Effektives Layout für Gainclone mit LM3875

Hi,

ich möchte meine Lautsprecher aktivieren und zu diesem Zweck intern einen kleinen
Chipamp einbauen. Dazu habe ich mir einen Gainclone mit LM3875 ausgesucht, sowie
einen passenden Bausatz.

Als Vorlage habe ich mir den Amp3875 ausgesucht den es als Bausatz für 35 Euro gibt:



www.amp-yourself.de
oder
http://stiftsbogtrykkeriet.dk/~mcs/LM3875/index.html



Der Aufbau ist einfach, die Platine ist mit 10 x 5 cm relativ klein und das Netzteil ist
gleich mit drauf. Es muss also nur noch ein Trafo angeschlossen werden und fertig ist
die Laube.

Als "HiDiyer" kauft man aber nicht einfach einen Bausatz, sondern nur die Teile und
macht sich den Rest selbst und natürlich besser. Deshalb habe ich das Layout erneuert
mit folgenden Zielpunkten:

- Das fertige Modul sollte so klein wie möglich sein, die Fläche der Platine sollte um
mindestens 50% schrumpfen. Dazu dürfen die Bauteile in die Höhe gehen, also aufrecht
montiert sein.

- Die Verbindungen (Leiterbahnen) sollten sich nur auf der Rückseite befinden, das Layout
also einseitig sein. Dabei muss es ohne Brücken auskommen und den Chip mit der
Rückseite zum Rand belassen.

- Die einseitigen Verbindungen sollten so kurz und so einfach angelegt sein, dass man
die meisten Verbindungen ohne Leiterbahnen, als durch direktes Verbinden der über-
stehenden Beinchen auf der Rückseite realisieren kann. Also eine reine Freiverdrahtung
auf einem simplen gelochten Brettchen sollte möglich sein.

- Falls man die Teile doch auf kupferne Leitbahnen löten will, muss es möglich sein
diese auch ohne Ätzen zu erstellen, indem eine vollständig mit Kupfer bezogene Platine
durch Ritzen oder Schleifen in einfache Bereiche unterteilt wird.

- Um zum Schluß sollte das Ganze auch noch halbwegs ansprechend aussehen, also
ein gewisses Mindestmaß an Ästhetik aufweisen.

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Um es kurz zu machen: Ich habe das Redesign zwar komplett erstellt, mich dann
aber doch für einen anderen Amp entschieden. Trotzdem wollte ich meine Überlegungen
und die Resultate hier zeigen, dann ist es vielleicht und wenigstens anderen nützlich.
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Das umgesetzte Layout des Bausatzes, sprich dessen Platine, untersuche ich
garnicht erst sonderlich, sondern fange mit dem ursprünglichen Schaltplan an:



Für eine technische Interpretation fehlt mir das Fachwissen, aber eine logische
und strukturelle Vorgehensweise fällt mir leicht. Prinzipiell fasse ich zuerst alles
zusammen was irgendwie systematisch ist. So sind im oberen Teil der Schaltung
je zwei Kondensatoren parallel zueinander und parallel zur Versorgungsspannung.
Das trifft auch auf die Kondensatoren im Netzteil zu, weshalb hier eigentlich drei
Kondensatoren parallel zueinander liegen.
Die fünf Anschlüsse die vom LM3875 verwendet werden, weisen in Reihenfolge oder
Lage kein System auf und werden deshalb zuerst mal räumlich aufgelöst. Dadurch
wird die Schaltung etwas übersichtlicher und gewinnt an Struktur.



Im nächsten Schritt löse ich nun auch die Anschlüsse auf, denn, abgesehen davon
das sie am Rand stehen sollten und je 2 bzw. 3 Kontakte zusammenfassen, haben
auch sie keinen systematischen Bezug zur Schaltung.
Der Gleichrichter, also die vier Dioden im Netzteil, können sich danach dem parallen
System der Kondensatoren anschliessen. Und zum Schluß wird die Masse zu einer
zentralen Achse die gleichzeitig die Trennung zwischen struktureller Ordnung und
Unordnung darstellt.



