geringe Rolle, dass wir sie hier vernachlässigen wollen.

Die benötigte Dämpfung bei der PWM-Grundfrequenz ist dann <math>D_1={U_{out}\over U_{in}}= {{U_0\over 2N}\over {2\over \pi}}={\pi \over 4N}</math>.
Anschaulicher ist es wahrscheinlich, wenn man die Dämpfung in dB angibt.

<math>D_1\; in\ dB=20\log{\pi \over 4N} = 20 \log{\pi \over 4 } - 20 \log{2^m}\approx -2,1 dB - m \cdot 6 dB</math>

Für große n braucht man der der PWM-Grundfrequenz also näherungsweise 6 dB Dämpfung pro Bit. Ein Tiefpass vierter Ordnung fällt ab der Grenzfrequenz ja mit 80 dB pro Dekade, das heißt also für die Grenzfrequenz des Filters:

<math>f_g={s_g \over 2 \pi}=f_{PWM} \cdot 10^{-{6\cdot m\over80}}</math>

Beziehungsweise in anderer Betrachtungsweise: Ein Tiefpass n.-ter Ordnung fällt im Sperrbereich mit <math>D\sim {1 \over \omega^n}</math>. Bis zur Grenzfrequenz gilt näherungsweise (im Durchlassbereich), dass das Signal ohne Dämpfung durchkommt.

Demenstprechend gilt wegen der indirekten Proportionalität im Sperrbereich: <math>1 \cdot \omega_{g}^2=const.=D_1 \omega_{PWM}^2</math>

<math> \omega_{g}= \omega_{PWM}\sqrt{D_1}=2\pi {f_{Takt}\over N}\sqrt{\pi \over 4 N}=\pi {f_{Takt}}\sqrt{\pi \over N^3}</math>

Das ist natürlich recht ähnlich zum "genau gerechneten Ergebniss": <math> \omega_{g}=\pi {f_{Takt}}\sqrt{3 \over N^3}</math>

Jetzt muss man noch die beiden hintereinandergeschalteten RC-Tiefpässe dimensionieren.
Dabei soll gelten (zweimal diesselbe Grenzfrequenz):

<math> {1\over\omega_{g}}=\tau_g=(R_1||R_x)C_1=R_2C_2</math>

Damit der zweite Tiefpass den ersten nicht belastet, soll <math>R_2 \gg R_1||R_x</math> und damit <math>C_1 \gg C_2</math> gelten.

Man erhält nach freier Wahl der Kondensatoren die Formeln:

<math>R_{1}||R_x={R_1R_x\over R_1+R_x}=\varepsilon R_1 \rightarrow \varepsilon R_1 C_1 = \frac{1}{s_g}</math>

<math>R_{1}=\frac{1}{\varepsilon C_{1}s_{g}}</math>

<math>R_{2}={1\over s_g C_2}=\frac{1}{s_{g}^{2}\varepsilon R_{1}C_{1}C_{2}}</math>

Diese Formeln sind nahezu identisch mit den korrekten Ergebnissen, die als nächstes verwendet werden sollen.

=== Einfache Anwendung der bisherigen Ergebnisse ===

Als bekannte Größen werden benötigt:

<math>f_{Takt}</math>: Die Frequenz, mit der der Mikrocontroller läuft

<math>N</math>: Die Auflösung der PWM bzw. die Größe des entsprechenden Zählers

<math>\varepsilon</math>: Falls ein kleinerer Ausgangspegel gewünscht ist, gilt <math>\varepsilon = {U_{out, max} \over U_0 }</math>, ansonsten <math>\varepsilon =1</math>

Damit kann man sich die Grenzfrequenz <math>s_g = \pi f_{Takt}\sqrt{3\over N^3}</math> berechnen.

Wählt man noch nach persönlichen Vorlieben zwei Kondensatoren, die im Wert möglichst weit/ein paar Zehnerpotenzen auseinanderliegen, weil <math>C_1 \gg C_2</math> gelten soll, so kann man sich die beiden Widerstände berechnen.
Dabei kann man natürlich auch ein bisschen mit den Kondensatorwerten spielen, um eventuell auf bessere Widerstandswerte zu kommen.

Für die Widerstände gilt dann nach der exakten Berechnung:

<math>R_{1}=\frac{1}{\varepsilon(C_{1}+C_{2})s_{g}}</math>

<math>R_{2}=\frac{1}{s_{g}^{2}\varepsilon R_{1}C_{1}C_{2}} = {C_1 + C_2 \over s_g C_1 C_2}</math>

Den gewünschten Ausgangspegel kann man noch über den Widerstand <math>R_x</math> einstellen. Falls keine Dämpfung gewünscht ist, also <math>\varepsilon=1</math>, kann man einfach <math>R_x</math> weglassen.

<math>R_x = {\varepsilon\over1-\varepsilon}R_1 </math>

=== Vergleich der so gewonnenen Ergebnisse mit dem idealen Frequenzgang und Betrachten des Ausgangssignals ===

Beispielhaft wähle ich für das PWM-Signal <math>f_{Takt}=1MHz</math>, <math>\varepsilon=1</math> und <math>N=1024</math>, d. h. <math>s_g \approx 166 {1 \over s}</math>. Für die Kondensatoren soll gelten <math>C_1 = 100n</math> und <math>C_2 = 1n</math>.
Dann erhält man für die Widerstände <math>R_{1}=60k</math> und <math>R_{2}=6M</math>.

Als zweites Beispiel habe ich die Kondensatorwerte <math>C_{1x} = 100n</math> und <math>C_{2x} = 10n</math> gewählt, die die Bedingung <math>C_1 \gg C_2</math> nicht so gut erfüllt.
Hier erhält man für die Widerstände <math>R_{1x}=55k</math> und <math>R_{2x}=660k</math>.

Das m-File für die folgenden Berechnungen ist am Ende des Artikels verfügbar. Außerdem ist dort auch ein LT-Spice-File verfügbar, das u. a. diesen Tiefpass enthält.

Ich habe in Matlab die drei Bode-Diagramm geplottet. Das "ideale" und das mit den guten Kondensatorwerten liegen so nahe übereinander, dass man keinen Unterschied sieht.
Das Diagramm mit den schlechten Kondensatorwerten fällt etwas früher etwas flacher ab.

<pre>%% Plot der Bode-Diagramme für "idealen" Tiefpass und entsprechend entworfenen "realen"
% Auflösungsschritte
N=1024;
% PWM-Frequenz = 1 MHz / 1024
fPWM=977;
% geforderte Dämpfung
D1=0.75/N;
% geforderte Grenzfrequenz
s_g=2*pi*fPWM*sqrt(D1);

% Wahl der Kondensatorwerte und Berechnen der Widerstandswerte
% weit entfernte Werte
C1=100e-9;
C2=1e-9;
R1=1/((C1+C2)*s_g);
R2=1/(s_g^2*R1*C1*C2);
% nahe Werte
C1x=100e-9;
C2x=10e-9;
R1x=1/((C1x+C2x)*s_g);
R2x=1/(s_g^2*R1x*C1x*C2x);

% Festlegen der drei Übertragungsfunktionen
z=1;

n_ideal=[1/s_g^2 2/s_g 1];
G_ideal=tf(z,n_ideal);

n_meins=[R1*R2*C1*C2 R1*C1+R1*C2+R2*C2 1];
G_meins=tf(z,n_meins);

n_schlecht=[R1x*R2x*C1x*C2x R1x*C1x+R1x*C2x+R2x*C2x 1];
G_schlecht=tf(z,n_schlecht);

% Plot der drei Bode-Diagramme
figure(12);
bode(G_ideal,'g',G_meins,'b',G_schlecht, 'r');
legend('ideal','real, gut', 'real, schlecht');</pre>

[[Datei:Bode-Vergleich-tiefpässe.png|1000px]]

Interessant ist auch noch, ob bei entsprechendem Eingangssignal die Dämpfung groß genug ist, so dass sich die verschiedenen Auflösungsbereiche nicht überlappen. Dabei soll als Eingangssignal ein PWM-Signal mit einem Tastverhältnis von 0,5 betrachtet werden und der Grundfrequenz <math>f_{PWM} = {f_{Takt} \over N } = 977 Hz</math>.

<pre>%% Plot des Einschingverhaltens des Filters zum Betrachten der Restwelligkeit
% Zeitauflösung
Delta=9.77e-6/64;
% Gesamtzeit
Zeit=9.77/64;
% Zeitvektor
t=0:Delta:Zeit;

% Die beiden Impulsantworten
[h]=impulse(G_meins,t);
[h_schlecht]=impulse(G_schlecht,t);

% Erzeugen des Eingangssignals
Th=1/(fPWM*2)/Delta;
T=Th;
flag=0;
x=zeros(1,length(t));

for i=1:1:(1/Delta * Zeit + 1)
if(flag==0)
x(i)=1;
if(i>T)
T=T+Th;
flag=1;
end

else
x(i)=0;
if(i>T)
T=T+Th;
flag=0;
end
end

end

% Berechnen des Ausgangssignals durch Faltung und Anpassen der Länge
y=conv(x,h);
y_schlecht=conv(x,h_schlecht);
y=y(1:length(t))*Delta;
y_schlecht=y_schlecht(1:length(t))*Delta;

% Plot der beiden Kurven
figure(13);
plot(t,y,t,y_schlecht)
legend('gute Näherung', 'schlechte Näherung')
xlabel('t in Sekunden')
ylabel('U in Volt')</pre>

[[Datei:step-Vergleich-tiefpässe-out.png|1000px]]

[[Datei:step-Vergleich-tiefpässe-in.png|1000px]]

Man erkennt deutlich, dass die Schwankungen eine Amplitude von ca. 0,00045 haben, was ja recht genau der Forderung von <math>{ U_0 \over 2N}={1 \over 2048 }\approx 0,000488</math> entspricht.
Die "schlechtere" Variante hat dabei im letztendlichen Signal keinen schlechteren Verlauf, aber benötigt eine längere Zeit, um den Gleichanteil zu erreichen.

== Aktiver Tiefpass vierter Ordnung mit einstellbarer Verstärkung und Dämpfung==

Der soeben besprochene Tiefpass erfüllt fast alle genannten Anforderungen. Die Geschwindigkeitsfrage ist nicht gut gelöst (im Beispiel ist <math>\omega_g = 166 {1\over s}</math>). Für schnellere Anwendungen ist ein Tiefpass höherer Ordnung hilfreich, weil die Grenzfrequenz dann nach oben verschoben werden kann.
Wenn man die Tendenz der Widerstandswerte des letzten Beispieles betrachtet(KOhms, MOhms), wäre für 3. Ordnung dementsprechend entweder ein noch kleinerer Widerstand (Ohms) oder ein noch größerer (GOhms) nötig.
Das eine wäre eine zu hohe Belastung für den Mikrocontroller, das andere ist problematisch wegen der Weiterverarbeitung.

Man könnte also beispielsweise hinter die letzte Schaltung noch einen aktiven Tiefpass schalten, der
# einen genügend hochohmigen Eingang hat, um das letzte Signal weiterzuverarbeiten und
# einen niederohmigen Ausgang hat, wodurch die Weitervarbeitung nach dem Tiefpass keinerlei Schwierigkeit mehr darstellt.

Nachteilig ist der erhöhte Stromverbrauch gegenüber der ersten, rein passiven Lösung, von Vorteil ist nicht nur die bessere Geschwindigkeit, sondern es ist auch eine Verstärkung gegenüber der Versorgung des Mikrocontrollers möglich.

=== Die zweite Schaltung mit aktivem Teil ===

[[Datei:aktiver-tiefpass-4o.png|800px]]

Der erste Teil, von <math>U_{PWM}</math> auf <math>U_{2}</math>, ist im Prinzip ja bereits berechnet. Der zweite Teil, <math>U_{a}</math> zu <math>U_{2}</math>, ist noch zu dimensionieren.
Dabei kann man bei dieser Schaltung eine Verstärkung <math>V_{0}=1+{R_A \over R_B}</math> einstellen. Die Verstärkung darf dabei nicht größer als 3 sein, sonst wird der Filter instabil!

Je nach Anforderung kann man eine Verstärkung über <math>V_{0}</math> oder eine Dämpfung über <math>\varepsilon</math> einstellen. Dabei gibt es jetzt 3 Fälle:
# <math>V_{0}= 1</math> und <math>\varepsilon=1:\;\ \;\;R_{x}</math>, <math>R_{B}</math> als Leerlauf und <math>R_{A}</math> Kurzschluss
# <math>V_{0}= 1</math> und <math>\varepsilon<1:\;\ \;\;R_x = {\varepsilon\over1-\varepsilon}R_1 </math>, <math>R_{B}</math> als Leerlauf und <math>R_{A}</math> Kurzschluss
# <math>V_{0}> 1</math> und <math>\varepsilon=1:\;\ \;\;R_x</math> als Leerlauf, mit <math>V_0 = 1 + {R_A \over R_{B}}</math> <math>R_{A}</math> und <math>R_{B}</math> im festen Verhältnis wählbar

=== Die Übertragungsfunktion ===

Der erste Teil der Schaltung hat wie oben besprochen folgende Übertragungsfunktion:

<math>G_1(s)=\frac{\varepsilon}{s^{2}\varepsilon R_{1}R_{2}C_{1}C_{2}+s \varepsilon \left(R_{1}C_{1}+R_{1}C_{2}+R_{2}C_{2}\right)+1}</math>

Der zweite Teil der Schaltung, ein sogenannter Sallen-Key Tiefpass zweiter Ordnung, hat folgende Übertragungsfunktion:

<math>G_2(s)={V_0 \over s^2 R_3C_3R_4C_4 + s[R_3C_3(1-V_0)+R_3C_4+R_4C_4]+1}</math>

Damit man die Gesamtübertragungsfunktion einfach bestimmen kann, muss der Ausgangswiderstand des ersten Teils deutlich kleiner sein als der Eingangswiderstand des zweiten Teils.
Denn dann kann die Übertragungsfunktion wie folgt bestimmt werden:

<math>G(s)=G_1(s)\cdot G_2(s)</math>

Deswegen werde ich die Widerstände für DC und bei der Frequenz <math>f_{PWM}</math> bestimmen.

<math>Z_{out, DC}=R_2 + R_x || R_1</math>

<math>Z_{in, DC}\rightarrow\infty</math>

Für den Gleichanteil ist also die Bedingung <math>Z_{in, DC} \gg Z_{out, DC}</math> erfüllt.

Für die Werte bei der PWM-Frequenz werde ich annehmen, dass der Impedanzwert der Kondensatoren bereits sehr klein geworden ist und somit kleiner als die verwendeten Widerstandswerte.

<math>Z_{out, AC}={1\over j \omega_{PWM} C_2}||(R_2 + ...)\lesssim{1\over j \omega_{PWM} C_2}</math>

<math>Z_{in, AC}=R_3+...\gtrsim R_3</math>

Durch die Bedingung <math>Z_{in} \gg Z_{out}</math> gilt dann:

<math>Z_{in, AC} \gtrsim R_3 \gg {1\over j \omega_{PWM} C_2} \gtrsim Z_{out, AC}</math>

Dementsprechend als einziges weiter zu beachten:

<math>R_3 \gg {1\over \left| j \omega_{PWM} C_2 \right|}</math>

Somit kann man guten Gewissens die Übertragungsfunktionen multiplizieren.

=== Aperiodischer Grenzfall beim Tiefpass 4. Ordnung ===

Durch Ausprobieren mit Matlab habe ich - nicht streng bewiesen sondern nur als Simulationsergebnis - herausgefunden, dass bei der folgenden Übertragungsfunktion <math>G(s)=G_1(s)\cdot G_2(s)</math> der aperiodische Grenzfall für <math>d\approx 0,8</math> erreicht ist.

<math>G(s)=G_1(s)\cdot G_2(s)={1\over {s^2 \over s_g^2 }+ {2s\over s_g}+1 }{1\over {s^2 \over s_g^2} + {2ds\over s_g}+1}</math>

Das m-File mit der Simulation ist unter Downloads zu finden, die Ergebnisse sind in den nächsten beiden Bildern veranschaulicht.

<pre>%% Ausprobieren der Dämpfung d bei einem Tiefpass 4. Ordnung,
% bei dem ein Teil ein Tiefpass zweiter Ordnung ist mit der
% Übertragungsfunktion G0 und beim zweiten Teil
% d = 0,6(überschwingen)...1(langsam) variiert

% Beispielhafte Grenzfrequenz, beliebig änderbar
sg=1;

% Übertragungsfunktion der ersten Schaltung - idealisiert natürlich
G0=tf(1,[1/sg^2 2/sg 1]);

% Einstellen verschiedener Werte für d, dabei ist das Ergebnis
% rausgekommen, dass ab d>=0,8 keine Überschinger mehr auftreten.

d=0.6;
G1=G0*tf(1,[1/sg^2 2*d/sg 1]);

d=0.7;
G2=G0*tf(1,[1/sg^2 2*d/sg 1]);

d=.75;
G2a=G0*tf(1,[1/sg^2 2*d/sg 1]);

d=0.8;
G3=G0*tf(1,[1/sg^2 2*d/sg 1]);

d=0.85;
G3a=G0*tf(1,[1/sg^2 2*d/sg 1]);

d=0.9;
G4=G0*tf(1,[1/sg^2 2*d/sg 1]);

d=1;
G5=G0*tf(1,[1/sg^2 2*d/sg 1]);

% Plot der Sprungantwort
figure(1);
step(G2a,G3,G3a);
legend('0.75','0,8','0,85')

%% Alternativer Plot mit mehr verschiedenen Dämpfungswerten
% figure(1);
% step(G1,G2,G2a,G3,G3a,G4,G5);
% legend('0,6','0,7','0.75','0,8','0,85','0,9', '1')
%
% figure(2);
% bode(G1,G2,G2a,G3,G3a,G4,G5);
% legend('0,6','0,7','0.75','0,8','0,85','0,9', '1')</pre>

[[Datei:aktiver-tiefpass-4o-Daempfung-d-0,8-out.png|1000px]]

[[Datei:aktiver-tiefpass-4o-Daempfung-d-0,8-in.png|1000px]]

=== Bestimmung der Grenzfrequenz und der Übertragungsfunktion ===

Das Vorgehen erfolgt fast analog zu obiger Berechnung, die einzige Änderung ist die Dämpfung <math>D_k = D_1 / k^4</math> wegen der höheren Ordnung.

