Wymagane usztywnienie Super Duper Vdd na zegarze 555, jaki jest najlepszy sposób?

Używam timera 555 dla czujnika / licznika częstotliwości (16 bitów).

Działa poprzez zliczanie liczby impulsów odczytanych w czasie próbkowania 125 ms ustawionym przez zegar 555; resetuje i powtarza ...

Korzystam z timera w trybie operacyjnym.

• TH (wysoki czas impulsu) to sygnał WŁĄCZENIA próbkowania.

  Ten czas jest ustawiany i przycinany (zakres regulacji +/- 5%) z wysokiej jakości POT.

• Opadające zbocze TL (niski impuls czasowy) inicjuje odczyt zapadki danych -> następnie operację zerowania licznika

Teraz mam go na desce do chleba. Wykonuję płytkę drukowaną do ostatecznego projektu i chcę rozwiązać następujący problem dotyczący konstrukcji płytki drukowanej.

Oto problem:

Zmierzona częstotliwość nie jest bardzo stabilna (+/- ~ 3 Hz przy 25 kHz) i jej ustalenie zajmuje trochę czasu.

Myślę, że dzieje się tak, ponieważ na czas próbkowania wpływa hałas na szynie Vdd. Mam odsprzęgające czapki na wszystkich układach scalonych, ale są one na płycie chlebowej, więc można się tego spodziewać. W przypadku układu PCB chcę się upewnić, że zegar 555 jest na stałym napięciu 5 V, a wyjście przetwornika DCDC jest stabilne.

Oto kilka pomysłów, jak to zrobić.

1. Użyj regulatora op-rail i odniesienia 4v7, aby regulować Timer Vdd @ 4v7
2. Użyj koralików ferrytowych, aby oddzielić od siebie Timer i wszystkie inne układy scalone.
3. Użyj osobnego konwertera DCDC dla timera.
4. Użyj regulatora liniowego IC dla timera Vdd.

Który z nich byłby najlepszą praktyką dla zapewnienia stałej wartości Vdd timera?

Zmierzona krótkoterminowa stabilność wynosi około +/- 0,01%, co nie jest złe dla nieskompensowanego timera RC.

Można to poprawić, stosując rezystory i kondensatory o niskiej temperaturze w obwodzie rozrządu, np. Omijając styk 5 z masą, izolując obwód termicznie i elektrycznie, w ekstremalnym stopniu kontrolując temperaturę w piekarniku, zasilając go z akumulatora za pomocą ultra-cichy liniowy regulator i stopień mnożnika pojemności oraz z wykorzystaniem optoizolacji na wyjściach.

Ale to po prostu głupie. Użyj kryształu, są tanie, a rzędy wielkości lepsze. Na przykład kryształ 100 kHz , oscylator ( 74HCU04 + kilka rezystorów + ograniczniki obciążenia) i dzielenie przez cztery (np. 74HC74). Tolerancja (dokładność bezwzględna) tego konkretnego połączonego kryształu wynosi +/- 30 ppm lub około 0,75 Hz w 25 kHz. Stabilność krótkoterminowa znów będzie znacznie lepsza.

Istnieją również programowalne produkty oscylatorów, które możesz zamówić, może być jeden w przydatnym zakresie dla Ciebie.

Nie sądzę, abyś kiedykolwiek uzyskał pożądaną dokładność i stabilność z zegarem 555. Szerokość impulsu zależy od wartości rezystorów i kondensatora, a wartości tych elementów będą zmieniać się wraz z temperaturą i upływem czasu.

Dla dokładnego czasu trwania impulsu powinieneś patrzeć na kryształowy oscylator z cyfrowym licznikiem, aby wygenerować pożądany puls.

Chociaż mam wiele miłych wspomnień z korzystania z timera 555, niestety, niewiarygodnie tanie mikrokontrolery z kryształem są obecnie prawie zawsze lepszym wyborem dla timerów.

Seria PIC16 ma kilka członków, które mają bardzo szeroki zakres napięcia (3,3-18 V +) i są dostępne za dolara i na zmianę.

To raczej konkluzja niż rozwiązanie ...

Nie miałem wystarczająco dużo czasu, aby zaprojektować nowy obwód za pomocą kryształu, więc zrobiłem płytkę z następującymi zmianami, aby spróbować ją ulepszyć:

1. wyższa precyzja, stabilne termicznie wieczka. Ustawiłem 2 równolegle, próbując uczynić pojemność bardziej stabilną. Gdy jeden kondensator tonie / źródła więcej prądu, nagrzewa się, powodując spadek jego pojemności ... co powoduje, że drugi kondensator tonie / źródło więcej prądu. Więc dzieje się trochę regulacji. Nie zawsze tak jest w przypadku kondensatorów ceramicznych, których wcześniej używałem.

2. rezystory o wyższej precyzji dla obwodu RC. Użyłem tolerancji 1% zamiast 1%. Mieli także 4x stabilność temperaturową.

3. Regulator napięcia 4 V dla timera 555. To izoluje szynę napięciową 555 od reszty elementów cyfrowych 100 razy (regulacja liniowa 1%).

4. Użyto puli 5k zamiast 20k, aby skrócić czas impulsu. Zmniejsza błąd spowodowany niestabilnością doniczki.

5. Buforowane wyjście dla sygnału impulsowego timera 555. Użyłem LT1630 do uruchomienia impulsu taktowania do wszystkich bramek, więc układ scalony timera nie napędzał żadnego prądu. Wejścia bramki mogą oddziaływać ze sobą, jeśli napęd wejściowy nie ma wystarczająco niskiej impedancji. Mam ~ 7 wejść bramek podłączonych do impulsu taktowania, więc chciałem zagwarantować silny sygnał.

Wynik: mam około ~ .04% dokładności (1-bitowy przełącznik @ ~ 2500dec na magistrali). W pierwszym obwodzie miałem około 0,5% dokładności (dokładność, którą pierwotnie podałem, była błędna), a wartość ciągle się obniżała. Nowy obwód nie ma zauważalnego dryfu. Podsumowując, używając komponentów lepszej jakości, zwiększyłem dokładność o ~ 10x i uczyniłem ją stabilną i faktycznie użyteczną.

Wiem, że nie jest to najlepsza ani nawet najprostsza metoda wykonania licznika częstotliwości, ale jest tania i skuteczna. Prawdopodobnie skorzystam z niego ponownie, gdy będę musiał wykonać przybliżony pomiar częstotliwości.

Wartość zostaje odczytana przez port DB25 z 8-bitowym wyborem Hi / Lo. Diody LED służą wyłącznie do debugowania. Zawsze dodaję diody LED wszędzie, gdzie może to ułatwić moje życie.