Die Schaltung nach vollständiger logischer Aufschlüsselung. Systematisch einfacher
geht es nicht, denn hier sind keinerlei Verbindungsleitungen mehr nötig. Die Bauteile
schliessen unmittelbar an weitere Bauteile oder Kontakte an, sodass sich durchgängige
Stränge aus Bauteilketten bilden. Der bestmögliche Ansatz für eine räumliche
"Punkt zu Punkt"-Verdrahtung.



Hier die virtuelle Umsetzung dieser aufgeschlüsselten Schaltung. Die Masse habe
ich als Basisplatte verwendet, das Netzteil ist symmetrisch und die beiden Stränge
hängen direkt senkrecht am Chip. Die Kontaktpunkte für die Ein- und Ausgänge
sowie die Stromversorgung sind natürlich vorhanden, aber nicht dargestellt.

Im folgenden habe ich diese "Logik" dann wieder auf eine 2-dimensionale
Struktur umgesetzt wobei ich solange ganz langsam und mit Bedacht wieder
Abstände und damit auch Leitung eingesetzt habe, bis sich sämtliche Vorgaben
auf kleinstmöglichen Raum realisieren liessen. Das Trägerbrettchen ist am
Ende nur noch 42 x 56 mm groß und damit um mehr als 50% geschrumpft,
also ungefähr Streichholzschachtel - nur höher.



Hier die Bauteile und ihre Lage. Größe: 42 x 56 mm, immer von oben auf
die Bauteile gesehen. Die Anschlüsse für Rein/Raus/Power sind nur Löcher im
Träger, am Besten werden hier gleich die Anschlusskabel eingelötet. Dieses
Bild könnte man ausdrucken und direkt auf einen geeigneten Träger kleben,
Löcher bohren, Bauteile reinstecken und dann rückseitig frei verdrahten.




Das sind die Verbindungen die gelegt werden müssen. Die Platine ist so klein,
dass fast alle Verbindungen direkt mit den überstehenden Beinchen der Bauteile
gelegt werden können. Trotzdem sind die Wege denkbar kurz.




Bedeutend klarer als die Verbindungen sind die Flächen. Hier sehen wir die
Zehn Flächen die minimal nötig sind. Die Größte in der Mitte ist die Masse.



Die Flächen alleine. Um ohne ätzen eine lötbare Platien zu bekommen kann
man eine Platine verwenden die komplett mit Kupfer bezogen ist. Entlang der
roten Linien wird das Kupfer dann mit den Messer getrennt oder mit einem
geeigneten Werkzeug eine Rille gezogen.



Und so könnte das am Ende dann aussehen. Mehr als diese virtuelle Simulation
wird es von mir nicht geben, weil ich, wie gesagt, doch einen anderen Amp
einsetzen werden. Trotzdem habe ich das noch zuende gemacht weil es soviel
Spaß machte. Meine Vorgaben habe ich alle erfüllt, vielleicht kann es jemand
gebrauchen.

Natürlich, ich muss es erwähnen: Es gibt keine Garantie dafür, dass diese
Umsetzung fehlerfrei ist und praktisch auf Anhieb funktionieren würde.
Wer damit was machen will, sollte allles genau prüfen, gelle?

Grüße, Stephan Stoske

Hi,

mein Job ist die visuelle Kommunikation, das bezieht sich so ziemlich auf alles. Ob DTP oder
3D-Animation, ob Konzeption oder Design, Modellbau oder Fotografie, Programmierung oder
industrielle EBV, was auch immer gewünscht ist. Das mache ich ohne Unterlass für mich privat
genauso wie für viele kleine und große Kunden seit 79. Diesbezüglich bin ich also einer der
ganz alten Säcke

Die Bilder die man hier von mir im Forum sieht, egal ob Elektronik oder Boxen, sind alle rein
privat. Genaugenommen bin ich auch nur dadurch zum Boxenbau gekommen, denn nur die haarkleine
Simulation aller Schritte vorher versetzt mich überhaupt erst in diese Lage.

Grüße, Stephan Stoske