<math>{U_0\over 2N}=\Delta U_{max}={ \sum_{k=0}^\infty {2 D_1 U_0 \over (2k+1)^5 \pi} }</math>

<math>D_1={\pi\over 4N}{1\over \sum_{k=0}^\infty {1 \over (2k+1)^5 } }\approx {\pi\over 1,0045\cdot 4N}\approx {0,79 \over N}</math>

<math>D_{g}\omega_{g}^4=\omega_{g}^4=D_1 \omega_1^4</math>

<math>\omega_{g}=s_g=\sqrt[4]{D_1 \omega_1^4}=\sqrt[4]{{0,79 \over N }\cdot \omega_{PWM}^4} = \omega_{PWM}\cdot\sqrt[4]{{0,79 \over N }}= \pi f_{Takt}\sqrt{12,64 \over N^5}</math>

Gleichsetzen der Übertragungsfunktionen:

<math>G_2(s)= {V_0 \over s^2 R_3C_3R_4C_4 + s[R_3C_3(1-V_0)+R_3C_4+R_4C_4]+1} \overset{!}{=}\frac{1}{\frac{s^{2}}{\omega_{g}^{2}}+0,8\cdot\frac{2s}{\omega_{g}}+1}</math>

Aus Koeffizientenvergleich erhält man folgende Gleichungen:

<math> R_{3}R_{4}C_{3}C_{4}=\frac{1}{s_{g}^{2}}\,\Rightarrow\, R_{4}=\frac{1}{s_{g}^{2} R_{3}C_{3}C_{4}}</math>

<math>R_{3}C_{3}\cdot(1-V_0)+ R_{3}C_{4}+R_{4}C_{4}=\frac{1,6}{s_{g}}</math>

<math>0= R_{3}^{2}\left(C_{3}\cdot(1-V_0)+C_{4}\right)-R_{3}\cdot\frac{1,6}{s_{g}}+\frac{1}{s_{g}^{2} C_{3}}</math>

<math>R_{3a,b}=\frac{\frac{1,6}{s_{g}}\pm\sqrt{\frac{4\cdot0,64}{s_{g}^{2}}-{4\over s_g^2}\frac{( C_{3}\cdot(1-V_0)+C_{4})}{ C_{3}}}}{2 (C_{3}(1-V_0)+C_{4})}=\frac{1\pm\sqrt{0,64-\frac{C_{3}(1-V_0)+C_{4}}{C_{3}}}}{ (C_{3}(1-V_0)+C_{4})s_{g}}</math>

mit der Diskriminante <math>D=0,64-{C_3\cdot(1-V_0) + C_4 \over C_3}</math>

Für die doppelte Lösung mit <math>D = 0</math> gilt: <math>C_3\cdot(V_0+d^2-1)=C_3\cdot(V_0-0,36)= C_4</math> und damit <math>C_3(1-V_0)+ C_4=0,64C_3</math>

Jetzt kann man beispielsweise <math>C_3</math> wählen und erhält dann <math> C_4=C_3\cdot(V_0-0,36)</math>, <math>R_3={1\over s_g d C_3}</math> und <math>R_4={1\over s_g^2R_3C_3C_4}</math>

Aufpassen muss man natürlich, dass man die Bedingung <math>R_3 \gg {1\over \left| j \omega_{PWM} C_2 \right|}</math> einhält. Diese Bedingung kann mit der Formel für R_3 auch umgeschrieben werden zu:

<math>{1 \over s_g C_3} \gg {1\over \omega_{PWM} C_2 }</math>

<math>{C_3} \ll {\omega_{PWM} C_2\over s_g }</math>

<math>C_3 \lesssim { \omega_{PWM} C_2 \over 10 s_g } = { C_2 \over 5} \sqrt[4]{N \over 12,64 }</math>

=== Zusammenfassung zur Anwendung der Ergebnisse ===

Als bekannte Größen werden benötigt:

<math>f_{Takt}</math>: Die Frequenz, mit der der Mikrocontroller läuft

<math>N</math>: Die Auflösung der PWM bzw. die Größe des entsprechenden Zählers

<math>\varepsilon</math> oder <math>V_0</math>: Falls ein kleinerer Ausgangspegel gewünscht ist, gilt <math>\varepsilon = {U_{out, max} \over U_0 }</math> und <math>V_0=1</math>, bei gleichem Pegel <math>\varepsilon =1</math> und <math>V_0=1</math> und bei höherem Pegel <math>\varepsilon =1</math> und <math>1<V_0<3</math>

Damit kann man sich die Grenzfrequenz <math>s_g = \pi f_{Takt}\sqrt[4]{12,64\over N^5}</math> berechnen.

Jetzt wählt man zwei Kondensatoren <math>C_1</math> und <math>C_2</math>, die im Wert möglichst weit/ein paar Zehnerpotenzen auseinanderliegen, weil <math>C_1 \gg C_2</math> gelten soll.
Jetzt kann man natürlich auch ein bisschen mit den Kondensatorwerten spielen, um auf bessere Widerstandswerte zu kommen.

Für die Widerstände gilt dann:

<math>R_{1}=\frac{1}{\varepsilon(C_{1}+C_{2})s_{g}}</math>

<math>R_{2}=\frac{1}{s_{g}^{2}\varepsilon R_{1}C_{1}C_{2}}</math>

Und für die weiteren Kondensatoren:

<math>{C_3} \lesssim {{ C_2\over 5} \sqrt[4]{N\over 12,64} }</math>

<math>{C_4} =C_3\cdot(V_0-0,36)</math>

Und für die weiteren Widerstände:

<math>R_{3}=\frac{1}{0,8\cdot C_{3} s_{g}}</math>

<math>R_{4}=\frac{1}{s_{g}^{2}R_{3}C_{3}C_{4}}</math>

Den gewünschten Ausgangspegel kann man noch über den Widerständ <math>R_x</math>, <math>R_A</math> und <math>R_B</math> einstellen. Falls keine Dämpfung gewünscht ist, also <math>\varepsilon=1</math>, kann man einfach <math>R_x</math> weglassen.
Falls keine Verstärkung gewünscht ist, also <math>V_0=1</math>, kann man <math>R_A</math> durch einen Kurzschluss und <math>R_B</math> durch einen Leerlauf ersetzen. Ansonsten gilt:

<math>R_x = {\varepsilon\over1-\varepsilon}R_1 </math>

<math>V_0 = 1 + \frac{R_A}{R_B}</math>

=== Ein weiteres Beispiel: Ausprobieren der Schaltung mit LTSpice ===

Ich werde wieder das vorherige Beispiel aufgreifen: <math>f_{Takt}=1MHz</math>, <math>\varepsilon=1</math>, <math>V_0=1</math> und <math>N=1024</math>, d. h. <math>s_g \approx 1022 {1 \over s}</math>.
Für die Kondensatoren soll gelten <math>C_1 = 100n</math> und <math>C_2 = 2,2n</math>.
Dann erhält man für die Widerstände <math>R_{1}=9,57k</math> und <math>R_{2}=455k</math>.

Für <math>{C_3}</math> erhält man <math>{C_3} \lesssim {{ 2,2n\over 5} \sqrt[4]{1024\over 12,64} }=1,32n</math>.

<math>{C_3} = 1n</math>

<math>{C_4} = 0,64n</math>

<math>{R_3}= \frac{1}{1n \cdot 0,8\cdot 1022}=1223k</math>

<math>{R_4}= \frac{1}{1n \cdot 0,64n 1022^2\cdot 1223k}=1223k</math>

Die deutliche Verbesserung bezüglich der Geschwindigkeit sieht man im folgenden Bild - das Simulationsergebnis der Transientenanalyse mit LT-Spice.
Die Zeit, bis sich der Endwert eingestellt hat, hat sich von über 40 ms auf ca. 10 ms verbessert.

Das Schematic zur Simulation steht unten als Download bereit.

[[Datei:transientenanalyse-tiefpässe.png|1000px]]

=== Realisierung der berechneten Werte ===

==== Betrachtung der Kondensatorwerte ====

Die ersten drei Kondensatoren sind ja frei wählbar. Hier dürfte sich also kein Problem ergeben.

Beim Kondensator <math>{C_4} = C_3 \cdot (V_0 - 0,36)</math> verhält es sich schon anders. <math>V_0</math> ist ja fest.
Deswegen ist es sinnvoll, den Paramter <math>d = 0,8</math> etwas größer zu wählen. Damit verzichtet man zwar auf etwas Geschwindigkeit, dafür erhält allerdings man einen Kondensatorwert für <math>C_4</math>, den man auch kaufen kann.

<math>{C_4} \ge C_3 \cdot (V_0 - d)</math> mit <math>d \ge 0,8</math>

<math>d = \sqrt{{C_4 \over C_3} +1 - V_0 }</math>

Für der Spezialfall <math>V_0=1</math> ergibt sich <math>{C_4} \approx C_3 \cdot 0,68</math> (2 Schritte darunter in der E12- bzw. 4 Schritte in der E24-Reihe) und damit für <math>d = 0,825</math>.

==== Betrachtung der Widerstandswerte ====

Mit dem neuen Werte für <math>d</math> müssen die Widerstände <math>R_3</math> und <math>R_4</math> neu berechnet werden.

Alle Widerstandswerte können entweder durch eine Parallelschaltung - berechnet z. B. mittels [http://www.heise.de/download/widerstand-ist-zwecklos-pointless-resistance-1161494.html Programm] - oder durch den nächsten bzw. nächstgrößeren Widerstandswert realisiert werden.
Der höhere Widerstandswert bedeutet einen höhere Zeitkonstante und damit einen niedrigere Grenzfrequenz. Damit wird man zwar etwas langsamer, ist aber bezüglich der Dämpfung des Ausgangssignals auf der sicheren Seite.

Zum Vergleichen der Schaltungen sind auch beispielhafte Realisierungen im LT-SPice-Schematic eingetragen. Die Ergebnisse werden nicht besonders stark verfälscht.

== Downloads ==

* [https://dl.dropbox.com/s/r6pucf2nuck16nn/rctp2o.m?dl=1 m-File zur Simulation der ersten Schaltung]
* [https://dl.dropbox.com/s/1uahc4telp5pew5/Daempfung___aperiodischer_Grenzfall___Ueberschwinger.m?dl=1 m-File zur Einstellung des Parameters d]
* [https://dl.dropbox.com/s/qhl0jwprh2hzyoq/Tiefpässe.asc?dl=1 LT-Spice Simulations-Schematic für beide Schaltungen]

[[Kategorie:Signalverarbeitung]]
[[Kategorie:Wettbewerb]]

Analog-IO mit digitalen Bausteinen

2013-01-09T18:57:05Z

Jonas k: /* Links */

Oft werden bei der Nutzung digitaler Bausteine einfache Analogeingaben oder -ausgaben benötigt, um langsame Signale zu erfassen. Nicht immer lohnt dabei der Einsatz eines AD-Wandlers, weil er zu teuer ist bzw. nicht mehr nachgerüstet werden kann oder mehrere Kanäle benötigt werden, die zuviel Platz beanspruchen, oder zuviele Pins belegen würden.

Im Artikel werden Funktionen aufgezeigt, die mit maximal 2 Pins auskommen.

== Einfacher 1pin-DAC ==
Die Ausgabe erfolgt z.B. mit einer [[PCM]] oder [[PWM]] mit anschließender analoger Filterung. Diese kann mit einem einfachen RC-Glied, einem T-Filter oder einem aktiven Filter geschehen. Siehe Artikel [[1-Bit Digital-Analog-Wandlung|1-Bit Digital-Analog-Wandlung]].

{{Absatz}}

== Einfacher 1pin ADC ==
[[Datei:Adc-with-1pin-for-fpga.png|thumb|right|320px|1-Bit-Analog-IO für FPGA]]

Durch Anwendung eines Komparators, der ein zu messendes Signal mit einer Rauschquelle vergleicht, kann ein 1-Bit-Digitalsignal generiert werden, welches durch Filterung mit einem Dezimations-SINC-Filter in einen digitalen Wert überführt werden kann. Auch möglich ist die Benutzung einer hochfrequenten Sinuswelle, wenn deren Frequenz und gfs auch Phase bekannt ist und damit im FPGA mit einem steilen Notchfilter abgezogen wird.

{{Absatz}}

== Kombinierter 2pin DAC ADC ==
[[Datei:Adc-with-2pins-for-fpga.png|thumb|right|320px|2-Bit-Analog-IO für FPGA]]

In Erweiterung der beiden o.g. Methoden kann für niedrige Frequenzen eine Regelung gebaut werden, die einem analogen Eingangssignal folgen kann. Dazu wird mit einem internen Komparator entschieden, ob die per PWM erzeugte externe Analogspannung die eingespeiste Messspannung über- oder unterschritten hat und diese entsprechend angepasst. Die Nachführung der Regelung muss langsamer geschehen, als die Änderungsgeschwindkeit, die durch die Bandbreite PWM-Glättung gegeben ist.

Insgesamt ist diese Schaltung etwas schneller, als die Lösung mit unkontrolliertem Rauschen.
{{Absatz}}

=== Beispiele ===
==== Ultraschall ====
Mit o.g. Schaltung können bei einem FPGA mit 50MHz eine genügend gute PWM mit <10% ripple erzeugt und letztlich 50kHz pro Pin mit einer Auflösung besser als 1% gescannt werden. Die Schaltung ist so in einer Applikation seit mehren Jahren im Gebrauch. Die OPs sind in einem Mehrfachgehäuse zusammengefasst, dazu wird ein analoges Notch-Vorfilter nach dem Komparator benutzt.

==== Consumer-Audio ====
Mit den heute üblichen Taktfrequenzen von FPGAs können leicht PWM-Ausgaben von 100MHz erzeugt werden, die auch mit einfachen Filtern gut auf ein akzeptables Rauschniveau herabgesetzt werden können. Die Überabtastung von >10000 schafft genug head room für ein Filter entsprechender Dämpfung. Bei 10KHz-Grenzfrequenz sind im wichtigen Bereich Klangqualitäten von >6Bit (5kHz) bis zu 10Bit (50Hz) zu erreichen, was für einfache Tonausgaben und Sprache absolut reicht.

== 3-Pin DAC ==
Eine oft genutze Möglichkeit ist die Verwendung eines [[Widerstandsnetzwerk|R2R-Netzwerks]], um mit wenigen Pins ein quasianaloges Signal zu erzeugen.

== 3-Pin ADC ==
Auch umgekehrt kann ein einfacher linearer Wandler erzeugt werden. Mit 4 identischen Widerständen sind die Referenzpunkte 75% 50% und 25% eines gepufferten Signals abgreifbar. Dadurch kommt es beim Anstieg des treibenden Signals zu einem Durchschreiten des Schaltpunktes der 3 Eingänge. Durch Variation der Widerstände kann eine Spannungslupe aufgebaut werden, mit der eine Betriebsspannung überwacht werden kann, z.B. 1k,100,100,1k bei Schaltschwelle 50%.

== Links ==
* Artikel zur PWM-Glättung: [[Glättungsfilter für 1-Bit DA-Wandlung|1-Bit Digital-Analog-Wandlung]]
* [[AD-Wandler]]
* [[Soft-PWM]]
* [[OneBitSound]]

== Weblinks ==

[[Kategorie:FPGA-Projekte]]
[[Kategorie:Audio]]
[[Kategorie:DSP]]

Pulsweitenmodulation

2013-01-09T18:56:47Z

Jonas k: /* Siehe auch */

== Einleitung ==

Bei der '''Pulsweitenmodulation''' (engl. Pulse Width Modulation, abgekürzt '''PWM''') wird die Ein- und Ausschaltzeit eines Rechtecksignals bei fester Grundfrequenz variiert. Das Verhältnis <math>t_{ein} / (t_{ein} + t_{aus})</math> bezeichnet man als '''Tastverhältnis''' (laut DIN IEC 60469-1: Tastgrad) (engl. Duty Cycle, meist abgekürzt DC, bitte nicht verwechseln mit Direct Current = Gleichstrom ). Das Tastverhältnis ist eine Zahl zwischen 0..1.

Wie leicht zu erkennen ist gilt für den '''Mittelwert''' der Spannung mit der Periode <math> t_{ein} + t_{aus} = T </math>:

:<math>U_m = \frac{1}{T} \int_0^T u(t)dt = \frac{1}{T}\int_0^{t_{ein}} U_{ein}dt + \frac{1}{T} \int_{t_{ein}}^T U_{aus}dt</math>

:<math>U_m = U_{aus} + (U_{ein} - U_{aus}) \cdot \frac{t_{ein}}{t_{ein}+t_{aus}}</math>

<math>U_{aus}</math> ist dabei normalerweise 0V, <math>U_{ein}</math> die Betriebsspannung <math>V_{CC}</math>, z. B. 5V. Deshalb kann man vereinfacht schreiben:

:<math>U_m = V_{CC} \cdot DC</math>.

== Beispiele ==

Die folgenden Beispiele zeigen PWM-Signale mit einem Tastverhältnis von 75% bzw. 25%.

