Co może zmniejszyć przeregulowanie i dzwonienie w prostym generatorze impulsów fali prostokątnej?

Zbudowałem prosty generator impulsów fali prostokątnej oparty na RC i Schmitcie. Na desce ma pewne oczywiste niepożądane cechy ze względu na długość zworek, samą deskę itp.

Wersja schematyczna i makietowa:

I wyjście fali:

W szczególności wznosząca się krawędź fali prostokątnej ma znaczną wartość przeregulowania (około 200 mV powyżej 500 mV piku) i dzwonienia. Łatwo jest go pogorszyć, fizycznie dotykając R1. Zobacz zmiany, aby uzyskać poprawne informacje.

Szukając rozwiązań, natknąłem się na takie elementy, jak tłumiki i tłumienie obwodów RF i rzeczy wykraczające poza moje wynagrodzenie dla hobbystów .

Anindo sugeruje w odpowiedzi na powiązane pytanie, że do obciążenia należy użyć rezystora 50 Ω. Mierzę moc wyjściową z pierwszego wyzwalacza Schmitta (IC1D, na pinie 2). Pozostałe wyzwalacze są używane z rezystorami 220 Ω, aby stworzyć impedancję około 50 Ω, ale otrzymuję prawie identyczne wyniki pomiaru w węźle wyjściowym.

Ten szybki generator impulsów służy wyłącznie do własnych eksperymentów / edukacji, więc nie ma w tym nic krytycznego. Jeśli zdecyduję się zrobić z niego lutowaną płytę, co mogę zrobić, aby upewnić się, że jest lepsza niż jej kuzyn?

Przez poprzednie zrzuty ekranu i pomiary przez pomyłkę byłem w trybie sprzężenia AC. Oto kilka innych ekranów pokazujących sygnał na pinach 1 i 2 układu scalonego (fala wejściowa trójkąta na 1, kwadrat wyjściowy na 2). Są teraz sprzężone prądem stałym. Sondy zawsze były w X10, ale sam zakres był w X1 (zupełnie nowy zakres, ups!). Przeregulowanie jest jednak nadal znaczące: na wyjściu, które wynosi 0-5 V, przeregulowanie (pokazane przerywanymi białymi liniami kursora) wynosi 2,36 V. Należy zauważyć, że przekroczenie wartości wejściowej wynosi tylko około 500 mV. Czy tętnienie wejściowe wynika z bliskości styków 1 i 2 na płycie?

Wejście (kanał 2 / niebieski) na pinie 1 i wyjście (kanał 1 / żółty) na pinie 2:

Przekroczenie zmierzone ze sprzężeniem DC:

Usunięcie rezystora R2 i pomiar na pinie 4 (wyjście IC1E) nie spowodowało zauważalnej różnicy w stosunku do sygnału na pinie 2.

Powinienem wspomnieć, że oryginalny samouczek / wideo W2AEW, z którego otrzymałem informacje dla tego obwodu, również ma pewne przeregulowanie, ale nie w takim stopniu, w jakim mam. Jego obwód jest wlutowany na płytce, co prawdopodobnie bardzo pomaga.

Przebieg pierwotnego autora (W2AEW) (w węźle OUT) z może 500mV powyżej 5V:

Oryginalna wersja lutowana autora:

Edycja 2:

Oto obraz ogólnej konfiguracji, w tym długości przewodów zasilających i zakres:

Edycja 3:

I wreszcie VCC (żółty) i węzeł OUT (niebieski) w zakresie, aby pokazać zbiegające się tętnienie:

Z wyglądu nowych wykresów zasięgu dodanych do pytania, a konkretnie wykresu Vcc, wydaje się, że dzwonienie pochodzi ze złej regulacji podaży w punkcie użytkowania - najprawdopodobniej nie z wyjściowej wielkości podaży. Krótsze przewody z zasilacza stołowego z pewnością pomogą zmniejszyć indukcyjność ołowiu, ale to nie wystarczy, gdy przejście jest tak ostre, jak chcesz.

