MuonPi HAT Version V3.1

Hier geht es um die Hardware der Detektoren
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hgz
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MuonPi HAT Version V3.1

Post by hgz »

Die neue Version des MuonPi HAT-Boards wird in den nächsten Tagen ausgeliefert und anschließend bestückt und getestet werden. Nach dem größeren Versionssprung von V2 auf V3 ist im Juli die erste Prototypenserie V3.0 nach Tests in einigen Punkten durch diverse Mängel im Design aufgefallen. Diese sind mit der neuen Auflage V3.1 nun beseitigt worden.
Die Änderungen im Überblick:
  1. Shutdown-Pin (Pin 4) des DC/DC-Controllers U502 (LM2733Y) ist nun korrekterweise mit VIN (Pin 5) verbunden, statt mit GND. Dies führte bei V3.0 zu einer dauerhaften Deaktivierung des Chips und es wurde keine Biasspannung an den SiPM geliefert. Ein einfacher Workaround, nämlich das Hochbiegen von Pin 5 und Verbinden mit dem Nachbarpin 4 funktionierte aber einwandfrei.
  2. Die in V3.0 fehlplatzierte Drossel L501 verhinderte die effektive Glättung der zerhackten Ausgangsspannung des DC/DC-Wandlers. Die Drossel ist nun richtigerweise hinter den Glättungskondensator C501 gewandert.
  3. Ein großes Problem aller Board-Layouts bis einschließlich V3.0 ist bei Tests mit zwei Detektoren deutlich geworden: Der Output des Diskriminators von Kanal 2 (3.3V CMOS, 100ns Länge) lief als Leiterbahn im ersten Innenlayer direkt unter dem Komparator-IC U2 entlang und induzierte dadurch immer dann in Kanal 1 ein Signal, wenn Kanal 2 auslöste. Das aggressive Signal EVT_XOR ist in V3.0 etwas näher an den sensitiven Komparatoreingang herangerutscht, so dass das Problem hier erst erkannt wurde. Folgende Abhilfe wurde geschaffen: Die Innenlayer 1 und 4 (die PCB hat insgesamt 6 Layer) wurden mit den Innenlayern 2 und 3 vertauscht, so dass nun die möglichst durchgängigen GND und VCC-Layer (1 und 4) als Abschirmung zwischen den Außenlayern (Top,Bot) und den inneren Signallayern (2,3) fungieren. Zusätzlich sind die aggressiven Signale EVT_XOR und EVT_AND so verlegt worden, dass keine Abstrahlung mehr über Lücken oder Löcher (z.B. durch den freistehenden Bereich um Vias) möglich ist. Alle steilflankigen Digitalsignale, wie EVT_XOR, EVT_AND und TIME_MEAS_N sind mit zusätzlichen Serienterminierungswiderständen an der Sendeseite ausgestattet worden, um die Signal (oder besser Flanken)-integrität beim Routen über längere Strecken der PCB zu bewahren.
  4. Platz für 0R-Widerstände (R115/R215) zum Überbrücken der Polaritäts-Switches wurde vorgesehen. Dies soll eine einfache Bestückungsvariante bieten, falls keine Polaritätsumschaltung erforderlich ist. In diesem Fall ist der Eingang mit einem Signal fester Polarität zu belegen und zwar negative Pulse (U100/U200 bestückt) oder positive Pulse (U100/U200 + GG-Netwzwerk unbestückt).

    Zum Design V3.1 in EasyEDA gehts hier: https://easyeda.com/hgzaunick/cosmic_sh ... _copy_copy.

    Weitere Updates werden in Kürze hier folgen, wenn die PCB bestückt und vollständig getestet wurde.

    cu
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hgz
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Re: MuonPi HAT Version V3.1

Post by hgz »

Erfolgsmeldung!
Heute haben wir endlich das erste bestückte Board der MuonPi PCB V3.1 in Betrieb genommen und getestet. Alle Funktionalitäten sind einwandfrei und die Fehler aus V3.0 (s. letzter Post) offenbar behoben. Es sind insgesamt 75 PCBs der Version 3.1 geliefert worden. Ausreichend, um genügend Interessenten diese in Bastelkits oder bestückten Exemplaren zur Verfügung zu stellen. Erste Bilder des in Betrieb genommenen MuonPi-HATs sind angehängt.
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hgz
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