<table border="1"><tr><td style="padding: 10px;">
'''Beispiel 1'''

<math>U_{ein}=5\,\mathrm{V}</math> 
<math>U_{aus}=0\,\mathrm{V}</math> 
<math>t_{ein}=3\,\mathrm{ms}</math> 
<math>t_{aus}=1\,\mathrm{ms}</math> 

:<math>U_m = 0\,\mathrm{V} + (5\,\mathrm{V} - 0\,\mathrm{V}) \cdot \frac{3\,\mathrm{ms}}{3\,\mathrm{ms}+1\,\mathrm{ms}} = 3,75\,\mathrm{V}</math>

[[Bild:Pwm1.png]]

</td></tr><tr><td style="padding: 10px;">

'''Beispiel 2'''

<math>U_{ein}=5\,\mathrm{V}</math> 
<math>U_{aus}=0\,\mathrm{V}</math> 
<math>t_{ein}=1\,\mathrm{ms}</math> 
<math>t_{aus}=3\,\mathrm{ms}</math> 

:<math>U_m = 0\,\mathrm{V} + (5\,\mathrm{V} - 0\,\mathrm{V}) \cdot \frac{1\,\mathrm{ms}}{1\,\mathrm{ms}+3\,\mathrm{ms}} = 1,25\,\mathrm{V}</math> 

[[Bild:Pwm2.png]]
</td></tr></table>
 

== Leistung ==

Steuert man mit einem pulsweitenmodulierten Signal direkt einen ohmschen Verbraucher an (z. B. Heizdraht), so ist darauf zu achten, dass man zur Bestimmung der Leistung '''nicht''' einfach

:<math>P = \frac{{U_m}^2}{R}</math>

rechnen darf, sondern die Leistung während der Ein- und Ausschaltzeit getrennt betrachten muss:

:<math>P = \frac{{U_{ein}}^2}{R} \cdot \frac{t_{ein}}{t_{ein} + t_{aus}} +
\frac{{U_{aus}}^2}{R} \cdot \frac{t_{aus}}{t_{ein} + t_{aus}}</math>.

Da praktisch fast immer gilt <math>U_{aus}=0V</math> sowie <math>U_{ein}=V_{CC}</math>

kann man vereinfacht schreiben und damit rechnen.

:<math>P = \frac {{V_{CC}}^2}{R} \cdot DC</math>.

<table border="1"><tr><td style="padding: 10px;">
=== Beispiel ===

<math>U_{ein} = 4\,\mathrm{V}</math> 
<math>U_{aus} = 0\,\mathrm{V}</math> 
<math>t_{ein} = 1\,\mathrm{ms}</math> 
<math>t_{aus} = 3\,\mathrm{ms}</math> 
<math>R = 10\,\mathrm{\Omega}</math> 

Der Mittelwert dieser Spannung ist
:<math>U_m = 1\,\mathrm{V}</math>.
Würde man mit diesem Wert die Leistung berechnen, so käme man auf
:<math>P = \frac{{U_m}^2}{R} = \frac{(1\,\mathrm{V})^2}{10\,\mathrm{\Omega}} = 0{,}1\,\mathrm{W}</math>.

Der richtige Wert ist jedoch

:<math>P = \frac{(4\,\mathrm{V})^2}{10\,\mathrm{\Omega}} \cdot \frac{1\,\mathrm{ms}}{4\,\mathrm{ms}} +
\frac{(0\,\mathrm{V})^2}{10\,\mathrm{\Omega}} \cdot \frac{3\,\mathrm{ms}}{4\,\mathrm{ms}} =
0{,}4\,\mathrm{W}
</math>.

Bei 0V läst sich kürzen:
:<math>P = \frac{(4\,\mathrm{V})^2}{10\,\mathrm{\Omega}} \cdot \frac{1\,\mathrm{ms}}{4\,\mathrm{ms}}
=
0{,}4\,\mathrm{W}
</math>.

</td></tr></table>

== Anwendung ==
===Digitaler Verstärker statt linearer Verstärker===
Eine Heizung (Beispiel) mit 10Ω-Widerstand soll mit bis zu 12 V angesteuert werden. Dazu wird ein 13 V-Netzteil sowie ein linearer Verstärker verwendet (ein linearer Verstärker braucht immer eine etwas höhere Betriebsspannung als die maximale Ausgangsspannung).

Sollen nun 12 V auf die Heizung gegeben werden, fällt (fast) die gesamte Spannung über der Heizung selber ab, der Verstärker "verbraucht" nur 1 V. Es fließen ca. 1,2 A, es werden ca. 14,4 W in der Heizung in Wärme umgesetzt, im Verstärker ca. 1,2 W, der Wirkungsgrad beträgt 92%.

Wenn jetzt aber nur noch 6 V an der Heizung anliegen sollen, muss der lineare Verstärker die "übrigen" 7 V verbrauchen, d.h. von den 13 V, welche konstant vom Netzteil geliefert werden, fallen 7 V über dem Verstärker und 6 V über der Heizung ab. Die Transistoren des linearen Verstärkers sind nur halb durchgesteuert. Es fließt ein Strom von ca. 600 mA, in der Heizung werden ca. 3,6 W in Wärme umgesetzt. Allerdings werden auch 4,2 W im Verstärker in Wärme umgesetzt! Der Wirkungsgrad ist nur noch 46%!

Im Gegensatz dazu sind bei einer PWM die Transistoren des digitalen Verstärkers immer nur entweder voll durchgesteuert oder gar nicht durchgesteuert. Im ersteren Fall fällt nur eine geringe Verlustleistung über dem Transistor ab, da die Sättigungsspannung <math>V_{SAT}</math> sehr gering ist (meist weniger als 1 V). Im zweiten Fall fällt gar keine Verlustleistung über dem Transistor ab, da kein Strom fließt (P=U*I). Im Fall der 6 V an der Heizung beträgt das notwendige Tastverhältnis 0,23. D.h. nur während 23% der PWM-Periode wird Verlustleistung im digitalen Verstärker erzeugt und zwar ca.

:<math>P_V=DC \cdot \frac {V_{CC}}{R} \cdot V_{SAT} = 0{,}23 \cdot \frac {12V}{10\Omega} \cdot 1V = 0{,}28 W</math>

Der Wirkungsgrad liegt bei 92%!

=== Motorsteuerung ===

Eine der Hauptanwendungen für PWM ist die Ansteuerung von (Gleichstrom-) Motoren. Der große Vorteil von PWM ist hier der gute Wirkungsgrad. Würde man einen Digital-Analog-Wandler mit einem nachgeschalteten analogen Verstärker zur Ansteuerung verwenden, dann würde im Verstärker eine sehr hohe Verlustleistung in Wärme umgewandelt werden. Ein digitaler Verstärker mit PWM hat dagegen sehr geringe Verluste. Die verwendete Frequenz liegt meist im Bereich von einigen 10kHz. Zur Berechnung der Drehzahl eines Motors kann im Normalfall der Mittelwert der PWM-Spannung als Betriebsspannung angenommen werden.

=== AD-Wandlung mit PWM ===
Der folgende Tipp stammt noch aus der Zeit, als es keinen Mikroprozessor mit AD-Wandler gab.

Einen recht billigen und einfachen AD-Wandler mit "1-Draht Kommunikation" kann man mit dem IC 556 (NE556 o.ä.) realisieren: der eine Timer des 556 arbeitet als 50% duty-cycle Rechteckgenerator bei beispielsweise 1 kHz und steuert den zweiten Timer an. Dieser besitzt einen Steuereingang zu Beeinflussung des Tastverhältnisses und auf diesen Pin gibt man das analoge Signal. Ein angeschlossener µC oder PC misst bei jedem Impuls die Impulslänge und man erhält so das Messergebnis. Bei einer Frequenz von >10 kHz liesse sich sogar Sprache digital übertragen oder speichern. Allerdings ist dafür eine Auflösung von wenigstens 8 Bit nötig, wodurch 256 Stufen und eine entsprechemde Abstatfrequenz durch den Chip gefordert sind. Ohne Chip lässt sich dies nur mit eimem Logikbaustein und etwas Signalverarbeitung lösen, siehe [[Analog-IO_mit_digitalen_Bausteinen]].

=== DA-Wandlung mit PWM ===

Die meisten Mikrocontroller haben keine DA-Wandler integriert, da diese relativ aufwändig sind. Allerdings kann man mittels eines PWM-Ausgangs auch eine DA-Wandlung vornehmen und eine Gleichspannung bereitstellen. Wird ein PWM-Signal über einen Tiefpass gefiltert (geglättet), entsteht eine Gleichspannung mit Wechselanteil, deren Mittelwert dem des PWM-Signals entspricht und dessen Wechselanteil von der Beschaltung abhängig ist. Nun bleibt das Problem der Dimensionierung des Tiefpasses. Ein Beispiel:

PWM-Takt 1 MHz, 8 Bit Auflösung (256 Stufen), 0/5V.
-> 3906 Hz PWM Frequenz

RC-Tiefpass 22nF, 100kΩ
-> 72 Hz Grenzfrequenz

(Die Grenzfrequenz errechnet sich über <math>f_c=\frac{1}{2\,\pi\,R\cdot C}</math> .)

[[bild:pwm_filter_1.png]]

Bei diesem Tiefpass mit 72 Hz Bandbreite verbleibt am Ausgang noch ein Ripple auf der Gleichspannung, da die PWM nie ideal gefiltert werden kann. Eine Rechnung bzw. Simulation in PSPICE zeigen ca. 150mV Ripple. Das ist ziemlich viel, da ein idealer 8-Bit DA-Wandler bei 5V Referenzspannung eine Auflösung von 20mV hat. Wir haben hier also ein Störsignal von 150mV/20mv=7,5 LSB. Um den Ripple bis auf die Auflösungsgrenze von 20mV zu reduzieren, muss die Grenzfrequenz auf ca. 10 Hz reduziert werden. Es ist somit effektiv nur ein 390tel der PWM-Frequenz nutzbar. Das ist für einige Anwendungen ausreichend, wo praktisch nur statische Gleichspannungen erzeugt werden sollen, z. B. für programierbare Netzteile. Für Anwendungen, in denen schneller ändernde Gleichspannungen generiert werden sollen, muss die PWM-Frequenz entsprechend erhöht werden oder ein steilerer Tiefpaß verwendet werden.

==== RC-Filter dimensionieren ====

Allgemein kann man den Ripple eines einfachen RC-Tiefpasses so abschätzen:

Kritischster Punkt ist eine PWM mit 50% Tastverhältnis. Dabei tritt der
stärkste absolute Ripple auf. Dort liegt 1/2 VCC über dem R an und lädt C annähernd mit Konstantstrom.

<math>I = \frac{\frac{1}{2}Vcc}{R}</math>

Über die Definition des Kondensators kann man den Ripple berechnen.

<math>C = \frac{I \cdot t}{U}; [F = \frac{As}{V}]</math>

<math>U = \frac{I \cdot t}{C}</math>

Die Ladung in As (Amperesekunden) ergeben sich aus der halben PWM-Periode mal I. Damit kann man brauchbar den Ripple abschätzen.

<math>V_{Ripple} = \frac{\frac {\frac{1}{2}Vcc}{R} \cdot \frac{1}{2}T_{PWM}}{C} = \frac{ Vcc \cdot T_{PWM}}{4RC}</math>

Die Einschwingzeit <math>\!\,t_S</math> des Signals bei einem neuen PWM-Wert beträgt etwa <math>\!\,5RC</math>.

Die Abschätzung gilt aber nur dann, wenn der Ausgang des RC-Filter kaum belastet ist, wie z. B. durch einen Operationsverstärker oder einen andern hochohmigen IC-Eingang.

Beispiel:

100 Hz PWM Frequenz(T_PWM=10ms), R=100kΩ, C=1μF, Vcc=5V

<math>V_{Ripple} = \frac{5V \cdot 10ms}{4 \cdot 100k\Omega \cdot 1 \mu F} = 125 mV</math> 
<math>t_s=5RC=5 \cdot 100k \Omega \cdot 1 \mu F = 500ms</math>

Will man aber nicht soviel Bandbreite verschenken, muss man anders filtern. Das Problem des einfachen RC-Tiefpasses ist der relativ langsame Anstieg der Dämpfung oberhalb der Grenzfrequenz. Genauer gesagt steigt die Dämpfung mit 20dB/Dekade. Das heisst, dass ein Signal mit der 10fachen Frequenz (Dekade) um den Faktor 10 (20dB) gedämpft wird. Will man nun eine höhere Dämpfung ereichen, müssen mehrere Tiefpässe in Kette geschaltet werden. Bei dem gleichen Beispiel erreicht man mit zwei Tiefpässen mit 6,8nF/100kΩ eine Grenzfrequenz von ca. 70 Hz, bei gleicher Dämpfung des Ripples auf 20mV. Die Dämpfung dieses sogenannten Tiefpasses 2. Ordnung beträgt 40dB/Dekade. Das heisst, ein Signal mit zehnfacher Frequenz (Dekade) wird um den Faktor 100 (40dB) gedämpft! Damit erzielt man hier bereits die 7fache Bandbreite! Zum Schluss muss beachtet werden, dass die passiven Tiefpässe nur sehr schwach belastet werden können. Hier ist fast immer ein Operationsverstärker als Spannungsfolger nötig. Der kann auch genutzt werden, um das gefilterte Signal weiter zu verstärken (nichtinvertierender Verstärker).

[[bild:pwm_filter_2.png]]

Mehr Informationen zur Restwelligkeit bei RC Tiefpässen kann man [http://www.mikrocontroller.net/topic/181033#1747063 diesem] Thread entnehmen.

Das Spiel kann noch um einiges gesteigert werden, wenn man Tiefpässe dritter, vierter und noch höherer Ordung einsetzt. Das wird vor allem im Audiobereich gemacht. Dazu werden praktisch Operationsverstärker eingesetzt. In der [[AVR]] Application-Note [http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc1456.pdf AVR335: Digital Sound Recorder with AVR and DataFlash] wird zum Beispiel ein mit Operationsverstärkern aufgebauter Chebychev-Tiefpass fünfter Ordnung verwendet. Man findet im Audiobereich gelegentlich auch Schaltungen ohne expliziten Tiefpass. Dabei wird der Ausgang eines Class-D Verstärkers (der nichts anderes als ein PWM-Signal erzeugt) über einen Widerstand auf einen Lautsprecher gegeben. Die mechanische Trägheit und die Induktivität der Lautsprecherspule bilden mit dem Widerstand einen Tiefpass.

=== Dimmen von Leuchtmitteln ===

Siehe Artikel:
* [[LED-Fading]] - LED dimmen mit PWM

== Oft gestellte Fragen (FAQ) ==

=== Mit welcher Frequenz dimmt man? ===

A: Bei Glühlampen kannst Du alles über 20Hz nehmen. Die sind derart träge... Über 9kHz sollte man wegen [[EMV]] nicht gehen. Für [[LED]]s ist alles über 1kHz und unter 9kHz gut. (Autor: Travel Rec. (travelrec), Datum: 27.12.2008 11:32)

=== Wie schätze ich die Verlustleistung am MOSFET im PWM Betrieb ab? ===

[http://www.mikrocontroller.net/topic/190878#1862634 Beitrag von Falk]:

Vereinfacht kann man sagen, dass während der Umschaltzeit die Verlustleistung am MOSFET = 1/4 der Verlustleistung am Verbraucher ist, wenn der eingeschaltet ist (Leistungsanpassung).

Beispiel: 150 Hz PWM = 6,6ms, Schaltzeit 500ns, Verbraucher 60W. Macht 15W Verlust während der zwei Umschaltungen pro Takt, sprich 2x500ns = 1µs. Aber das nur alle 6,6ms, Im Mittel macht das 1us/6,6ms*15W = 2,2mW. Glück gehabt ;-) Bei hohen PWM-Frequenzen im Bereich 20-500kHz, wie sie heute bei Schaltnetzteilen üblich sind, kommt da aber schon richtig viel zusammen.

Etwas genauer:
http://www.mikrocontroller.net/articles/FET#Verlustleistung_.28N.C3.A4herung_f.C3.BCr_eine_getaktete_Anwendung.29

== Siehe auch ==

* [[AVR-Tutorial: PWM]]
* [[AVR-GCC-Tutorial#PWM (Pulsweitenmodulation)|AVR-GCC-Tutorial: PWM]]
* [[Soft-PWM]] - PWM in Software
* [[Motoransteuerung mit PWM]]
* [[LED-Fading]] - LED dimmen mit PWM
* [[AVR PWM]] (noch nicht fertig)
* [[Ambilight in Hardware]]
* [[Glättungsfilter für 1-Bit DA-Wandlung|1-Bit Digital-Analog-Wandlung]]

[[Kategorie:Signalverarbeitung]]
[[Kategorie:Leistungselektronik]]

== Weblinks ==
*[http://pic-projekte.de/wiki/index.php?title=PIC_Tutorial#Pulsweitenmodulation_.28PWM.29 PWM Modul am PIC]

Diskussion:1-Bit Digital-Analog-Wandlung

2013-01-09T18:54:21Z

Jonas k: hat „Diskussion:1-Bit Digital-Analog-Wandlung“ nach „Diskussion:Glättungsfilter für 1-Bit DA-Wandlung“ verschoben

#WEITERLEITUNG [[Diskussion:Glättungsfilter für 1-Bit DA-Wandlung]]

Diskussion:Glättungsfilter für 1-Bit DA-Wandlung

2013-01-09T18:54:21Z

Jonas k: hat „Diskussion:1-Bit Digital-Analog-Wandlung“ nach „Diskussion:Glättungsfilter für 1-Bit DA-Wandlung“ verschoben

== Titel ==
Der Titel sollte als 1-Bit-DA-Wandlung umdeklariert werden. [[Spezial:Beiträge/0:0:0:FFFF:87:166:159:225|0:0:0:FFFF:87:166:159:225]] 17:06, 3. Jan. 2013 (UTC)

:darf gerne jemand ändern, ich weiß leider nicht wie das geht....

