1 GHz Power Rail Probe

Abstract

Työn tarkoituksena oli suunnitella edullinen oskilloskoopin anturi korkeataajuuksisten häiriöiden mittaukseen tasajännitelähteistä. Työssä käydään läpi suunnitteluprosessi ja kytkentäkaaviot esitetylle ratkaisulle, jonka kokoonpanon voi tehdä elektroniikan harrastaja, jolla on riittävät taidot pintaliitoskomponenttien juottamiseen.

Projekti suoritettiin tekemällä katsaus olemassa olevista kaupallisista ratkaisuista sekä harrastelijoiden projekteista, simuloimalla elektroninen kytkentä ja vertaamalla sitä kaupallisten tuotteiden datalehtiin. Simuloidusta kytkennästä suunniteltiin piirilevy, jonka toiminta varmistettiin vertaamalla mittaustuloksia simulaatioiden tuloksiin.

Projektin tuloksena valmistettiin toimiva prototyyppi. Prototyypin ominaisuudet todettiin mittauksilla kaupallisia tuotteita vastaaviksi.

Suunnitellusta anturista on merkittävää hyötyä esimerkiksi hakkuriteholähteiden sekä piirilevyjen tehonjakoverkkojen suunnittelussa ja vianetsinnässä. Esitelty ratkaisu voidaan valmistaa pienellä murto-osalla kaupallisten tuotteiden hinnasta. Jatkotutkimuksia voitaisiin tehdä joidenkin kaupallisista tuotteista löytyvien käyttömukavuutta parantavien ominaisuuksien lisäämiseksi.

The goal of this thesis project was to design an inexpensive instrument for measuring very high frequency disturbances in electronic power supplies. The design process and schematic diagrams are provided for the proposed solution, which can be built by a hobbyist with suitable skills with soldering surface mount electronic components.

The project was carried out by making research of existing similar products and hobbyist projects, constructing a simulation of the electronic circuit, and verifying the results against the documents provided by commercial manufacturers. The simulated circuit was then prototyped on a printed circuit board and the circuit was measured to perform as the simulation.

A fully working prototype was produced at the end of the project. The prototype was verified to have similar performance to commercial alternatives.

The designed instrument can greatly aid the engineer when designing or debugging switch mode power supplies or power distribution networks of digital systems. The proposed solution can be manufactured for a tiny fraction of the cost of commercial alternatives. Further study could be done to add some of the missing quality-of-life features the commercial products offer.