• Dodaj mocny kondensator na płytce ściennej wzdłuż szyn zasilających, najbliżej układu scalonego: zacznij od 100 uF.
• Równolegle z kondensatorem odsprzęgającym 0,1 uF pokazanym na schemacie i dotykając styków zasilających Schmitt Trigger, dodaj kondensator elektrolityczny 10 uF.
• Przytnij przewody wszystkich 3 kondensatorów powyżej do absolutnego minimum, które nadal będzie miało pozytywny kontakt ze stykami płyty chlebowej. Te przewody dodają indukcyjności, której nie chcesz.
• Dodaj obciążenie z czytanego wyjścia do styku uziemienia, tak blisko styku wyjściowego, jak to możliwe - 220 omów powinno być w porządku, a ponownie chcesz przyciąć przewody do minimum.

• Jeśli absolutnie musisz unikać przekroczenia / przekroczenia poniżej kilkuset milioVoltów, dodaj małe sygnały diod Schottky'ego od styku wyjściowego do styku zasilającego i uziemiającego, w ten sposób:
  

  

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony za pomocą CircuitLab}

• Zapewni to, że pik na zboczu wznoszącym i dolina na zboczu opadającym pierścienia zostaną wytłumione - będzie również pewien wpływ na odpowiednią dolinę / szczyt dzwonka, ponieważ nadwyżka energii pików zostanie rozproszona w poprzek diody
• Wreszcie, płyta ze względu na naturę swojej konstrukcji wprowadza pojemność, indukcyjność i wszelkiego rodzaju sprzężenie pasożytnicze. Nawet prosta perf-board będzie działać lepiej. Długie przewody proste zaostrzają ten problem, szczególnie przy wysokich częstotliwościach / ostrych przejściach, gdzie nawet prosty przewód drutowy jest źródłem sprzężenia i dzwonienia indukcyjnego.

Piszę to jako odpowiedź, ponieważ nie sądziłem, że będzie wystarczająco dużo miejsca w komentarzach. Powiedziawszy to, jest prawdopodobne, że kilka z moich uwag może być przyczyną twoich problemów:

Czy używasz sondy zakresu x10? Jak wygląda wyjście z pinu 2 - wyzwalacze Schmitta nie będą wszystkie wyzwalane w tym samym punkcie na źle ukształtowanej fali kwadratowej z pinu 2 - Widzę to w śladzie lunety - zaczyna się osiadać, a następnie ponownie strzela. Oddzielanie wiórów od obrazu jest trochę niestabilne.

Czy faktycznie używasz 7414 - zalecam 74AC14 dla najlepszej prędkości - sprawdź także dwukrotnie prąd wyjściowy, który te urządzenia mogą dostarczyć - w szczególności niektóre urządzenia mogą nie wytwarzać przyzwoitej wydajności z sekcji oscylatora przy obciążeniu 6k8 i 5 innych wejścia.

Jeśli odłączyłeś jeden z oporników 220R i zawiesiłeś lunetę bezpośrednio na wyjściu (powiedzmy pin 4), jak to wygląda?

Jakiego Vcc używasz - mówisz, że przekroczenie wynosi 200 mV na szczycie 500 mV - to wydaje się dziwne - czy jesteś pewien, że wszystkie falowniki się przełączają. Po zasileniu 5 V spodziewałbym się, że zobaczę szczyt 5 V z jakimkolwiek przekroczeniem tego.

Jedzenie do namysłu.

Na podstawie innych odpowiedzi i komentarzy skupiłem się na zmniejszeniu przekroczenia z niektórymi podanymi sugestiami.

Zrobiłem następujące:

• skrócił odprowadzenia do i z płyty
• skorygowana kompensacja na sondach (jedna była nieco niedopasowana)

To zmniejszyło zmierzone przekroczenie napięcia z ~ 2,4 V do 1,8 V (powyżej 5 V).