:: Vorher, als sich der Titel nur auf die analoge Glättung bezog, war es eigentlich richtig(er)! Zur DA-Wandlung mit nur einem Bit gibt es ja auch noch den Digitalteil, der das 1 Bit richtig erzeugt und da gibt es neben PWM auch noch PCM etc. [[Benutzer:Engineer|Engineer]] 19:19, 5. Jan. 2013 (UTC)

:::Der alte Titel "PWM-Glättung" war dann aber auch incht ganz glücklich ;)

== Formel zum Ausgangspegel ==
Du schreibst dort = epsilon / (1-epsilon) und rechnest im Beispiel mit epsilon = 1. Damit wird der Nenner Null. Wie passt das zusammen?

im Beispiel wird der Ausgangspegel gleich gelassen, d. h. Rx ist unendlich groß/Leerlauf. (=1/0)

----

Dieser Artikel ist ein "schönes" Beispiel, wie man sehr akademisch mit vielen Formeln ein Problem beackern kann, ohne wirklich gut das Problem sowie dessen Lösung zu erklären. 8-0

: Rein passive LC-Tiefpässe mit niedrigen Grenzfrequenzen sind problematisch, keine Frage. Aber reine RC-Tiefpässe einfach hintereinanderschalten ist ebensowenig gut, weil dann nämlich der Übergang von Durchlass zum Sperrbereich reichlich verschliffen wird, der Filter wird abgeflacht. Hier ist ein aktiver Filter das Mittel der Wahl. Der Stromverbrauch ist mit heutigen Low Power OPVs vernachlässigbar. Und die Wahl der Grenzfrequenz und deren Wirkung kann man mit deutlich weniger Monsterformeln und dafür besser gewählten Bildern deutlich besser darstellen. Aber einfache Erklärungen sind an deutschen Unis scheinbar nicht so in. Ausserdem gibt es schon einen Abschnitt zu eben jenem Thema in einem anderen Artikel, deutlich praxisbezogener.

http://www.mikrocontroller.net/articles/Pulsweitenmodulation#DA-Wandlung_mit_PWM

::Natürlich reicht ein einfacher RC-Tiefpass vermutlich vielen Leuten aus. Bei mir war es allerdings oft so, dass mir der RC-Tiefpass mit einem Pol zu langsam war. Bis der mal reagiert hätte, wär mir alles schon um die Ohren geflogen.
Außerdem bleibt mein Filter nicht passiv, ich komme aber zum Schluss auf einen RC-Tiefpass mit 4 Polen, dann auch aktiv und mit nur einem OPV.

:::Den Text hatte ich zum Großteil schon geschrieben und jetzt mal nur rüberkopiert und leicht verändert, Bilder sind halt Arbeit und die wollt ich später mal noch malen und dazutun.

:::Und das ganze ist bei mir entstanden, da hatte ich keinen Platz! Da kann man nicht einfach mal n paar OPVs hernehmen. den einen, der jetzt drin ist, ist mit dem anderen zusammen im Gehäuse. Aber nur Rs und Cs brauchen halt viel weniger Platz....

::::Soviel Platz braucht ein OP auch nicht und bei dem ganzen RC-GEdöhns kommt ja keine Leistung mehr raus. [[Spezial:Beiträge/0:0:0:FFFF:87:166:156:48|0:0:0:FFFF:87:166:156:48]] 12:01, 28. Dez. 2012 (UTC)

:::::Leistung kommt aus dem OP zum Schluss doch auch raus. und um auf die anfängliche Kritik zurückzukommen bezüglich des Abflachens: eine etwas schnellere Lösung ohne Überschwinger ist wahrscheinlich möglich bringt aber nicht viel, denn durch den aktiven Tiefpass kann man das Abflachen doch deutlich kompensieren.

== Halbwissen ==

Zitat: Hier bin ich mir allerdings nicht sicher, ... 
Das sollte dann schleunigst geändert werden, Halbwissen gehört nicht in die Artikelsammlung. mfg [[Spezial:Beiträge/0:0:0:FFFF:79:83:80:102|0:0:0:FFFF:79:83:80:102]] 12:56, 28. Dez. 2012 (UTC)

:Zitat aus dem Header: ist noch in Arbeit ;)

== Sripte ==
Ich würde die Sripte für Oktave bevorzugen, da ja kaum jemand (legal) Matlab besitzt. LTSpice ist schon mal gut.

:als Student hat mans noch gut:) danke, werd ich machen...

1-Bit Digital-Analog-Wandlung

2013-01-09T18:54:21Z

Jonas k: hat „1-Bit Digital-Analog-Wandlung“ nach „Glättungsfilter für 1-Bit DA-Wandlung“ verschoben

#WEITERLEITUNG [[Glättungsfilter für 1-Bit DA-Wandlung]]

Glättungsfilter für 1-Bit DA-Wandlung

2013-01-09T18:54:21Z

Jonas k: hat „1-Bit Digital-Analog-Wandlung“ nach „Glättungsfilter für 1-Bit DA-Wandlung“ verschoben

''von Jonas K.''

{{Wettbewerb Header}}

Bei vielen Mikrocontrollern ist ja kein DA-Wandler integriert, man muss sich also helfen, indem man ein PWM-Signal glättet. Zur PWM-Erzeugung und auch zur Glättung gibt es bereits unzählige Artikel und Threads.
Ich hatte allerdings mehrmals folgende Anforderung an den Glättungsfilter:
* starke Glättung der PWM-Frequenz
* hohe Auflösung des Tastverhältnisses
* schnelle Reaktionszeit auf Änderung des Tastverhältnisses (da regelungstechnische Anwendung)
** mehrfache Pole und Pole möglichst nahe beieinander in der Übertragungsfunktion
* mobile Anwendung:
** wenig Platz und Gewicht
** wenig Energieverbrauch => eventuell passiver Filter

Die erste Idee ist natürlich - wegen der mehrfachen Pole - ein LC-Filter. Hier ergibt sich aber ein Problem mit der Induktivität.

Deswegen habe ich mir eine Vorgehensweise überlegt, einen doppelten, passiven und einen vierfachen, aktiven RC-Tiefpass so zu entwerfen, dass die Pole möglichst nahe beieinander liegen.

== Warum kein LC-Filter? ==

Ein recht deutliches Beispiel ist, dass der Mikrocontroller mit einer Taktfrequenz <math>f_{Takt} = 1MHz</math> läuft, die gewünschte Auflösung/die Anzahl der PWM-Schritte ist <math>N = 2^{10} = 1024</math> (10-bit Auflösung). Das ergibt eine Grundfrequenz des PWM Signals von <math>f_{PWM} = {f_{Takt} \over N }\approx 1 kHz</math>.
Um das PWM-Signal in der Grundschwingung stark zu dämpfen, muss man die Grenzfrequenz nach den späteren Ergebnissen bei 26,4 Hz wählen.

Mit der Grenzfrequenz <math>\omega_{g} = {1 \over \sqrt{L\cdot C}}</math> ergibt sich allerdings für die Induktivität beispielsweise <math>L = {1 \over (166)^2 \cdot 100\mu}=363mH</math>.
Solche Werte sind leicht und platzsparend nicht zu realisieren.

== Die erste, passive Schaltung zweiter Ordnung mit einstellbarer Dämpfung==

[[Datei:tiefpass2.png|400px|thumb]]

Die prinzipielle Schaltung eines RC-Tiefpasses zweiter Ordnung ist hier einmal dargestellt. So kann die Schaltung natürlich nur verwendet werden, wenn die Weitervarbeitung des Signals hochohmig erfolgt, z. B. durch einen Operationsverstärker oder einen FET.
Denn der Ausgangswiderstand ist durch <math>R_2</math> und <math>C_2</math> bestimmt. Später wird man zu dem Ergebnis kommen, dass <math>R_2</math> relativ groß ist und <math>C_2</math> relativ klein.
Der Ausgangswiderstand ist also recht hoch, tendenziell größer als <math>100k\Omega</math>.

Der Spannungsteiler <math>\varepsilon ={ R_x \over R_1 + R_x} = {U_{out, max} \over U_0 }</math> skaliert die Versorgungsspannung des Mikrocontrollers, z. B. 3,3V oder 5V, auf die gewünschte maximale Ausgangsspannung, z. B. 1V.
Natürlich kann man <math>R_x</math> auch weglassen, dann gilt in allen weiteren Formeln <math>R_x\rightarrow\infty</math> bzw. <math>\varepsilon = 1</math>.
Ich werde <math>R_x</math> erst dimensionieren, wenn der Rest der Schaltung dimensioniert ist.

=== Forderungen an das Ausgangssignal ===

[[Datei:quantisierung.png|120px|thumb]]

Jetzt muss man sich überlegen, wie stark die Welligkeit des Ausgangssignals nach dem Filter noch sein darf.
Damit sich die Bereiche der verschiedenen Taktungen klar trennen lassen, ist eine sinnvolle Forderung, dass nach dem Tiefpass für die Restwelligkeit bzw. die Restamplitude gilt:

<math>\Delta U_{max} = {U_0 \over 2 N} = {U_0 \over 2\cdot 2^m}</math>

Diese Forderung ist rechts graphisch veranschaulicht.

=== Der korrekte, mathematischere Weg für die nächsten Schritte ===

Wer in diversen mathematischen Grundlagen - wie Fourier-Reihe oder Laplace-Trafo - nicht so bewandert ist, der sollte ein Kapitel weiterspringen, in dem die nächsten Sachverhalte hoffentlich anschaulicher beschrieben ist.
Das Ergebnis ist in etwa dasselbe - zur späteren Verwendung empfiehlt sich natürlich, die genaueren Ergebnisse zu verwenden.

==== Analyse des PWM-Signals ====

Um die Forderung erfüllen zu können, muss man zuerst das PWM-Signal in eine Fourierreihe zerlegen. Man findet in entsprechenden Formelsammlungen für ein Signal mit einer Zeit <math>\tau_{ein}</math>, in der es die Amplitude <math>U_0</math> hat, und einer Periodendauer <math>T</math>:

<math>f(t)\sim U_0{\tau_{ein}\over T} + {2 U_0 \over \pi}\cdot [\sin \varphi \cos \omega_1 t + {\sin 2 \varphi \over 2} \cos \omega_2 t + {\sin 3 \varphi \over 3} \cos \omega_3 t + {\sin 4 \varphi \over 4} \cos \omega_4 t + ...]</math>

mit <math>\varphi = \pi {\tau_{ein} \over T}</math>

Wenn man nun den Fall betrachtet, dass die Amplitude der Schwingungen maximal ist - also das Tastverhältnis von 50% - vereinfacht sich die Formel folgendermaßen, da sich mit <math>\varphi = 0,5\pi </math> der Sinus vereinfacht:

<math>f(t)\sim 0,5 \cdot U_0 + {2 U_0 \over \pi}\cdot [\cos \omega_1 t - {1 \over 3} \cos \omega_3 t + {1 \over 5} \cos \omega_5 t - { 1 \over 7} \cos \omega_7 t + ...]</math>

Der Gleichanteil <math>U_{DC} = U_0{\tau_{ein}\over T} </math> wird ungedämpft durch den Tiefpass kommen. Die Grundfrequenz des Signals, <math>\omega_1</math>, soll sich bereits in dem Bereich des Filters befinden, in dem die Dämpfung mit <math>1 \over \omega^2</math> fällt.
Dementsprechend gilt in diesem Bereich für die Frequenz <math>\omega_k=k\cdot \omega_1</math>:

<math>D_1\omega_1^2=D_k \omega_k^2=k^2 D_k \omega_1^2</math>

<math>D_k={D_1 \over k^2}</math>

Die bisherigen Erkenntisse sind nun einmal in ein Tabelle zusammengefasst. In der untersten Zeile sind die Amplituden der PWM-Frequenz plus Oberwellen, gedämpft durch den Tiefpass, aufgeführt.

{| border="1" class="wikitable"
|+
|-
! f = || 0 || <math>f_1</math> || <math>f_3</math> || <math>f_k</math> || <math>f_{2k+1}</math>
|-
| <math>\left|U_k\right|</math> || <math>U_{DC}</math>|| <math>{2 U_0 \over \pi}</math> ||<math>{2 U_0 \over 3 \pi}</math> || <math>{2 U_0 \over k \pi}</math> || <math>{2 U_0 \over (2k+1) \pi}</math>
|-
| <math>D_k</math> || 1 || <math>D_1</math> || <math>D_3= D_1/9</math> || <math>D_1/k^2</math> || <math>D_1/(2k+1)^2</math>
|-
| <math>\left|U_k\right|\cdot D_k</math>|| <math>U_{DC}</math>|| <math>{2 D_1 U_0 \over \pi}</math>|| <math>{2 D_1 U_0 \over 27 \pi}</math>|| <math>{2 D_1 U_0 \over k^3 \pi}</math>|| <math>{2 D_1 U_0 \over (2k+1)^3 \pi}</math>
|}

Die gesamte Restamplitude liegt also in der Größenordnung von <math>\Delta U_{max} = \sum_{k=0}^\infty {2 D_1 U_0 \over (2k+1)^3\cdot T}</math>

==== Die gewünschte Grenzfrequenz ====

Durch Gleichsetzen der beiden Gleichungen für <math>\Delta U_{max}</math> ergibt sich für die Dämpfung <math>D_1</math> bei der Frequenz <math>\omega_1</math>:

<math>{U_0 \over 2 N} = \Delta U_{max} = \sum_{k=0}^\infty {2 D_1 U_0 \over (2k+1)^3 \pi}</math>

<math>{ D_1} = { \pi \over 4 N} \cdot { 1 \over \sum_{k=0}^\infty { 1 \over (2k+1)^3}}</math>

Nach [http://www.wolframalpha.com/input/?i=sum+from+0+to+infinity+1%2F%282k%2B1%29%5E3 Wolfram Alpha]

<math>{ D_1} \approx { \pi \over 4 N} \cdot {1 \over 1,0518} \approx{ 0,75 \over N} </math>

<math>D_{g}\omega_{g}^2=1\cdot\omega_{g}^2=D_1 \omega_1^2</math>

<math>\omega_{g}=s_g=\sqrt{D_1 \omega_1^2}=\sqrt{{0,75 \over N }}\cdot \omega_{PWM}= {\pi f_{Takt}} \cdot \sqrt{{3 \over N^3 }}</math>

==== Die Übertragungsfunktion des doppelten RC-Tiefpasses====

Die Übertragungsfunktion muss bestimmt werden und mit der gewünschten - doppelter Pol bei <math>\omega_{g}</math> - gleichgesetzt werden. Diese gewünschte Übertragungsfunktion resultiert aus der Forderung nach der schnellstmöglichen Sprungantwort ohne Überschwinger.
D. h., sie stellt den aperiodischen Grenzfall dar.

<math>G(s)=\frac{\frac{1}{sC_{2}}}{R_{2}+\frac{1}{sC_{2}}}\frac{\frac{1}{sC_{1}+{1 \over R_x}+\frac{1}{R_{2}+\frac{1}{sC_{2}}}}}{R_{1}+\frac{1}{sC_{1}+{1 \over R_x}+\frac{1}{R_{2}+\frac{1}{sC_{2}}}}}=\frac{\varepsilon}{s^{2}\varepsilon R_{1}R_{2}C_{1}C_{2}+s \varepsilon \left(R_{1}C_{1}+R_{1}C_{2}+R_{2}C_{2}\right)+1}\overset{!}{=}\frac{1}{\frac{s^{2}}{\omega_{g}^{2}}+\frac{2s}{\omega_{g}}+1}</math>

Aus dem Koeffizientenvergleich erhält man folgendes Gleichungssystem:

<math>\varepsilon R_{1}R_{2}C_{1}C_{2}=\frac{1}{s_{g}^{2}}\,\Rightarrow\, R_{2}=\frac{1}{s_{g}^{2}\varepsilon R_{1}C_{1}C_{2}}</math>

<math>\varepsilon R_{1}C_{1}+\varepsilon R_{1}C_{2}+R_{2}C_{2}=\frac{2}{s_{g}}</math>

<math>0=\varepsilon R_{1}^{2}\left(C_{1}+C_{2}\right)-R_{1}\cdot\frac{2}{s_{g}}+\frac{1}{s_{g}^{2} \varepsilon C_{1}}</math>

<math>R_{1a,b}=\frac{\frac{2}{s_{g}}\pm\sqrt{\frac{4}{s_{g}^{2}}-4\frac{\varepsilon ( C_{1}+C_{2})}{\varepsilon C_{1}}\frac{1}{s_{g}^{2}}}}{2\varepsilon (C_{1}+C_{2})}=\frac{1\pm\sqrt{1-\frac{C_{1}+C_{2}}{C_{1}}}}{\varepsilon (C_{1}+C_{2})s_{g}}</math>

mit der Diskriminante <math>D=1-{C_1 + C_2 \over C_1}</math>

Da für reelle Lösungen (relle Widerstanswerte) <math>D \ge 0</math> gelten muss, muss der Bruch (von unten) gegen null gehen und damit <math>C_1 \gg C_2</math> sein.

Für die zwei Gleichungen und die vier Unbekannten <math>R_1</math>, <math>R_2</math>, <math>C_1</math> und <math>C_2</math> hat man jetzt zwei Freiheitsgrade, das heißt man kann z. B. die Kondensatoren frei wählen.

=== Der anschaulichere Weg ===

Man betrachte nur die Grundschwingung des Rechtecksignals bei der Taktung 0,5, da hier der Fourierkoeffizient der Grundschwingung am größten ist.
In den beiden gezeigten Bilder (einmal Taktung 0,2, einmal 0,5) hat die Grundschwingung bei 0,5 eine deutlich höhere Amplitude.

[[Datei:Fourier-Taktung05.png|500px]][[Datei:Fourier-Taktung02.png|500px]]

Das PWM-Signal wird dann angenähert durch einen Cosinus <math>u_{PWM}(t) = {2\over\pi}U_0 \cdot \cos\omega_{PWM}t</math>.
Die Oberwellen sind sowieso in der Amplitude geringer, und werden zusätzlich noch vom Filter stärker gedämpft.
Damit spielen sie nur eine so geringe Rolle, dass wir sie hier vernachlässigen wollen.

