Rišem shemo - miselni vzorec

[s54mtb]

Rišem shemo (prvzaprav "miselni vzorec").

Altium je odličen pripomoček, ko imaš koncept v glavi, podrobnosti pa še ne povsem dodelane....

shem.JPG

Za začetek bom preizkusl dva kanala, kasneje pa samo tisto "2" spremenim in shema otane 99% ista. Rutanje je pa tudi pri multichannel zelo učinkovito, ko uporabljaš "room"-e.

Realizacija enega dela vezja je že...

shem1.JPG

Preizkus osnovne ideje... na 25V se doda 5V iz DAC-a, tako da se izhod nastavlja med 25 in 30V.

shem3.JPG

Element, okrog katerega se vrti vse skupaj je pa tole:
https://eu.mouser.com/datasheet/2/308/M ... 811553.pdf

[VolkD]

En del vezja razumem, simulacijo tudi. Miselnega vzorca pa ne, ker nekako ne dojamem kaj naj bi ta tvoja ideja sploh bila. Kaj več boš moral povedati, da te bomo lahko dohajali.

Room-i pri enem samem vezju, ki ga človek riše so čista mora in jih je najbolje takoj pobrisati. Ko imaš pa več sklopov je tako kot bi ti nekdo odprl vrata v nebeške sobane. Aja room

[s54mtb]

En del vezja razumem, simulacijo tudi. Miselnega vzorca pa ne, ker nekako ne dojamem kaj naj bi ta tvoja ideja sploh bila. Kaj več boš moral povedati, da te bomo lahko dohajali.

Room-i pri enem samem vezju, ki ga človek riše so čista mora in jih je najbolje takoj pobrisati. Ko imaš pa več sklopov je tako kot bi ti nekdo odprl vrata v nebeške sobane. Aja room

OK, Pa loči iz "Kaj trenutno počnem" v ločeno temo, pa bom bolj podrobno opisal.

[VolkD]

OK, Pa loči iz "Kaj trenutno počnem" v ločeno temo, pa bom bolj podrobno opisal.

Done!

[s54mtb]

OK. Najprej malo ozadja.

Imam fotodiodo, ki je sestavljena iz 18980 posameznih miniaturnih fotodiod na čipu velikosti 6x6mm. Del tega polja fotodiod je prikazan na shemi:

sipm-sch.JPG

Ta struktura se uporablja za zaznavanje zelo šibkih svetlobnih pulzov, praktično od posameznega fotona naprej, torej ima enako funkcijo kot fotopomnoževalka (od tod tudi ime SiPM ali Silicon Photo Multiplier), le da so prednosti več kot očitne: velikost, napajanje, cena, ... izhodni signal pa so tudi tu elektroni.

Iz gornje sheme se vidi, da ne gre le za fotodiode, ampak ima tudi vsaka v serijo upor in kapacitivni sklop na skupno elektrodo. Ta omogoča zajemanje hitrih odzivov, saj lahko dobimo na tem (hitrem) izhodu signale s časi prehoda (rise time) 300ps, ki so dolgi 600ps.

SiPM ima kot vsaka dioda svoje (diodne) lastnosti. Pri napajanju SiPM je potrebno prekoračiti max. zaporno napetost (breakdown voltage) za nekaj voltov. Osnovna shema napajanja je sicer preprosta:

sipm-napajanje.JPG

ali pa takole:

sipm-napajanje2.JPG

Razlika je v tem, ali želimo boljši signal na hitrem izhodu ali lepši odziv.

Signal iz SiPM je potrebno ojačati. To naredimo s transimpedančnim ojačevalnikom (TIA):

tia.JPG

Uporabno je tudi, če imamo na izhodu še peak detektor, ko opazujemo nek hiter/redek svetlobni pojav in imamo počasnejši ADC.

Več o vsem skupaj je tule:
https://www.onsemi.com/pub/Collateral/AND9782-D.PDF

Te fotodiode se dobijo na Mouserju:
https://eu.mouser.com/ProductDetail/ON- ... fS6g%3D%3D

Kar nekaj zabavnih poskusov se da izvesti že samo z eno, z dvema pa še marsikaj zanimivega s področja malo manj znane fizike.

[s54mtb]

Iz datasheeta za MICROFC-60035-SMT-TR1 lahko vidimo, da ima Vbr med 24,2V in 24,7V. Priporočljivo napajanje preko te napetosti je med 1 in 5V, kar pomeni, da rabimo napetostni vir med 25 in 30V z izhodnim tokom, ki ne sme preseči 20mA.

