Kenntnisse über Steck- und Prototypplatinen für einen reibungslosen Projektstart

Im finsteren Zeitalter - vor der Massenverfügbarkeit von Computern und Schaltungssimulationssoftware - gingen Elektronikentwickler vom Zeichenbrett zur Testschaltung aus Einzeldrähten und Bauteilen auf Holzbrettern, um die Performance einer Schaltung zu testen. Auch heute noch gibt es trotz Spice-Simulation und ihrer Varianten einige Schaltungen, die man als Prototyp aufbauen muss. Spice sagt Ihnen zum Beispiel nicht, wie eine Audioschaltung klingt, also müssen Sie sie mit einer Testschaltung nachbauen.

In meiner Jugend wurde eine Testschaltung auf einem Brett, vielleicht sogar einem Schneidebrett aus der Küche, nachgebaut (Abbildung 1).

Abbildung 1: Ein Beispiel für eine Prototyp-Testschaltung auf einem Küchenbrett aus der Vergangenheit. Die Bauteile wurden auf das Holzbrett geschraubt und Nägel dienten als Verbindungspunkte. (Bildquelle: Bud Industries)

Zum Glück können wir Muttis Schneidebrettchen entbehren und entweder lötfreie Steckplatinen oder Prototyp-Leiterplatten verwenden. Ein gutes Beispiel für eine lötfreie Steckplatine ist die BB-32621 von Bud Industries, die 3,2 Zoll x 2,08 Zoll (ca. 8,1 cm x 5.3 cm) misst. (Abbildung 2).

Abbildung 2: Die BB-32621 ist ein Beispiel für eine kleine lötfreie Steckplatine. (Bildquelle: Bud Industries)

Die Platine besteht aus vier horizontalen Stromleisten, die über die gesamte Länge der Platine verlaufen, um die positive Stromversorgung (+) und die negative Stromversorgung oder Masse (-) zu verteilen. Kürzere, vertikale Kontaktstreifen verlaufen über die gesamte Breite des Boards. Dies sind Verbindungspunkte für Komponenten. Ein zentraler Kanal mit einer Breite, die für die meisten durchkontaktierbaren ICs geeignet ist, trennt die Busse der Verbindungspunkte (Abbildung 3).

Abbildung 3: Eine Innenansicht der BB-32621 zeigt die Anordnung der Versorgungsleitungen und der Verbindungsleitungen. (Bildquelle: Bud Industries)

Der Lochabstand auf der Steckplatine beträgt 0,1 Zoll (2,54 Millimeter (mm)), was den Pinabständen der meisten durchkontaktierbaren ICs entspricht. Die lötfreie Klemmleiste verfügt über 400 mögliche Anschlusspunkte - 300 für Komponentenanschlüsse und 100 für die Stromversorgung. ICs werden horizontal über den zentralen Kanälen angeordnet (Abbildung 4).

Abbildung 4: Eine einfache 555-Timer-Schaltung und das entsprechende Steckplatinenlayout. (Bildquelle: Bud Industries)

Angesichts der Tatsache, dass durchkontaktierbare ICs langsam verschwinden und oberflächenmontierte Bauteile (SMD) zur Norm werden, benötigen Sie möglicherweise einen Sockeladapter, um einen SMD-Baustein mit einer lötfreien Steckplatine zu verbinden. Der PA-SOD3SM18-16 von Logical Systems Inc. ist ein Beispiel für einen SMD-zu-DIP-Gehäuseadapter (Abbildung 5).

Abbildung 5: Der PA-SOD3SM18-16 passt einen SOIC-IC an ein 16-poliges DIP-Gehäuse mit 0,1 Zoll Pinabstand an, das für eine lötfreie Steckplatine geeignet ist. (Bildquelle: Logical Systems Inc.)

Für größere Projekte können Sie lötfreie Steckplatinen wie die 340-002-1 von Digilent Inc. verwenden, eine rahmenmontierte 9,06 Zoll x 6,89 Zoll (230 mm x 175 mm ) große Steckplatine (Abbildung 6).

Abbildung 6: Die 340-002-1 ist ein größere, auf einem Stahlrahmen montierte, lötfreie Steckplatine für größere Projekte. (Bildquelle: Digilent Inc.)

Die 340-002-1 ist eine zusammengesetzte Steckplatine mit drei 630-poligen Klemmleisten und fünf 100-poligen Verteilerleisten, die alle auf einer Stahlplatte montiert sind. Für Versorgungs- und Erdungsanschlüsse sind vier Anschlussklemmen vorhanden.

Diese lötfreien Steckplatinen eignen sich ideal für Ausbildungsprojekte und Niederfrequenzschaltungen. Aufgrund der großen parasitären Induktivität und Kapazität, die durch die großen Leiterbahnen verursacht werden, eignen sie sich nicht für Hochfrequenzschaltungen oder digitale Schaltungen mit schnellen Übertragungszeiten. Diese Art von Projekten lässt sich am besten auf Prototypplatinen wie der EXN-23404-PCB von Bud Industries (Abbildung 7) realisieren.

Abbildung 7: Die Abbildung zeigt eine typische Platine für Prototypen, bei der die Bauteile auf das Lochraster der Leiterplatte gelötet werden. (Bildquelle: Bud Industries)

Diese Prototypplatine misst 4,02 Zoll x 3,87 Zoll (102,1 mm x 98,3 mm) und besteht aus FR4-Epoxidglas mit einer Dicke von 0,063 Zoll (1,6 mm). Sie verfügt über ein plattiertes, durchkontaktierbares Raster mit 0,051 Zoll (1,3 mm) durchmessenden Löchen mit 0,1 Zoll (2,54 mm) Mittenabständen. Diese Art von Prototypenplatine minimiert die Streureaktanz, und die Verdrahtung kann aufgrund der Nähe der Löcher sehr kurz sein. Masseflächen können durch das Auflöten von Kupferfolie auf ausgewählte Bereiche der Leiterplatte hergestellt werden. Wie bei den lötfreien Steckplatinen können oberflächenmontierbare ICs mit Hilfe von Adaptern hinzugefügt werden, die die ICs an das 0,1-Zoll-Lochmuster anpassen.

Fazit

Es wurden einige einfache und gängige Methoden zur Erstellung von Schaltungsprototypen vorgestellt. Sie sind sicherlich einfacher zu handhaben als das Erstellen und Herstellen eines Leiterplattenlayouts und können sehr hilfreich sein, um etwas über Ihre Schaltung zu lernen. Dennoch müssen Sie sich ihrer Grenzen bewusst sein.