Die benötigte Dämpfung bei der PWM-Grundfrequenz ist dann <math>D_1={U_{out}\over U_{in}}= {{U_0\over 2N}\over {2\over \pi}}={\pi \over 4N}</math>.
Anschaulicher ist es wahrscheinlich, wenn man die Dämpfung in dB angibt.

<math>D_1\; in\ dB=20\log{\pi \over 4N} = 20 \log{\pi \over 4 } - 20 \log{2^m}\approx -2,1 dB - m \cdot 6 dB</math>

Für große n braucht man der der PWM-Grundfrequenz also näherungsweise 6 dB Dämpfung pro Bit. Ein Tiefpass vierter Ordnung fällt ab der Grenzfrequenz ja mit 80 dB pro Dekade, das heißt also für die Grenzfrequenz des Filters:

<math>f_g={s_g \over 2 \pi}=f_{PWM} \cdot 10^{-{6\cdot m\over80}}</math>

Beziehungsweise in anderer Betrachtungsweise: Ein Tiefpass n.-ter Ordnung fällt im Sperrbereich mit <math>D\sim {1 \over \omega^n}</math>. Bis zur Grenzfrequenz gilt näherungsweise (im Durchlassbereich), dass das Signal ohne Dämpfung durchkommt.

Demenstprechend gilt wegen der indirekten Proportionalität im Sperrbereich: <math>1 \cdot \omega_{g}^2=const.=D_1 \omega_{PWM}^2</math>

<math> \omega_{g}= \omega_{PWM}\sqrt{D_1}=2\pi {f_{Takt}\over N}\sqrt{\pi \over 4 N}=\pi {f_{Takt}}\sqrt{\pi \over N^3}</math>

Das ist natürlich recht ähnlich zum "genau gerechneten Ergebniss": <math> \omega_{g}=\pi {f_{Takt}}\sqrt{3 \over N^3}</math>

Jetzt muss man noch die beiden hintereinandergeschalteten RC-Tiefpässe dimensionieren.
Dabei soll gelten (zweimal diesselbe Grenzfrequenz):

<math> {1\over\omega_{g}}=\tau_g=(R_1||R_x)C_1=R_2C_2</math>

Damit der zweite Tiefpass den ersten nicht belastet, soll <math>R_2 \gg R_1||R_x</math> und damit <math>C_1 \gg C_2</math> gelten.

Man erhält nach freier Wahl der Kondensatoren die Formeln:

<math>R_{1}||R_x={R_1R_x\over R_1+R_x}=\varepsilon R_1 \rightarrow \varepsilon R_1 C_1 = \frac{1}{s_g}</math>

<math>R_{1}=\frac{1}{\varepsilon C_{1}s_{g}}</math>

<math>R_{2}={1\over s_g C_2}=\frac{1}{s_{g}^{2}\varepsilon R_{1}C_{1}C_{2}}</math>

Diese Formeln sind nahezu identisch mit den korrekten Ergebnissen, die als nächstes verwendet werden sollen.

=== Einfache Anwendung der bisherigen Ergebnisse ===

Als bekannte Größen werden benötigt:

<math>f_{Takt}</math>: Die Frequenz, mit der der Mikrocontroller läuft

<math>N</math>: Die Auflösung der PWM bzw. die Größe des entsprechenden Zählers

<math>\varepsilon</math>: Falls ein kleinerer Ausgangspegel gewünscht ist, gilt <math>\varepsilon = {U_{out, max} \over U_0 }</math>, ansonsten <math>\varepsilon =1</math>

Damit kann man sich die Grenzfrequenz <math>s_g = \pi f_{Takt}\sqrt{3\over N^3}</math> berechnen.

Wählt man noch nach persönlichen Vorlieben zwei Kondensatoren, die im Wert möglichst weit/ein paar Zehnerpotenzen auseinanderliegen, weil <math>C_1 \gg C_2</math> gelten soll, so kann man sich die beiden Widerstände berechnen.
Dabei kann man natürlich auch ein bisschen mit den Kondensatorwerten spielen, um eventuell auf bessere Widerstandswerte zu kommen.

Für die Widerstände gilt dann nach der exakten Berechnung:

<math>R_{1}=\frac{1}{\varepsilon(C_{1}+C_{2})s_{g}}</math>

<math>R_{2}=\frac{1}{s_{g}^{2}\varepsilon R_{1}C_{1}C_{2}} = {C_1 + C_2 \over s_g C_1 C_2}</math>

Den gewünschten Ausgangspegel kann man noch über den Widerstand <math>R_x</math> einstellen. Falls keine Dämpfung gewünscht ist, also <math>\varepsilon=1</math>, kann man einfach <math>R_x</math> weglassen.

<math>R_x = {\varepsilon\over1-\varepsilon}R_1 </math>

=== Vergleich der so gewonnenen Ergebnisse mit dem idealen Frequenzgang und Betrachten des Ausgangssignals ===

Beispielhaft wähle ich für das PWM-Signal <math>f_{Takt}=1MHz</math>, <math>\varepsilon=1</math> und <math>N=1024</math>, d. h. <math>s_g \approx 166 {1 \over s}</math>. Für die Kondensatoren soll gelten <math>C_1 = 100n</math> und <math>C_2 = 1n</math>.
Dann erhält man für die Widerstände <math>R_{1}=60k</math> und <math>R_{2}=6M</math>.

Als zweites Beispiel habe ich die Kondensatorwerte <math>C_{1x} = 100n</math> und <math>C_{2x} = 10n</math> gewählt, die die Bedingung <math>C_1 \gg C_2</math> nicht so gut erfüllt.
Hier erhält man für die Widerstände <math>R_{1x}=55k</math> und <math>R_{2x}=660k</math>.

Das m-File für die folgenden Berechnungen ist am Ende des Artikels verfügbar.

Ich habe in Matlab die drei Bode-Diagramm geplottet. Das "ideale" und das mit den guten Kondensatorwerten liegen so nahe übereinander, dass man keinen Unterschied sieht.
Das Diagramm mit den schlechten Kondensatorwerten fällt etwas früher etwas flacher ab.

<pre>%% Plot der Bode-Diagramme für "idealen" Tiefpass und entsprechend entworfenen "realen"
% Auflösungsschritte
N=1024;
% PWM-Frequenz = 1 MHz / 1024
fPWM=977;
% geforderte Dämpfung
D1=0.75/N;
% geforderte Grenzfrequenz
s_g=2*pi*fPWM*sqrt(D1);

% Wahl der Kondensatorwerte und Berechnen der Widerstandswerte
% weit entfernte Werte
C1=100e-9;
C2=1e-9;
R1=1/((C1+C2)*s_g);
R2=1/(s_g^2*R1*C1*C2);
% nahe Werte
C1x=100e-9;
C2x=10e-9;
R1x=1/((C1x+C2x)*s_g);
R2x=1/(s_g^2*R1x*C1x*C2x);

% Festlegen der drei Übertragungsfunktionen
z=1;

n_ideal=[1/s_g^2 2/s_g 1];
G_ideal=tf(z,n_ideal);

n_meins=[R1*R2*C1*C2 R1*C1+R1*C2+R2*C2 1];
G_meins=tf(z,n_meins);

n_schlecht=[R1x*R2x*C1x*C2x R1x*C1x+R1x*C2x+R2x*C2x 1];
G_schlecht=tf(z,n_schlecht);

% Plot der drei Bode-Diagramme
figure(12);
bode(G_ideal,'g',G_meins,'b',G_schlecht, 'r');
legend('ideal','real, gut', 'real, schlecht');</pre>

[[Datei:Bode-Vergleich-tiefpässe.png|1000px]]

Interessant ist auch noch, ob bei entsprechendem Eingangssignal die Dämpfung groß genug ist, so dass sich die verschiedenen Auflösungsbereiche nicht überlappen. Dabei soll als Eingangssignal ein PWM-Signal mit einem Tastverhältnis von 0,5 betrachtet werden und der Grundfrequenz <math>f_{PWM} = {f_{Takt} \over N } = 977 Hz</math>.

<pre>%% Plot des Einschingverhaltens des Filters zum Betrachten der Restwelligkeit
% Zeitauflösung
Delta=9.77e-6/64;
% Gesamtzeit
Zeit=9.77/64;
% Zeitvektor
t=0:Delta:Zeit;

% Die beiden Impulsantworten
[h]=impulse(G_meins,t);
[h_schlecht]=impulse(G_schlecht,t);

% Erzeugen des Eingangssignals
Th=1/(fPWM*2)/Delta;
T=Th;
flag=0;
x=zeros(1,length(t));

for i=1:1:(1/Delta * Zeit + 1)
if(flag==0)
x(i)=1;
if(i>T)
T=T+Th;
flag=1;
end

else
x(i)=0;
if(i>T)
T=T+Th;
flag=0;
end
end

end

% Berechnen des Ausgangssignals durch Faltung und Anpassen der Länge
y=conv(x,h);
y_schlecht=conv(x,h_schlecht);
y=y(1:length(t))*Delta;
y_schlecht=y_schlecht(1:length(t))*Delta;

% Plot der beiden Kurven
figure(13);
plot(t,y,t,y_schlecht)
legend('gute Näherung', 'schlechte Näherung')
xlabel('t in Sekunden')
ylabel('U in Volt')</pre>

[[Datei:step-Vergleich-tiefpässe-out.png|1000px]]

[[Datei:step-Vergleich-tiefpässe-in.png|1000px]]

Man erkennt deutlich, dass die Schwankungen eine Amplitude von ca. 0,00045 haben, was ja recht genau der Forderung von <math>{ U_0 \over 2N}={1 \over 2048 }\approx 0,000488</math> entspricht.
Die "schlechtere" Variante hat dabei im letztendlichen Signal keinen schlechteren Verlauf, aber benötigt eine längere Zeit, um den Gleichanteil zu erreichen.

== Aktiver Tiefpass vierter Ordnung mit einstellbarer Verstärkung und Dämpfung==

Der soeben besprochene Tiefpass erfüllt fast alle genannten Anforderungen. Die Geschwindigkeitsfrage ist nicht gut gelöst (im Beispiel ist <math>\omega_g = 166 {1\over s}</math>). Für schnellere Anwendungen ist ein Tiefpass höherer Ordnung hilfreich, weil die Grenzfrequenz dann nach oben verschoben werden kann.
Wenn man die Tendenz der Widerstandswerte des letzten Beispieles betrachtet(KOhms, MOhms), wäre für 3. Ordnung dementsprechend entweder ein noch kleinerer Widerstand (Ohms) oder ein noch größerer (GOhms) nötig.
Das eine wäre eine zu hohe Belastung für den Mikrocontroller, das andere ist problematisch wegen der Weiterverarbeitung.

Man könnte also beispielsweise hinter die letzte Schaltung noch einen aktiven Tiefpass schalten, der
# einen genügend hochohmigen Eingang hat, um das letzte Signal weiterzuverarbeiten und
# einen niederohmigen Ausgang hat, wodurch die Weitervarbeitung nach dem Tiefpass keinerlei Schwierigkeit mehr darstellt.

Nachteilig ist der erhöhte Stromverbrauch gegenüber der ersten, rein passiven Lösung, von Vorteil ist nicht nur die bessere Geschwindigkeit, sondern es ist auch eine Verstärkung gegenüber der Versorgung des Mikrocontrollers möglich.

=== Die zweite Schaltung mit aktivem Teil ===

[[Datei:aktiver-tiefpass-4o.png|800px]]

Der erste Teil, von <math>U_{PWM}</math> auf <math>U_{2}</math>, ist im Prinzip ja bereits berechnet. Der zweite Teil, <math>U_{a}</math> zu <math>U_{2}</math>, ist noch zu dimensionieren.
Dabei kann man bei dieser Schaltung eine Verstärkung <math>V_{0}=1+{R_A \over R_B}</math> einstellen. Die Verstärkung darf dabei nicht größer als 3 sein, sonst wird der Filter instabil!

Je nach Anforderung kann man eine Verstärkung über <math>V_{0}</math> oder eine Dämpfung über <math>\varepsilon</math> einstellen. Dabei gibt es jetzt 3 Fälle:
# <math>V_{0}= 1</math> und <math>\varepsilon=1:\;\ \;\;R_{x}</math>, <math>R_{B}</math> als Leerlauf und <math>R_{A}</math> Kurzschluss
# <math>V_{0}= 1</math> und <math>\varepsilon<1:\;\ \;\;R_x = {\varepsilon\over1-\varepsilon}R_1 </math>, <math>R_{B}</math> als Leerlauf und <math>R_{A}</math> Kurzschluss
# <math>V_{0}> 1</math> und <math>\varepsilon=1:\;\ \;\;R_x</math> als Leerlauf, mit <math>V_0 = 1 + {R_A \over R_{B}}</math> <math>R_{A}</math> und <math>R_{B}</math> im festen Verhältnis wählbar

=== Die Übertragungsfunktion ===

Der erste Teil der Schaltung hat wie oben besprochen folgende Übertragungsfunktion:

<math>G_1(s)=\frac{\varepsilon}{s^{2}\varepsilon R_{1}R_{2}C_{1}C_{2}+s \varepsilon \left(R_{1}C_{1}+R_{1}C_{2}+R_{2}C_{2}\right)+1}</math>

Der zweite Teil der Schaltung, ein sogenannter Sallen-Key Tiefpass zweiter Ordnung, hat folgende Übertragungsfunktion:

<math>G_2(s)={V_0 \over s^2 R_3C_3R_4C_4 + s[R_3C_3(1-V_0)+R_3C_4+R_4C_4]+1}</math>

Damit man die Gesamtübertragungsfunktion einfach bestimmen kann, muss der Ausgangswiderstand des ersten Teils deutlich kleiner sein als der Eingangswiderstand des zweiten Teils.
Denn dann kann die Übertragungsfunktion wie folgt bestimmt werden:

<math>G(s)=G_1(s)\cdot G_2(s)</math>

Deswegen werde ich die Widerstände für DC und bei der Frequenz <math>f_{PWM}</math> bestimmen.

<math>Z_{out, DC}=R_2 + R_x || R_1</math>

<math>Z_{in, DC}\rightarrow\infty</math>

Für den Gleichanteil ist also die Bedingung <math>Z_{in, DC} \gg Z_{out, DC}</math> erfüllt.

Für die Werte bei der PWM-Frequenz werde ich annehmen, dass der Impedanzwert der Kondensatoren bereits sehr klein geworden ist und somit kleiner als die verwendeten Widerstandswerte.

<math>Z_{out, AC}={1\over j \omega_{PWM} C_2}||(R_2 + ...)\lesssim{1\over j \omega_{PWM} C_2}</math>

<math>Z_{in, AC}=R_3+...\gtrsim R_3</math>

Durch die Bedingung <math>Z_{in} \gg Z_{out}</math> gilt dann:

<math>Z_{in, AC} \gtrsim R_3 \gg {1\over j \omega_{PWM} C_2} \gtrsim Z_{out, AC}</math>

Dementsprechend als einziges weiter zu beachten:

<math>R_3 \gg {1\over \left| j \omega_{PWM} C_2 \right|}</math>

Somit kann man guten Gewissens die Übertragungsfunktionen multiplizieren.

=== Aperiodischer Grenzfall beim Tiefpass 4. Ordnung ===

Durch Ausprobieren mit Matlab habe ich - nicht streng bewiesen sondern nur als Simulationsergebnis - herausgefunden, dass bei der folgenden Übertragungsfunktion <math>G(s)=G_1(s)\cdot G_2(s)</math> der aperiodische Grenzfall für <math>d\approx 0,8</math> erreicht ist.

<math>G(s)=G_1(s)\cdot G_2(s)={1\over {s^2 \over s_g^2 }+ {2s\over s_g}+1 }{1\over {s^2 \over s_g^2} + {2ds\over s_g}+1}</math>

Das m-File mit der Simulation ist unter Downloads zu finden, die Ergebnisse sind in den nächsten beiden Bildern veranschaulicht.

<pre>%% Ausprobieren der Dämpfung d bei einem Tiefpass 4. Ordnung,
% bei dem ein Teil ein Tiefpass zweiter Ordnung ist mit der
% Übertragungsfunktion G0 und beim zweiten Teil
% d = 0,6(überschwingen)...1(langsam) variiert

% Beispielhafte Grenzfrequenz, beliebig änderbar
sg=1;

% Übertragungsfunktion der ersten Schaltung - idealisiert natürlich
G0=tf(1,[1/sg^2 2/sg 1]);

% Einstellen verschiedener Werte für d, dabei ist das Ergebnis
% rausgekommen, dass ab d>=0,8 keine Überschinger mehr auftreten.

d=0.6;
G1=G0*tf(1,[1/sg^2 2*d/sg 1]);

d=0.7;
G2=G0*tf(1,[1/sg^2 2*d/sg 1]);

d=.75;
G2a=G0*tf(1,[1/sg^2 2*d/sg 1]);

d=0.8;
G3=G0*tf(1,[1/sg^2 2*d/sg 1]);

d=0.85;
G3a=G0*tf(1,[1/sg^2 2*d/sg 1]);

d=0.9;
G4=G0*tf(1,[1/sg^2 2*d/sg 1]);

d=1;
G5=G0*tf(1,[1/sg^2 2*d/sg 1]);

% Plot der Sprungantwort
figure(1);
step(G2a,G3,G3a);
legend('0.75','0,8','0,85')

%% Alternativer Plot mit mehr verschiedenen Dämpfungswerten
% figure(1);
% step(G1,G2,G2a,G3,G3a,G4,G5);
% legend('0,6','0,7','0.75','0,8','0,85','0,9', '1')
%
% figure(2);
% bode(G1,G2,G2a,G3,G3a,G4,G5);
% legend('0,6','0,7','0.75','0,8','0,85','0,9', '1')</pre>

[[Datei:aktiver-tiefpass-4o-Daempfung-d-0,8-out.png|1000px]]

[[Datei:aktiver-tiefpass-4o-Daempfung-d-0,8-in.png|1000px]]

=== Bestimmung der Grenzfrequenz und der Übertragungsfunktion ===

Das Vorgehen erfolgt fast analog zu obiger Berechnung, die einzige Änderung ist die Dämpfung <math>D_k = D_1 / k^4</math> wegen der höheren Ordnung.