V končni aplikaciji je pomembno, da naša SiPM zazna (pobere) čimveč fotonov in da dobimo dovolj signala, ki se ne bo "valjal v šumu". To opisujeta naslednji dve karakteristiki

pde.JPG

resp.JPG

Oboje je odvisno od valovne dolžine in napetosti na diodi.

Da pa stvari niso preveč enostavne, je Vbr odvisna od temperature s faktorjem 21.5mV/°C. To je potrebno kompenzirati pri izbrani napajalni napetosti, ker je vpliv relativno velik.

[s54mtb]

Zdaj pa shema...

za osnovno napajanje SiPM rabimo en DAC, ki ga krmilimo npr. preko I2C (da bo manj povezav, pa še hitrosti ne rabimo velike) in ima ven speljano referenco. Ker je izbira velika, se ne obremenjujem s podrobnostmi, ampak narišem škatlico (Place->Sheet symbol):

sheetsym.JPG

Simbolu dodam designator (DAC) in porte, za katere že vem, da jih bom zagotovo imel:

fnx.JPG

Ime datoteke lahko definiram, ali pa to storim kasneje:

da.JPG

Zdaj lahko zgeneriram shematski list na osnovi tega (desnoklik v zeleni simbol in Sheet symbol actions -> Create sheet from sheet symbol). Altium zgenerira nov shemtaski list in mu doda porte, ki sem jih uporabil.

[s54mtb]

To je sicer stvar okusa in načina risanja shem... jaz pogosto uporabljam harness pri povezavah, kjer so signali v isti skupini in imajo vnaprej določena imena, npr. I2C, SPI in podobno. To je potem veliko lepše povezovat, sploh ker se da tudi znotraj harnessa postaviti harness (npr. imamo harness "Serial ports", znotraj pa 3 serijske porte v treh harnessih plus še npr, napajanje in kak drug signal... in podobno).

harness.JPG

Najprej postaimo harness connector (P H C) in mu določimo signale. Panel Properties, entries, Add. Opazimo tudi, da je port spremenil barvo in postal moder namesto rumen, kar pomeni, da je priklopljen na harness.

[s54mtb]

Naslednja stvar je multichannel shema. Ker sem se odločil, da bom v svojem vezju uporabil več SiPM diod, moram vsako posebej napajat s svojim napajalnim vezjem. Lahko bi sicer uporabil le eno in z njim napajal vse. Odločil sem se, da bo imela vsaka svoj napajlni kanal, saj to omogoča več fleksibilnosti. Vmes sem tudi našel en primeren DAC: AD5692RACPZ. Ta ima še signal LDAC, ki ga dodam na shemo in na simbol.

Ker imam multichannel vezje, na vrhnji shemi popravim opise in designator tako, da ponazarjajo, kaj je skupen signal in kaj je ločeno znotraj kanalov.

repeat.JPG

Najprej designator: Repeat(DAC,1,2) pomeni isto, kot bi narisal dva DAC simbola z designatorjema DAC1 in DAC2. Prvi parameter v "Repeat" pomeni nespšremnljivi del designatorja (DAC), drugi parameter je številka, s katero se začne ponavljanje, tretji parameter pa število kanalov.

Ker sta I2C in napajanje5V enaka za vse kanale, jih pustim tako kot so.

Izhode iz DAC in njihovih referenc + signal LDAC pa želim ločiti, zato jim dodam "Repeat" brez ostalih parametrov.

Na shemi opazimo še nekaj: vsak kanal ima svojo shemo, saj ima vsak element na shemi svoj designator, ki ustreza posameznemu kanalu:

mch-sch.JPG

Tule je ena čarobna bližnjica: Ctrl-L. Pokaže se "board level annotate" tabela, kjer so prikazanio vsi elementi iz vseh multichannel shem in lahko določimo, kako se bodo designatorji generiral. Jaz uporabljam kar "flat", tako da je na koncu na celi tiskanini lepo po vrsti (R1, R2, R3, IC1, Ic2, Ic3, ...)

[s54mtb]

Room-i pri enem samem vezju, ki ga človek riše so čista mora in jih je najbolje takoj pobrisati.

Zakaj bi brisal, če lahko izklopiš generiranje ?

Shortcut: C O (Project-Options), Zavihek "Class generation":

po.JPG

Odstraniš kljukico pri "Generate rooms".

[VolkD]

Zakaj bi brisal, če lahko izklopiš generiranje ?

Ker se na to spomnim vedno, ko je že zgenerirano in se potem ene 3 minute čudim zakaj je vse zeleno