Jednak sugestia @ AndrejaKo miała największy wpływ. Położyłem sprężynę końcówki na sondzie i ponownie zmierzyłem, tym razem widząc tylko przekroczenie 680 mV.

Dopóki ten obwód nie zostanie przylutowany do płytki drukowanej, na pewno nie oczekuję dużo lepszego. Jest to jednak znacząca poprawa w stosunku do oryginału.

Pomiar wyjściowej fali prostokątnej na pinie 2:

Krótka ścieżka gruntu ze sprężyną szczytową:

Zdjęcie pokazuje, że rezystor dotyka sprężyny uziemiającej, ale tak nie jest.

Nie jestem przekonany, że przekroczenie kiedykolwiek było tak wysokie, jak zmierzono (a nawet tak naprawdę wynosi 680 mV), ale winą były niewłaściwe metody pomiaru. Jeśli nic więcej, to ostatecznie pokazało, że próba pomiaru zdarzeń o wysokiej prędkości naprawdę wymaga uwagi na takie rzeczy, jak długość ołowiu (impedancja), pojemność błądząca i staranna analiza.

Uwaga: usunąłem rezystory pozostałych pięciu wyzwalaczy Schmitta dla zdjęcia; wyniki były w zasadzie takie same z / bez nich.

Masz problem z zasilaniem. Edytuj 3, pokazując VCC (żółty), a węzeł OUT (niebieski) to pistolet do palenia. Dodaj pojemność między VCC a szyną zasilającą, jak najbliżej styków układu scalonego. Przewody kondensatorów są obecnie o wiele za długie. Użyłbym elektrolitycznego około 100 mikrofaradów, z obejściem z przykrywką z filmu 0,01 mikrofarady i małym materiałem ceramicznym, powiedzmy 600 pF. Ustaw je jak najbliżej szpilek, a jeśli to możliwe, umieść najmniejszą na szpilkach. BTW, wiele wzmacniaczy audio ma ten sam problem. Możesz je przetestować, podłączając głośnik między VCC a uziemieniem, szeregowo z niewielkim ograniczeniem wartości do blokowania prądu stałego. Usłyszysz muzykę na szynach zaopatrzenia. Twoim celem jest zmniejszenie lub wyeliminowanie tej muzyki.

W oryginalnym tutorialu / wideo W2AEW, z którego pochodzi ten obwód, Alan wspomina, że ​​obwód osiąga dość blisko 50 omów impedancji „Output **”.

Wcześniejszy post faktycznie odpowiadał na twoje pytanie, ale podejrzewam, że nie zdałeś sobie sprawy, że masz już odpowiedź.

Z twojego wcześniejszego postu: „Anindo sugeruje w odpowiedzi na powiązane pytanie, że do obciążenia należy użyć rezystora 50 Ω. Mierzę moc wyjściową pierwszego wyzwalacza Schmitta (IC1D, na styku 2). Pozostałe wyzwalacze są używane z Rezystory 220 Ω tworzą impedancję około 50 Ω, ale otrzymuję prawie identyczne wyniki mierzone w węźle wyjściowym ”

Twoje rezystory 220 omów tworzą impedancję wyjściową dla uruchomionej energii, nie są one impedancją obciążenia. Następnie należało wprowadzić końcowy sygnał wyjściowy do odpowiedniej impedancji charakterystycznej, aby całkowicie wyczerpać / zużyć uruchomioną energię i zapobiec odbiciom. Rozwiązanie: Po prostu dodaj obciążenie 50 omów jako rezystor obciążenia lub, jeśli twój teleskop go obsługuje, po prostu użyj wyboru impedancji wejściowej 50 omów Scope. Będą także pasożytnicze efekty pojemności / indukcyjności, ale niedopasowanie impedancji będzie obecnie elementem dominującym.