<math>{U_0\over 2N}=\Delta U_{max}={ \sum_{k=0}^\infty {2 D_1 U_0 \over (2k+1)^5 \pi} }</math>

<math>D_1={\pi\over 4N}{1\over \sum_{k=0}^\infty {1 \over (2k+1)^5 } }\approx {\pi\over 1,0045\cdot 4N}\approx {0,79 \over N}</math>

<math>D_{g}\omega_{g}^4=\omega_{g}^4=D_1 \omega_1^4</math>

<math>\omega_{g}=s_g=\sqrt[4]{D_1 \omega_1^4}=\sqrt[4]{{0,79 \over N }\cdot \omega_{PWM}^4} = \omega_{PWM}\cdot\sqrt[4]{{0,79 \over N }}= \pi f_{Takt}\sqrt{12,64 \over N^5}</math>

Gleichsetzen der Übertragungsfunktionen:

<math>G_2(s)= {V_0 \over s^2 R_3C_3R_4C_4 + s[R_3C_3(1-V_0)+R_3C_4+R_4C_4]+1} \overset{!}{=}\frac{1}{\frac{s^{2}}{\omega_{g}^{2}}+0,8\cdot\frac{2s}{\omega_{g}}+1}</math>

Aus Koeffizientenvergleich erhält man folgende Gleichungen:

<math> R_{3}R_{4}C_{3}C_{4}=\frac{1}{s_{g}^{2}}\,\Rightarrow\, R_{4}=\frac{1}{s_{g}^{2} R_{3}C_{3}C_{4}}</math>

<math>R_{3}C_{3}\cdot(1-V_0)+ R_{3}C_{4}+R_{4}C_{4}=\frac{1,6}{s_{g}}</math>

<math>0= R_{3}^{2}\left(C_{3}\cdot(1-V_0)+C_{4}\right)-R_{3}\cdot\frac{1,6}{s_{g}}+\frac{1}{s_{g}^{2} C_{3}}</math>

<math>R_{3a,b}=\frac{\frac{1,6}{s_{g}}\pm\sqrt{\frac{4\cdot0,64}{s_{g}^{2}}-{4\over s_g^2}\frac{( C_{3}\cdot(1-V_0)+C_{4})}{ C_{3}}}}{2 (C_{3}(1-V_0)+C_{4})}=\frac{1\pm\sqrt{0,64-\frac{C_{3}(1-V_0)+C_{4}}{C_{3}}}}{ (C_{3}(1-V_0)+C_{4})s_{g}}</math>

mit der Diskriminante <math>D=0,64-{C_3\cdot(1-V_0) + C_4 \over C_3}</math>

Für die doppelte Lösung mit <math>D = 0</math> gilt: <math>C_3\cdot(V_0+d^2-1)=C_3\cdot(V_0-0,36)= C_4</math> und damit <math>C_3(1-V_0)+ C_4=0,64C_3</math>

Jetzt kann man beispielsweise <math>C_3</math> wählen und erhält dann <math> C_4=C_3\cdot(V_0-0,36)</math>, <math>R_3={1\over s_g d C_3}</math> und <math>R_4={1\over s_g^2R_3C_3C_4}</math>

Aufpassen muss man natürlich, dass man die Bedingung <math>R_3 \gg {1\over \left| j \omega_{PWM} C_2 \right|}</math> einhält. Diese Bedingung kann mit der Formel für R_3 auch umgeschrieben werden zu:

<math>{1 \over s_g C_3} \gg {1\over \omega_{PWM} C_2 }</math>

<math>{C_3} \ll {\omega_{PWM} C_2\over s_g }</math>

<math>C_3 \lesssim { \omega_{PWM} C_2 \over 10 s_g } = { C_2 \over 5} \sqrt[4]{N \over 12,64 }</math>

=== Zusammenfassung zur Anwendung der Ergebnisse ===

Als bekannte Größen werden benötigt:

<math>f_{Takt}</math>: Die Frequenz, mit der der Mikrocontroller läuft

<math>N</math>: Die Auflösung der PWM bzw. die Größe des entsprechenden Zählers

<math>\varepsilon</math> oder <math>V_0</math>: Falls ein kleinerer Ausgangspegel gewünscht ist, gilt <math>\varepsilon = {U_{out, max} \over U_0 }</math> und <math>V_0=1</math>, bei gleichem Pegel <math>\varepsilon =1</math> und <math>V_0=1</math> und bei höherem Pegel <math>\varepsilon =1</math> und <math>1<V_0<3</math>

Damit kann man sich die Grenzfrequenz <math>s_g = \pi f_{Takt}\sqrt[4]{12,64\over N^5}</math> berechnen.

Jetzt wählt man zwei Kondensatoren <math>C_1</math> und <math>C_2</math>, die im Wert möglichst weit/ein paar Zehnerpotenzen auseinanderliegen, weil <math>C_1 \gg C_2</math> gelten soll.
Jetzt kann man natürlich auch ein bisschen mit den Kondensatorwerten spielen, um auf bessere Widerstandswerte zu kommen.

Für die Widerstände gilt dann:

<math>R_{1}=\frac{1}{\varepsilon(C_{1}+C_{2})s_{g}}</math>

<math>R_{2}=\frac{1}{s_{g}^{2}\varepsilon R_{1}C_{1}C_{2}}</math>

Und für die weiteren Kondensatoren:

<math>{C_3} \lesssim {{ C_2\over 5} \sqrt[4]{N\over 12,64} }</math>

<math>{C_4} =C_3\cdot(V_0-0,36)</math>

Und für die weiteren Widerstände:

<math>R_{3}=\frac{1}{0,8\cdot C_{3} s_{g}}</math>

<math>R_{4}=\frac{1}{s_{g}^{2}R_{3}C_{3}C_{4}}</math>

Den gewünschten Ausgangspegel kann man noch über den Widerständ <math>R_x</math>, <math>R_A</math> und <math>R_B</math> einstellen. Falls keine Dämpfung gewünscht ist, also <math>\varepsilon=1</math>, kann man einfach <math>R_x</math> weglassen.
Falls keine Verstärkung gewünscht ist, also <math>V_0=1</math>, kann man <math>R_A</math> durch einen Kurzschluss und <math>R_B</math> durch einen Leerlauf ersetzen. Ansonsten gilt:

<math>R_x = {\varepsilon\over1-\varepsilon}R_1 </math>

<math>V_0 = 1 + \frac{R_A}{R_B}</math>

=== Ein weiteres Beispiel: Ausprobieren der Schaltung mit LTSpice ===

Ich werde wieder das vorherige Beispiel aufgreifen: <math>f_{Takt}=1MHz</math>, <math>\varepsilon=1</math>, <math>V_0=1</math> und <math>N=1024</math>, d. h. <math>s_g \approx 1022 {1 \over s}</math>.
Für die Kondensatoren soll gelten <math>C_1 = 100n</math> und <math>C_2 = 2,2n</math>.
Dann erhält man für die Widerstände <math>R_{1}=9,57k</math> und <math>R_{2}=455k</math>.

Für <math>{C_3}</math> erhält man <math>{C_3} \lesssim {{ 2,2n\over 5} \sqrt[4]{1024\over 12,64} }=1,32n</math>.

<math>{C_3} = 1n</math>

<math>{C_4} = 0,64n</math>

<math>{R_3}= \frac{1}{1n \cdot 0,8\cdot 1022}=1223k</math>

<math>{R_4}= \frac{1}{1n \cdot 0,64n 1022^2\cdot 1223k}=1223k</math>

Die deutliche Verbesserung bezüglich der Geschwindigkeit sieht man im folgenden Bild - das Simulationsergebnis der Transientenanalyse mit LT-Spice.
Die Zeit, bis sich der Endwert eingestellt hat, hat sich von über 40 ms auf ca. 10 ms verbessert.

Das Schematic zur Simulation steht unten als Download bereit.

[[Datei:transientenanalyse-tiefpässe.png|1000px]]

=== Realisierung der berechneten Werte ===

==== Betrachtung der Kondensatorwerte ====

Die ersten drei Kondensatoren sind ja frei wählbar. Hier dürfte sich also kein Problem ergeben.

Beim Kondensator <math>{C_4} = C_3 \cdot (V_0 - 0,36)</math> verhält es sich schon anders. <math>V_0</math> ist ja fest.
Deswegen ist es sinnvoll, den Paramter <math>d = 0,8</math> etwas größer zu wählen. Damit verzichtet man zwar auf etwas Geschwindigkeit, dafür erhält allerdings man einen Kondensatorwert für <math>C_4</math>, den man auch kaufen kann.

<math>{C_4} \ge C_3 \cdot (V_0 - d)</math> mit <math>d \ge 0,8</math>

<math>d = \sqrt{{C_4 \over C_3} +1 - V_0 }</math>

Für der Spezialfall <math>V_0=1</math> ergibt sich <math>{C_4} \approx C_3 \cdot 0,68</math> (2 Schritte darunter in der E12- bzw. 4 Schritte in der E24-Reihe) und damit für <math>d = 0,825</math>.

==== Betrachtung der Widerstandswerte ====

Mit dem neuen Werte für <math>d</math> müssen die Widerstände <math>R_3</math> und <math>R_4</math> neu berechnet werden.

Alle Widerstandswerte können entweder durch eine Parallelschaltung - berechnet z. B. mittels [http://www.heise.de/download/widerstand-ist-zwecklos-pointless-resistance-1161494.html Programm] - oder durch den nächsten bzw. nächstgrößeren Widerstandswert realisiert werden.
Der höhere Widerstandswert bedeutet einen höhere Zeitkonstante und damit einen niedrigere Grenzfrequenz. Damit wird man zwar etwas langsamer, ist aber bezüglich der Dämpfung des Ausgangssignals auf der sicheren Seite.

Zum Vergleichen der Schaltungen sind auch beispielhafte Realisierungen im LT-SPice-Schematic eingetragen. Die Ergebnisse werden nicht besonders stark verfälscht.

== Downloads ==

* [https://dl.dropbox.com/s/r6pucf2nuck16nn/rctp2o.m?dl=1 m-File zur Simulation der ersten Schaltung]
* [https://dl.dropbox.com/s/1uahc4telp5pew5/Daempfung___aperiodischer_Grenzfall___Ueberschwinger.m?dl=1 m-File zur Einstellung des Parameters d]
* [https://dl.dropbox.com/s/qhl0jwprh2hzyoq/Tiefpässe.asc?dl=1 LT-Spice Simulations-Schematic für beide Schaltungen]

[[Kategorie:Signalverarbeitung]]
[[Kategorie:Wettbewerb]]

Diskussion:Glättungsfilter für 1-Bit DA-Wandlung

2013-01-09T18:53:03Z

Jonas k: /* Titel */

Glättungsfilter für 1-Bit DA-Wandlung

2013-01-05T15:28:52Z

Jonas k:

''von Jonas K.''

{{Wettbewerb Header}}

Bei vielen Mikrocontrollern ist ja kein DA-Wandler integriert, man muss sich also helfen, indem man ein PWM-Signal glättet. Zur PWM-Erzeugung und auch zur Glättung gibt es bereits unzählige Artikel und Threads.
Ich hatte allerdings mehrmals folgende Anforderung an den Glättungsfilter:
* starke Glättung der PWM-Frequenz
* hohe Auflösung des Tastverhältnisses
* schnelle Reaktionszeit auf Änderung des Tastverhältnisses (da regelungstechnische Anwendung)
** mehrfache Pole und Pole möglichst nahe beieinander in der Übertragungsfunktion
* mobile Anwendung:
** wenig Platz und Gewicht
** wenig Energieverbrauch => eventuell passiver Filter

Die erste Idee ist natürlich - wegen der mehrfachen Pole - ein LC-Filter. Hier ergibt sich aber ein Problem mit der Induktivität.

Deswegen habe ich mir eine Vorgehensweise überlegt, einen doppelten, passiven und einen vierfachen, aktiven RC-Tiefpass so zu entwerfen, dass die Pole möglichst nahe beieinander liegen.

== Warum kein LC-Filter? ==

Ein recht deutliches Beispiel ist, dass der Mikrocontroller mit einer Taktfrequenz <math>f_{Takt} = 1MHz</math> läuft, die gewünschte Auflösung/die Anzahl der PWM-Schritte ist <math>N = 2^{10} = 1024</math> (10-bit Auflösung). Das ergibt eine Grundfrequenz des PWM Signals von <math>f_{PWM} = {f_{Takt} \over N }\approx 1 kHz</math>.
Um das PWM-Signal in der Grundschwingung stark zu dämpfen, muss man die Grenzfrequenz nach den späteren Ergebnissen bei 26,4 Hz wählen.

Mit der Grenzfrequenz <math>\omega_{g} = {1 \over \sqrt{L\cdot C}}</math> ergibt sich allerdings für die Induktivität beispielsweise <math>L = {1 \over (166)^2 \cdot 100\mu}=363mH</math>.
Solche Werte sind leicht und platzsparend nicht zu realisieren.

== Die erste, passive Schaltung zweiter Ordnung mit einstellbarer Dämpfung==

[[Datei:tiefpass2.png|400px|thumb]]

Die prinzipielle Schaltung eines RC-Tiefpasses zweiter Ordnung ist hier einmal dargestellt. So kann die Schaltung natürlich nur verwendet werden, wenn die Weitervarbeitung des Signals hochohmig erfolgt, z. B. durch einen Operationsverstärker oder einen FET.
Denn der Ausgangswiderstand ist durch <math>R_2</math> und <math>C_2</math> bestimmt. Später wird man zu dem Ergebnis kommen, dass <math>R_2</math> relativ groß ist und <math>C_2</math> relativ klein.
Der Ausgangswiderstand ist also recht hoch, tendenziell größer als <math>100k\Omega</math>.

Der Spannungsteiler <math>\varepsilon ={ R_x \over R_1 + R_x} = {U_{out, max} \over U_0 }</math> skaliert die Versorgungsspannung des Mikrocontrollers, z. B. 3,3V oder 5V, auf die gewünschte maximale Ausgangsspannung, z. B. 1V.
Natürlich kann man <math>R_x</math> auch weglassen, dann gilt in allen weiteren Formeln <math>R_x\rightarrow\infty</math> bzw. <math>\varepsilon = 1</math>.
Ich werde <math>R_x</math> erst dimensionieren, wenn der Rest der Schaltung dimensioniert ist.

=== Forderungen an das Ausgangssignal ===

[[Datei:quantisierung.png|120px|thumb]]

Jetzt muss man sich überlegen, wie stark die Welligkeit des Ausgangssignals nach dem Filter noch sein darf.
Damit sich die Bereiche der verschiedenen Taktungen klar trennen lassen, ist eine sinnvolle Forderung, dass nach dem Tiefpass für die Restwelligkeit bzw. die Restamplitude gilt:

<math>\Delta U_{max} = {U_0 \over 2 N} = {U_0 \over 2\cdot 2^m}</math>

Diese Forderung ist rechts graphisch veranschaulicht.

=== Der korrekte, mathematischere Weg für die nächsten Schritte ===

Wer in diversen mathematischen Grundlagen - wie Fourier-Reihe oder Laplace-Trafo - nicht so bewandert ist, der sollte ein Kapitel weiterspringen, in dem die nächsten Sachverhalte hoffentlich anschaulicher beschrieben ist.
Das Ergebnis ist in etwa dasselbe - zur späteren Verwendung empfiehlt sich natürlich, die genaueren Ergebnisse zu verwenden.

==== Analyse des PWM-Signals ====

Um die Forderung erfüllen zu können, muss man zuerst das PWM-Signal in eine Fourierreihe zerlegen. Man findet in entsprechenden Formelsammlungen für ein Signal mit einer Zeit <math>\tau_{ein}</math>, in der es die Amplitude <math>U_0</math> hat, und einer Periodendauer <math>T</math>:

<math>f(t)\sim U_0{\tau_{ein}\over T} + {2 U_0 \over \pi}\cdot [\sin \varphi \cos \omega_1 t + {\sin 2 \varphi \over 2} \cos \omega_2 t + {\sin 3 \varphi \over 3} \cos \omega_3 t + {\sin 4 \varphi \over 4} \cos \omega_4 t + ...]</math>

mit <math>\varphi = \pi {\tau_{ein} \over T}</math>

Wenn man nun den Fall betrachtet, dass die Amplitude der Schwingungen maximal ist - also das Tastverhältnis von 50% - vereinfacht sich die Formel folgendermaßen, da sich mit <math>\varphi = 0,5\pi </math> der Sinus vereinfacht:

<math>f(t)\sim 0,5 \cdot U_0 + {2 U_0 \over \pi}\cdot [\cos \omega_1 t - {1 \over 3} \cos \omega_3 t + {1 \over 5} \cos \omega_5 t - { 1 \over 7} \cos \omega_7 t + ...]</math>

Der Gleichanteil <math>U_{DC} = U_0{\tau_{ein}\over T} </math> wird ungedämpft durch den Tiefpass kommen. Die Grundfrequenz des Signals, <math>\omega_1</math>, soll sich bereits in dem Bereich des Filters befinden, in dem die Dämpfung mit <math>1 \over \omega^2</math> fällt.
Dementsprechend gilt in diesem Bereich für die Frequenz <math>\omega_k=k\cdot \omega_1</math>:

<math>D_1\omega_1^2=D_k \omega_k^2=k^2 D_k \omega_1^2</math>

<math>D_k={D_1 \over k^2}</math>

Die bisherigen Erkenntisse sind nun einmal in ein Tabelle zusammengefasst. In der untersten Zeile sind die Amplituden der PWM-Frequenz plus Oberwellen, gedämpft durch den Tiefpass, aufgeführt.

{| border="1" class="wikitable"
|+
|-
! f = || 0 || <math>f_1</math> || <math>f_3</math> || <math>f_k</math> || <math>f_{2k+1}</math>
|-
| <math>\left|U_k\right|</math> || <math>U_{DC}</math>|| <math>{2 U_0 \over \pi}</math> ||<math>{2 U_0 \over 3 \pi}</math> || <math>{2 U_0 \over k \pi}</math> || <math>{2 U_0 \over (2k+1) \pi}</math>
|-
| <math>D_k</math> || 1 || <math>D_1</math> || <math>D_3= D_1/9</math> || <math>D_1/k^2</math> || <math>D_1/(2k+1)^2</math>
|-
| <math>\left|U_k\right|\cdot D_k</math>|| <math>U_{DC}</math>|| <math>{2 D_1 U_0 \over \pi}</math>|| <math>{2 D_1 U_0 \over 27 \pi}</math>|| <math>{2 D_1 U_0 \over k^3 \pi}</math>|| <math>{2 D_1 U_0 \over (2k+1)^3 \pi}</math>
|}

Die gesamte Restamplitude liegt also in der Größenordnung von <math>\Delta U_{max} = \sum_{k=0}^\infty {2 D_1 U_0 \over (2k+1)^3\cdot T}</math>

==== Die gewünschte Grenzfrequenz ====

Durch Gleichsetzen der beiden Gleichungen für <math>\Delta U_{max}</math> ergibt sich für die Dämpfung <math>D_1</math> bei der Frequenz <math>\omega_1</math>:

<math>{U_0 \over 2 N} = \Delta U_{max} = \sum_{k=0}^\infty {2 D_1 U_0 \over (2k+1)^3 \pi}</math>

<math>{ D_1} = { \pi \over 4 N} \cdot { 1 \over \sum_{k=0}^\infty { 1 \over (2k+1)^3}}</math>

Nach [http://www.wolframalpha.com/input/?i=sum+from+0+to+infinity+1%2F%282k%2B1%29%5E3 Wolfram Alpha]

<math>{ D_1} \approx { \pi \over 4 N} \cdot {1 \over 1,0518} \approx{ 0,75 \over N} </math>

<math>D_{g}\omega_{g}^2=1\cdot\omega_{g}^2=D_1 \omega_1^2</math>

<math>\omega_{g}=s_g=\sqrt{D_1 \omega_1^2}=\sqrt{{0,75 \over N }}\cdot \omega_{PWM}= {\pi f_{Takt}} \cdot \sqrt{{3 \over N^3 }}</math>

==== Die Übertragungsfunktion des doppelten RC-Tiefpasses====

Die Übertragungsfunktion muss bestimmt werden und mit der gewünschten - doppelter Pol bei <math>\omega_{g}</math> - gleichgesetzt werden. Diese gewünschte Übertragungsfunktion resultiert aus der Forderung nach der schnellstmöglichen Sprungantwort ohne Überschwinger.
D. h., sie stellt den aperiodischen Grenzfall dar.

<math>G(s)=\frac{\frac{1}{sC_{2}}}{R_{2}+\frac{1}{sC_{2}}}\frac{\frac{1}{sC_{1}+{1 \over R_x}+\frac{1}{R_{2}+\frac{1}{sC_{2}}}}}{R_{1}+\frac{1}{sC_{1}+{1 \over R_x}+\frac{1}{R_{2}+\frac{1}{sC_{2}}}}}=\frac{\varepsilon}{s^{2}\varepsilon R_{1}R_{2}C_{1}C_{2}+s \varepsilon \left(R_{1}C_{1}+R_{1}C_{2}+R_{2}C_{2}\right)+1}\overset{!}{=}\frac{1}{\frac{s^{2}}{\omega_{g}^{2}}+\frac{2s}{\omega_{g}}+1}</math>

Aus dem Koeffizientenvergleich erhält man folgendes Gleichungssystem:

<math>\varepsilon R_{1}R_{2}C_{1}C_{2}=\frac{1}{s_{g}^{2}}\,\Rightarrow\, R_{2}=\frac{1}{s_{g}^{2}\varepsilon R_{1}C_{1}C_{2}}</math>

<math>\varepsilon R_{1}C_{1}+\varepsilon R_{1}C_{2}+R_{2}C_{2}=\frac{2}{s_{g}}</math>

<math>0=\varepsilon R_{1}^{2}\left(C_{1}+C_{2}\right)-R_{1}\cdot\frac{2}{s_{g}}+\frac{1}{s_{g}^{2} \varepsilon C_{1}}</math>

<math>R_{1a,b}=\frac{\frac{2}{s_{g}}\pm\sqrt{\frac{4}{s_{g}^{2}}-4\frac{\varepsilon ( C_{1}+C_{2})}{\varepsilon C_{1}}\frac{1}{s_{g}^{2}}}}{2\varepsilon (C_{1}+C_{2})}=\frac{1\pm\sqrt{1-\frac{C_{1}+C_{2}}{C_{1}}}}{\varepsilon (C_{1}+C_{2})s_{g}}</math>

mit der Diskriminante <math>D=1-{C_1 + C_2 \over C_1}</math>

Da für reelle Lösungen (relle Widerstanswerte) <math>D \ge 0</math> gelten muss, muss der Bruch (von unten) gegen null gehen und damit <math>C_1 \gg C_2</math> sein.

Für die zwei Gleichungen und die vier Unbekannten <math>R_1</math>, <math>R_2</math>, <math>C_1</math> und <math>C_2</math> hat man jetzt zwei Freiheitsgrade, das heißt man kann z. B. die Kondensatoren frei wählen.

=== Der anschaulichere Weg ===

Man betrachte nur die Grundschwingung des Rechtecksignals bei der Taktung 0,5, da hier der Fourierkoeffizient der Grundschwingung am größten ist.
In den beiden gezeigten Bilder (einmal Taktung 0,2, einmal 0,5) hat die Grundschwingung bei 0,5 eine deutlich höhere Amplitude.

[[Datei:Fourier-Taktung05.png|500px]][[Datei:Fourier-Taktung02.png|500px]]

Das PWM-Signal wird dann angenähert durch einen Cosinus <math>u_{PWM}(t) = {2\over\pi}U_0 \cdot \cos\omega_{PWM}t</math>.
Die Oberwellen sind sowieso in der Amplitude geringer, und werden zusätzlich noch vom Filter stärker gedämpft.
Damit spielen sie nur eine so geringe Rolle, dass wir sie hier vernachlässigen wollen.

Die benötigte Dämpfung bei der PWM-Grundfrequenz ist dann <math>D_1={U_{out}\over U_{in}}= {{U_0\over 2N}\over {2\over \pi}}={\pi \over 4N}</math>.
Anschaulicher ist es wahrscheinlich, wenn man die Dämpfung in dB angibt.

<math>D_1\; in\ dB=20\log{\pi \over 4N} = 20 \log{\pi \over 4 } - 20 \log{2^m}\approx -2,1 dB - m \cdot 6 dB</math>

Für große n braucht man der der PWM-Grundfrequenz also näherungsweise 6 dB Dämpfung pro Bit. Ein Tiefpass vierter Ordnung fällt ab der Grenzfrequenz ja mit 80 dB pro Dekade, das heißt also für die Grenzfrequenz des Filters:

<math>f_g={s_g \over 2 \pi}=f_{PWM} \cdot 10^{-{6\cdot m\over80}}</math>

Beziehungsweise in anderer Betrachtungsweise: Ein Tiefpass n.-ter Ordnung fällt im Sperrbereich mit <math>D\sim {1 \over \omega^n}</math>. Bis zur Grenzfrequenz gilt näherungsweise (im Durchlassbereich), dass das Signal ohne Dämpfung durchkommt.

Demenstprechend gilt wegen der indirekten Proportionalität im Sperrbereich: <math>1 \cdot \omega_{g}^2=const.=D_1 \omega_{PWM}^2</math>

<math> \omega_{g}= \omega_{PWM}\sqrt{D_1}=2\pi {f_{Takt}\over N}\sqrt{\pi \over 4 N}=\pi {f_{Takt}}\sqrt{\pi \over N^3}</math>

Das ist natürlich recht ähnlich zum "genau gerechneten Ergebniss": <math> \omega_{g}=\pi {f_{Takt}}\sqrt{3 \over N^3}</math>

Jetzt muss man noch die beiden hintereinandergeschalteten RC-Tiefpässe dimensionieren.
Dabei soll gelten (zweimal diesselbe Grenzfrequenz):

<math> {1\over\omega_{g}}=\tau_g=(R_1||R_x)C_1=R_2C_2</math>

Damit der zweite Tiefpass den ersten nicht belastet, soll <math>R_2 \gg R_1||R_x</math> und damit <math>C_1 \gg C_2</math> gelten.

Man erhält nach freier Wahl der Kondensatoren die Formeln:

<math>R_{1}||R_x={R_1R_x\over R_1+R_x}=\varepsilon R_1 \rightarrow \varepsilon R_1 C_1 = \frac{1}{s_g}</math>

<math>R_{1}=\frac{1}{\varepsilon C_{1}s_{g}}</math>

<math>R_{2}={1\over s_g C_2}=\frac{1}{s_{g}^{2}\varepsilon R_{1}C_{1}C_{2}}</math>

Diese Formeln sind nahezu identisch mit den korrekten Ergebnissen, die als nächstes verwendet werden sollen.

=== Einfache Anwendung der bisherigen Ergebnisse ===

Als bekannte Größen werden benötigt:

<math>f_{Takt}</math>: Die Frequenz, mit der der Mikrocontroller läuft

<math>N</math>: Die Auflösung der PWM bzw. die Größe des entsprechenden Zählers

<math>\varepsilon</math>: Falls ein kleinerer Ausgangspegel gewünscht ist, gilt <math>\varepsilon = {U_{out, max} \over U_0 }</math>, ansonsten <math>\varepsilon =1</math>

Damit kann man sich die Grenzfrequenz <math>s_g = \pi f_{Takt}\sqrt{3\over N^3}</math> berechnen.

Wählt man noch nach persönlichen Vorlieben zwei Kondensatoren, die im Wert möglichst weit/ein paar Zehnerpotenzen auseinanderliegen, weil <math>C_1 \gg C_2</math> gelten soll, so kann man sich die beiden Widerstände berechnen.
Dabei kann man natürlich auch ein bisschen mit den Kondensatorwerten spielen, um eventuell auf bessere Widerstandswerte zu kommen.

Für die Widerstände gilt dann nach der exakten Berechnung:

<math>R_{1}=\frac{1}{\varepsilon(C_{1}+C_{2})s_{g}}</math>

<math>R_{2}=\frac{1}{s_{g}^{2}\varepsilon R_{1}C_{1}C_{2}} = {C_1 + C_2 \over s_g C_1 C_2}</math>

Den gewünschten Ausgangspegel kann man noch über den Widerstand <math>R_x</math> einstellen. Falls keine Dämpfung gewünscht ist, also <math>\varepsilon=1</math>, kann man einfach <math>R_x</math> weglassen.

<math>R_x = {\varepsilon\over1-\varepsilon}R_1 </math>

=== Vergleich der so gewonnenen Ergebnisse mit dem idealen Frequenzgang und Betrachten des Ausgangssignals ===

Beispielhaft wähle ich für das PWM-Signal <math>f_{Takt}=1MHz</math>, <math>\varepsilon=1</math> und <math>N=1024</math>, d. h. <math>s_g \approx 166 {1 \over s}</math>. Für die Kondensatoren soll gelten <math>C_1 = 100n</math> und <math>C_2 = 1n</math>.
Dann erhält man für die Widerstände <math>R_{1}=60k</math> und <math>R_{2}=6M</math>.

Als zweites Beispiel habe ich die Kondensatorwerte <math>C_{1x} = 100n</math> und <math>C_{2x} = 10n</math> gewählt, die die Bedingung <math>C_1 \gg C_2</math> nicht so gut erfüllt.
Hier erhält man für die Widerstände <math>R_{1x}=55k</math> und <math>R_{2x}=660k</math>.

Das m-File für die folgenden Berechnungen ist am Ende des Artikels verfügbar.

Ich habe in Matlab die drei Bode-Diagramm geplottet. Das "ideale" und das mit den guten Kondensatorwerten liegen so nahe übereinander, dass man keinen Unterschied sieht.
Das Diagramm mit den schlechten Kondensatorwerten fällt etwas früher etwas flacher ab.

<pre>%% Plot der Bode-Diagramme für "idealen" Tiefpass und entsprechend entworfenen "realen"
% Auflösungsschritte
N=1024;
% PWM-Frequenz = 1 MHz / 1024
fPWM=977;
% geforderte Dämpfung
D1=0.75/N;
% geforderte Grenzfrequenz
s_g=2*pi*fPWM*sqrt(D1);

% Wahl der Kondensatorwerte und Berechnen der Widerstandswerte
% weit entfernte Werte
C1=100e-9;
C2=1e-9;
R1=1/((C1+C2)*s_g);
R2=1/(s_g^2*R1*C1*C2);
% nahe Werte
C1x=100e-9;
C2x=10e-9;
R1x=1/((C1x+C2x)*s_g);
R2x=1/(s_g^2*R1x*C1x*C2x);

% Festlegen der drei Übertragungsfunktionen
z=1;

n_ideal=[1/s_g^2 2/s_g 1];
G_ideal=tf(z,n_ideal);

n_meins=[R1*R2*C1*C2 R1*C1+R1*C2+R2*C2 1];
G_meins=tf(z,n_meins);

n_schlecht=[R1x*R2x*C1x*C2x R1x*C1x+R1x*C2x+R2x*C2x 1];
G_schlecht=tf(z,n_schlecht);

% Plot der drei Bode-Diagramme
figure(12);
bode(G_ideal,'g',G_meins,'b',G_schlecht, 'r');
legend('ideal','real, gut', 'real, schlecht');</pre>

[[Datei:Bode-Vergleich-tiefpässe.png|1000px]]

Interessant ist auch noch, ob bei entsprechendem Eingangssignal die Dämpfung groß genug ist, so dass sich die verschiedenen Auflösungsbereiche nicht überlappen. Dabei soll als Eingangssignal ein PWM-Signal mit einem Tastverhältnis von 0,5 betrachtet werden und der Grundfrequenz <math>f_{PWM} = {f_{Takt} \over N } = 977 Hz</math>.

<pre>%% Plot des Einschingverhaltens des Filters zum Betrachten der Restwelligkeit
% Zeitauflösung
Delta=9.77e-6/64;
% Gesamtzeit
Zeit=9.77/64;
% Zeitvektor
t=0:Delta:Zeit;

% Die beiden Impulsantworten
[h]=impulse(G_meins,t);
[h_schlecht]=impulse(G_schlecht,t);

% Erzeugen des Eingangssignals
Th=1/(fPWM*2)/Delta;
T=Th;
flag=0;
x=zeros(1,length(t));

for i=1:1:(1/Delta * Zeit + 1)
if(flag==0)
x(i)=1;
if(i>T)
T=T+Th;
flag=1;
end

else
x(i)=0;
if(i>T)
T=T+Th;
flag=0;
end
end

end

% Berechnen des Ausgangssignals durch Faltung und Anpassen der Länge
y=conv(x,h);
y_schlecht=conv(x,h_schlecht);
y=y(1:length(t))*Delta;
y_schlecht=y_schlecht(1:length(t))*Delta;

% Plot der beiden Kurven
figure(13);
plot(t,y,t,y_schlecht)
legend('gute Näherung', 'schlechte Näherung')
xlabel('t in Sekunden')
ylabel('U in Volt')</pre>

[[Datei:step-Vergleich-tiefpässe-out.png|1000px]]

[[Datei:step-Vergleich-tiefpässe-in.png|1000px]]

Man erkennt deutlich, dass die Schwankungen eine Amplitude von ca. 0,00045 haben, was ja recht genau der Forderung von <math>{ U_0 \over 2N}={1 \over 2048 }\approx 0,000488</math> entspricht.
Die "schlechtere" Variante hat dabei im letztendlichen Signal keinen schlechteren Verlauf, aber benötigt eine längere Zeit, um den Gleichanteil zu erreichen.

== Aktiver Tiefpass vierter Ordnung mit einstellbarer Verstärkung und Dämpfung==

Der soeben besprochene Tiefpass erfüllt fast alle genannten Anforderungen. Die Geschwindigkeitsfrage ist nicht gut gelöst (im Beispiel ist <math>\omega_g = 166 {1\over s}</math>). Für schnellere Anwendungen ist ein Tiefpass höherer Ordnung hilfreich, weil die Grenzfrequenz dann nach oben verschoben werden kann.
Wenn man die Tendenz der Widerstandswerte des letzten Beispieles betrachtet(KOhms, MOhms), wäre für 3. Ordnung dementsprechend entweder ein noch kleinerer Widerstand (Ohms) oder ein noch größerer (GOhms) nötig.
Das eine wäre eine zu hohe Belastung für den Mikrocontroller, das andere ist problematisch wegen der Weiterverarbeitung.

Man könnte also beispielsweise hinter die letzte Schaltung noch einen aktiven Tiefpass schalten, der
# einen genügend hochohmigen Eingang hat, um das letzte Signal weiterzuverarbeiten und
# einen niederohmigen Ausgang hat, wodurch die Weitervarbeitung nach dem Tiefpass keinerlei Schwierigkeit mehr darstellt.

Nachteilig ist der erhöhte Stromverbrauch gegenüber der ersten, rein passiven Lösung, von Vorteil ist nicht nur die bessere Geschwindigkeit, sondern es ist auch eine Verstärkung gegenüber der Versorgung des Mikrocontrollers möglich.

=== Die zweite Schaltung mit aktivem Teil ===

[[Datei:aktiver-tiefpass-4o.png|800px]]

Der erste Teil, von <math>U_{PWM}</math> auf <math>U_{2}</math>, ist im Prinzip ja bereits berechnet. Der zweite Teil, <math>U_{a}</math> zu <math>U_{2}</math>, ist noch zu dimensionieren.
Dabei kann man bei dieser Schaltung eine Verstärkung <math>V_{0}=1+{R_A \over R_B}</math> einstellen. Die Verstärkung darf dabei nicht größer als 3 sein, sonst wird der Filter instabil!

Je nach Anforderung kann man eine Verstärkung über <math>V_{0}</math> oder eine Dämpfung über <math>\varepsilon</math> einstellen. Dabei gibt es jetzt 3 Fälle:
# <math>V_{0}= 1</math> und <math>\varepsilon=1:\;\ \;\;R_{x}</math>, <math>R_{B}</math> als Leerlauf und <math>R_{A}</math> Kurzschluss
# <math>V_{0}= 1</math> und <math>\varepsilon<1:\;\ \;\;R_x = {\varepsilon\over1-\varepsilon}R_1 </math>, <math>R_{B}</math> als Leerlauf und <math>R_{A}</math> Kurzschluss
# <math>V_{0}> 1</math> und <math>\varepsilon=1:\;\ \;\;R_x</math> als Leerlauf, mit <math>V_0 = 1 + {R_A \over R_{B}}</math> <math>R_{A}</math> und <math>R_{B}</math> im festen Verhältnis wählbar

=== Die Übertragungsfunktion ===

Der erste Teil der Schaltung hat wie oben besprochen folgende Übertragungsfunktion:

<math>G_1(s)=\frac{\varepsilon}{s^{2}\varepsilon R_{1}R_{2}C_{1}C_{2}+s \varepsilon \left(R_{1}C_{1}+R_{1}C_{2}+R_{2}C_{2}\right)+1}</math>

Der zweite Teil der Schaltung, ein sogenannter Sallen-Key Tiefpass zweiter Ordnung, hat folgende Übertragungsfunktion:

<math>G_2(s)={V_0 \over s^2 R_3C_3R_4C_4 + s[R_3C_3(1-V_0)+R_3C_4+R_4C_4]+1}</math>

Damit man die Gesamtübertragungsfunktion einfach bestimmen kann, muss der Ausgangswiderstand des ersten Teils deutlich kleiner sein als der Eingangswiderstand des zweiten Teils.
Denn dann kann die Übertragungsfunktion wie folgt bestimmt werden:

<math>G(s)=G_1(s)\cdot G_2(s)</math>

Deswegen werde ich die Widerstände für DC und bei der Frequenz <math>f_{PWM}</math> bestimmen.

<math>Z_{out, DC}=R_2 + R_x || R_1</math>

<math>Z_{in, DC}\rightarrow\infty</math>

Für den Gleichanteil ist also die Bedingung <math>Z_{in, DC} \gg Z_{out, DC}</math> erfüllt.

Für die Werte bei der PWM-Frequenz werde ich annehmen, dass der Impedanzwert der Kondensatoren bereits sehr klein geworden ist und somit kleiner als die verwendeten Widerstandswerte.

<math>Z_{out, AC}={1\over j \omega_{PWM} C_2}||(R_2 + ...)\lesssim{1\over j \omega_{PWM} C_2}</math>

<math>Z_{in, AC}=R_3+...\gtrsim R_3</math>

Durch die Bedingung <math>Z_{in} \gg Z_{out}</math> gilt dann:

<math>Z_{in, AC} \gtrsim R_3 \gg {1\over j \omega_{PWM} C_2} \gtrsim Z_{out, AC}</math>

Dementsprechend als einziges weiter zu beachten:

<math>R_3 \gg {1\over \left| j \omega_{PWM} C_2 \right|}</math>

Somit kann man guten Gewissens die Übertragungsfunktionen multiplizieren.

=== Aperiodischer Grenzfall beim Tiefpass 4. Ordnung ===

Durch Ausprobieren mit Matlab habe ich - nicht streng bewiesen sondern nur als Simulationsergebnis - herausgefunden, dass bei der folgenden Übertragungsfunktion <math>G(s)=G_1(s)\cdot G_2(s)</math> der aperiodische Grenzfall für <math>d\approx 0,8</math> erreicht ist.

<math>G(s)=G_1(s)\cdot G_2(s)={1\over {s^2 \over s_g^2 }+ {2s\over s_g}+1 }{1\over {s^2 \over s_g^2} + {2ds\over s_g}+1}</math>

Das m-File mit der Simulation ist unter Downloads zu finden, die Ergebnisse sind in den nächsten beiden Bildern veranschaulicht.

<pre>%% Ausprobieren der Dämpfung d bei einem Tiefpass 4. Ordnung,
% bei dem ein Teil ein Tiefpass zweiter Ordnung ist mit der
% Übertragungsfunktion G0 und beim zweiten Teil
% d = 0,6(überschwingen)...1(langsam) variiert

% Beispielhafte Grenzfrequenz, beliebig änderbar
sg=1;

% Übertragungsfunktion der ersten Schaltung - idealisiert natürlich
G0=tf(1,[1/sg^2 2/sg 1]);

% Einstellen verschiedener Werte für d, dabei ist das Ergebnis
% rausgekommen, dass ab d>=0,8 keine Überschinger mehr auftreten.

d=0.6;
G1=G0*tf(1,[1/sg^2 2*d/sg 1]);

d=0.7;
G2=G0*tf(1,[1/sg^2 2*d/sg 1]);

d=.75;
G2a=G0*tf(1,[1/sg^2 2*d/sg 1]);

d=0.8;
G3=G0*tf(1,[1/sg^2 2*d/sg 1]);

d=0.85;
G3a=G0*tf(1,[1/sg^2 2*d/sg 1]);

d=0.9;
G4=G0*tf(1,[1/sg^2 2*d/sg 1]);

d=1;
G5=G0*tf(1,[1/sg^2 2*d/sg 1]);

% Plot der Sprungantwort
figure(1);
step(G2a,G3,G3a);
legend('0.75','0,8','0,85')

%% Alternativer Plot mit mehr verschiedenen Dämpfungswerten
% figure(1);
% step(G1,G2,G2a,G3,G3a,G4,G5);
% legend('0,6','0,7','0.75','0,8','0,85','0,9', '1')
%
% figure(2);
% bode(G1,G2,G2a,G3,G3a,G4,G5);
% legend('0,6','0,7','0.75','0,8','0,85','0,9', '1')</pre>

[[Datei:aktiver-tiefpass-4o-Daempfung-d-0,8-out.png|1000px]]

[[Datei:aktiver-tiefpass-4o-Daempfung-d-0,8-in.png|1000px]]

=== Bestimmung der Grenzfrequenz und der Übertragungsfunktion ===

Das Vorgehen erfolgt fast analog zu obiger Berechnung, die einzige Änderung ist die Dämpfung <math>D_k = D_1 / k^4</math> wegen der höheren Ordnung.

<math>{U_0\over 2N}=\Delta U_{max}={ \sum_{k=0}^\infty {2 D_1 U_0 \over (2k+1)^5 \pi} }</math>

<math>D_1={\pi\over 4N}{1\over \sum_{k=0}^\infty {1 \over (2k+1)^5 } }\approx {\pi\over 1,0045\cdot 4N}\approx {0,79 \over N}</math>

<math>D_{g}\omega_{g}^4=\omega_{g}^4=D_1 \omega_1^4</math>

<math>\omega_{g}=s_g=\sqrt[4]{D_1 \omega_1^4}=\sqrt[4]{{0,79 \over N }\cdot \omega_{PWM}^4} = \omega_{PWM}\cdot\sqrt[4]{{0,79 \over N }}= \pi f_{Takt}\sqrt{12,64 \over N^5}</math>

Gleichsetzen der Übertragungsfunktionen:

<math>G_2(s)= {V_0 \over s^2 R_3C_3R_4C_4 + s[R_3C_3(1-V_0)+R_3C_4+R_4C_4]+1} \overset{!}{=}\frac{1}{\frac{s^{2}}{\omega_{g}^{2}}+0,8\cdot\frac{2s}{\omega_{g}}+1}</math>

Aus Koeffizientenvergleich erhält man folgende Gleichungen:

<math> R_{3}R_{4}C_{3}C_{4}=\frac{1}{s_{g}^{2}}\,\Rightarrow\, R_{4}=\frac{1}{s_{g}^{2} R_{3}C_{3}C_{4}}</math>

<math>R_{3}C_{3}\cdot(1-V_0)+ R_{3}C_{4}+R_{4}C_{4}=\frac{1,6}{s_{g}}</math>

<math>0= R_{3}^{2}\left(C_{3}\cdot(1-V_0)+C_{4}\right)-R_{3}\cdot\frac{1,6}{s_{g}}+\frac{1}{s_{g}^{2} C_{3}}</math>

<math>R_{3a,b}=\frac{\frac{1,6}{s_{g}}\pm\sqrt{\frac{4\cdot0,64}{s_{g}^{2}}-{4\over s_g^2}\frac{( C_{3}\cdot(1-V_0)+C_{4})}{ C_{3}}}}{2 (C_{3}(1-V_0)+C_{4})}=\frac{1\pm\sqrt{0,64-\frac{C_{3}(1-V_0)+C_{4}}{C_{3}}}}{ (C_{3}(1-V_0)+C_{4})s_{g}}</math>

mit der Diskriminante <math>D=0,64-{C_3\cdot(1-V_0) + C_4 \over C_3}</math>

Für die doppelte Lösung mit <math>D = 0</math> gilt: <math>C_3\cdot(V_0+d^2-1)=C_3\cdot(V_0-0,36)= C_4</math> und damit <math>C_3(1-V_0)+ C_4=0,64C_3</math>

Jetzt kann man beispielsweise <math>C_3</math> wählen und erhält dann <math> C_4=C_3\cdot(V_0-0,36)</math>, <math>R_3={1\over s_g d C_3}</math> und <math>R_4={1\over s_g^2R_3C_3C_4}</math>

Aufpassen muss man natürlich, dass man die Bedingung <math>R_3 \gg {1\over \left| j \omega_{PWM} C_2 \right|}</math> einhält. Diese Bedingung kann mit der Formel für R_3 auch umgeschrieben werden zu:

<math>{1 \over s_g C_3} \gg {1\over \omega_{PWM} C_2 }</math>

<math>{C_3} \ll {\omega_{PWM} C_2\over s_g }</math>

<math>C_3 \lesssim { \omega_{PWM} C_2 \over 10 s_g } = { C_2 \over 5} \sqrt[4]{N \over 12,64 }</math>

=== Zusammenfassung zur Anwendung der Ergebnisse ===

Als bekannte Größen werden benötigt:

<math>f_{Takt}</math>: Die Frequenz, mit der der Mikrocontroller läuft

<math>N</math>: Die Auflösung der PWM bzw. die Größe des entsprechenden Zählers

<math>\varepsilon</math> oder <math>V_0</math>: Falls ein kleinerer Ausgangspegel gewünscht ist, gilt <math>\varepsilon = {U_{out, max} \over U_0 }</math> und <math>V_0=1</math>, bei gleichem Pegel <math>\varepsilon =1</math> und <math>V_0=1</math> und bei höherem Pegel <math>\varepsilon =1</math> und <math>1<V_0<3</math>

Damit kann man sich die Grenzfrequenz <math>s_g = \pi f_{Takt}\sqrt[4]{12,64\over N^5}</math> berechnen.

Jetzt wählt man zwei Kondensatoren <math>C_1</math> und <math>C_2</math>, die im Wert möglichst weit/ein paar Zehnerpotenzen auseinanderliegen, weil <math>C_1 \gg C_2</math> gelten soll.
Jetzt kann man natürlich auch ein bisschen mit den Kondensatorwerten spielen, um auf bessere Widerstandswerte zu kommen.

Für die Widerstände gilt dann:

<math>R_{1}=\frac{1}{\varepsilon(C_{1}+C_{2})s_{g}}</math>

<math>R_{2}=\frac{1}{s_{g}^{2}\varepsilon R_{1}C_{1}C_{2}}</math>

Und für die weiteren Kondensatoren:

<math>{C_3} \lesssim {{ C_2\over 5} \sqrt[4]{N\over 12,64} }</math>

<math>{C_4} =C_3\cdot(V_0-0,36)</math>

Und für die weiteren Widerstände:

<math>R_{3}=\frac{1}{0,8\cdot C_{3} s_{g}}</math>

<math>R_{4}=\frac{1}{s_{g}^{2}R_{3}C_{3}C_{4}}</math>

Den gewünschten Ausgangspegel kann man noch über den Widerständ <math>R_x</math>, <math>R_A</math> und <math>R_B</math> einstellen. Falls keine Dämpfung gewünscht ist, also <math>\varepsilon=1</math>, kann man einfach <math>R_x</math> weglassen.
Falls keine Verstärkung gewünscht ist, also <math>V_0=1</math>, kann man <math>R_A</math> durch einen Kurzschluss und <math>R_B</math> durch einen Leerlauf ersetzen. Ansonsten gilt:

<math>R_x = {\varepsilon\over1-\varepsilon}R_1 </math>

<math>V_0 = 1 + \frac{R_A}{R_B}</math>

=== Ein weiteres Beispiel: Ausprobieren der Schaltung mit LTSpice ===

Ich werde wieder das vorherige Beispiel aufgreifen: <math>f_{Takt}=1MHz</math>, <math>\varepsilon=1</math>, <math>V_0=1</math> und <math>N=1024</math>, d. h. <math>s_g \approx 1022 {1 \over s}</math>.
Für die Kondensatoren soll gelten <math>C_1 = 100n</math> und <math>C_2 = 2,2n</math>.
Dann erhält man für die Widerstände <math>R_{1}=9,57k</math> und <math>R_{2}=455k</math>.

Für <math>{C_3}</math> erhält man <math>{C_3} \lesssim {{ 2,2n\over 5} \sqrt[4]{1024\over 12,64} }=1,32n</math>.

<math>{C_3} = 1n</math>

<math>{C_4} = 0,64n</math>

<math>{R_3}= \frac{1}{1n \cdot 0,8\cdot 1022}=1223k</math>

<math>{R_4}= \frac{1}{1n \cdot 0,64n 1022^2\cdot 1223k}=1223k</math>

Die deutliche Verbesserung bezüglich der Geschwindigkeit sieht man im folgenden Bild - das Simulationsergebnis der Transientenanalyse mit LT-Spice.
Die Zeit, bis sich der Endwert eingestellt hat, hat sich von über 40 ms auf ca. 10 ms verbessert.

Das Schematic zur Simulation steht unten als Download bereit.

[[Datei:transientenanalyse-tiefpässe.png|1000px]]

=== Realisierung der berechneten Werte ===

==== Betrachtung der Kondensatorwerte ====

Die ersten drei Kondensatoren sind ja frei wählbar. Hier dürfte sich also kein Problem ergeben.

Beim Kondensator <math>{C_4} = C_3 \cdot (V_0 - 0,36)</math> verhält es sich schon anders. <math>V_0</math> ist ja fest.
Deswegen ist es sinnvoll, den Paramter <math>d = 0,8</math> etwas größer zu wählen. Damit verzichtet man zwar auf etwas Geschwindigkeit, dafür erhält allerdings man einen Kondensatorwert für <math>C_4</math>, den man auch kaufen kann.

<math>{C_4} \ge C_3 \cdot (V_0 - d)</math> mit <math>d \ge 0,8</math>

<math>d = \sqrt{{C_4 \over C_3} +1 - V_0 }</math>

Für der Spezialfall <math>V_0=1</math> ergibt sich <math>{C_4} \approx C_3 \cdot 0,68</math> (2 Schritte darunter in der E12- bzw. 4 Schritte in der E24-Reihe) und damit für <math>d = 0,825</math>.

==== Betrachtung der Widerstandswerte ====

Mit dem neuen Werte für <math>d</math> müssen die Widerstände <math>R_3</math> und <math>R_4</math> neu berechnet werden.

Alle Widerstandswerte können entweder durch eine Parallelschaltung - berechnet z. B. mittels [http://www.heise.de/download/widerstand-ist-zwecklos-pointless-resistance-1161494.html Programm] - oder durch den nächsten bzw. nächstgrößeren Widerstandswert realisiert werden.
Der höhere Widerstandswert bedeutet einen höhere Zeitkonstante und damit einen niedrigere Grenzfrequenz. Damit wird man zwar etwas langsamer, ist aber bezüglich der Dämpfung des Ausgangssignals auf der sicheren Seite.

Zum Vergleichen der Schaltungen sind auch beispielhafte Realisierungen im LT-SPice-Schematic eingetragen. Die Ergebnisse werden nicht besonders stark verfälscht.

== Downloads ==

* [https://dl.dropbox.com/s/r6pucf2nuck16nn/rctp2o.m?dl=1 m-File zur Simulation der ersten Schaltung]
* [https://dl.dropbox.com/s/1uahc4telp5pew5/Daempfung___aperiodischer_Grenzfall___Ueberschwinger.m?dl=1 m-File zur Einstellung des Parameters d]
* [https://dl.dropbox.com/s/qhl0jwprh2hzyoq/Tiefpässe.asc?dl=1 LT-Spice Simulations-Schematic für beide Schaltungen]

[[Kategorie:Signalverarbeitung]]
[[Kategorie:Wettbewerb]]

Datei:Fourier-Taktung02.png

2013-01-05T15:20:45Z

Jonas k:

Datei:Fourier-Taktung05.png

2013-01-05T15:18:13Z

Jonas k: