Yêu cầu độ cứng Super Duper Vdd trên bộ đếm thời gian 555, cách tốt nhất là gì?

Tôi đang sử dụng bộ đếm thời gian 555 cho cảm biến / bộ đếm tần số (16 bit).

Nó hoạt động bằng cách đếm số xung đọc trong thời gian mẫu 125ms được đặt bởi bộ định thời 555; đặt lại và lặp lại ...

Tôi đang sử dụng bộ đếm thời gian trong hoạt động astable.

• TH (xung cao thời gian) là tín hiệu ON lấy mẫu.

  Thời gian này được đặt và cắt (phạm vi điều chỉnh +/- 5%) với POT chất lượng cao.

• Cạnh rơi TL (thời gian xung thấp) bắt đầu đọc dữ liệu chốt -> sau đó thao tác đặt lại bộ đếm

Ngay bây giờ tôi có nó trên một bảng bánh mì. Tôi đang tạo ra một PCB cho thiết kế cuối cùng và tôi muốn giải quyết vấn đề sau đây cho thiết kế PCB.

Đây là vấn đề:

Tần số đo không phải là siêu ổn định (+/- ~ 3Hz @ 25kHz) và phải mất một thời gian để xử lý.

Tôi nghĩ rằng đó là do thời gian mẫu bị ảnh hưởng bởi tiếng ồn trên đường ray Vdd. Tôi đã tách mũ trên tất cả các IC nhưng nó nằm trên bảng bánh mì nên điều này có thể được mong đợi. Đối với bố trí PCB, tôi muốn đảm bảo bộ định thời 555 nằm trên 5v chắc chắn và đầu ra bộ chuyển đổi DCDC ổn định.

Dưới đây là một số ý tưởng tôi có về cách làm điều này.

1. Sử dụng opamp rail-rail và tham chiếu 4v7 để điều chỉnh Timer Vdd @ 4v7
2. Sử dụng các hạt ferrite để tách rời Timer và tất cả các IC khác với nhau.
3. Sử dụng bộ chuyển đổi DCDC riêng biệt cho bộ đếm thời gian.
4. Sử dụng IC điều chỉnh tuyến tính cho Timer Vdd.

Điều nào trong số này sẽ là cách thực hành tốt nhất để bảo đảm giá trị Vdd của bộ định thời không đổi?

Độ ổn định ngắn hạn đo được của bạn là khoảng +/- 0,01%, điều này không tệ đối với bộ đếm thời gian RC không bù.

Bạn có thể cải thiện nó bằng cách sử dụng các điện trở và tụ điện có hệ số nhiệt độ thấp trong mạch thời gian, có thể bằng cách bỏ qua chân 5 xuống đất, bằng cách cách ly mạch nhiệt và điện, trong điều khiển cực đoan nhiệt độ trong lò, cung cấp năng lượng từ pin bằng pin điều chỉnh tuyến tính nhiễu cực thấp và giai đoạn nhân điện dung, và sử dụng cách ly quang trên đầu ra.

Nhưng đó chỉ là ngớ ngẩn. Sử dụng một tinh thể, chúng rẻ và đơn đặt hàng lớn hơn. Ví dụ: tinh thể 100kHz , bộ tạo dao động ( 74HCU04 + một cặp điện trở + mũ tải) và một bộ chia (ví dụ: 74HC74). Dung sai (độ chính xác tuyệt đối) của tinh thể liên kết cụ thể đó là +/- 30ppm hoặc khoảng 0,75Hz trong 25kHz. Sự ổn định ngắn hạn sẽ tốt hơn nhiều lần nữa.

Ngoài ra còn có các sản phẩm dao động lập trình bạn có thể đặt hàng, có thể có một sản phẩm trong phạm vi hữu ích cho bạn.

Tôi không nghĩ bạn sẽ có được độ chính xác và ổn định mà bạn muốn từ đồng hồ bấm giờ 555. Độ rộng xung được xác định bởi các giá trị của điện trở và tụ điện, và giá trị của các phần tử này sẽ thay đổi theo nhiệt độ và theo thời gian.

Để có thời lượng xung chính xác, bạn nên nhìn vào bộ tạo dao động tinh thể với bộ đếm kỹ thuật số để tạo ra xung mong muốn.

Mặc dù tôi có nhiều kỷ niệm đẹp khi sử dụng bộ đếm thời gian 555, nhưng thật đáng buồn, các bộ vi điều khiển cực kỳ rẻ với một tinh thể hầu như luôn là lựa chọn tốt hơn cho bộ định thời hiện nay.

Sê-ri PIC16 có một số thành viên có dải điện áp rất rộng (3,3-18V +) và có sẵn cho một đô la và thay đổi.

Đây không chỉ là một kết luận chứ không phải là một giải pháp ...

Tôi không có đủ thời gian để thiết kế mạch mới bằng tinh thể nên tôi đã tạo ra PCB với các thay đổi sau để cố gắng làm cho nó tốt hơn:

1. độ chính xác cao hơn, mũ phim ổn định nhiệt độ. Tôi đặt 2 song song trong một nỗ lực để làm cho điện dung ổn định hơn. Khi một tụ điện chìm / nguồn nhiều hơn, nó nóng lên làm cho điện dung của nó bị giảm ... làm cho tụ điện khác bị chìm / nguồn nhiều hơn. Vì vậy, bạn nhận được một số quy định xảy ra. Điều này KHÔNG phải luôn luôn như vậy với các tụ gốm là những gì tôi đã sử dụng trước đây.

2. điện trở chính xác cao hơn cho mạch RC. Tôi đã sử dụng .1% dung sai thay vì 1%. Họ cũng có độ ổn định nhiệt độ gấp 4 lần.

3. Bộ điều chỉnh điện áp 4v cho bộ đếm thời gian 555. Điều này cách ly đường ray điện áp 555 với phần còn lại của các công cụ kỹ thuật số theo hệ số 100 (quy định dòng 1%).

4. Sử dụng nồi 5k thay vì nồi 20k để cắt thời gian xung. Giảm lỗi gây ra bởi sự mất ổn định nồi.

5. Đầu ra được đệm cho tín hiệu xung hẹn giờ 555. Tôi đã sử dụng LT1630 để điều khiển xung thời gian tới tất cả các cổng để IC hẹn giờ không lái bất kỳ dòng điện nào. Các đầu vào cổng có thể tương tác với nhau nếu ổ đĩa đầu vào không đủ trở kháng thấp. Tôi có ~ 7 cổng đầu vào được kết nối với xung thời gian vì vậy tôi muốn đảm bảo tín hiệu mạnh.

Kết quả: Tôi có độ chính xác khoảng ~ 0,04% (chuyển 1 bit giá trị @ ~ 2500dec trên xe buýt). Đối với mạch đầu tiên tôi nhận được độ chính xác khoảng 0,5% (độ chính xác tôi đã đăng ban đầu là sai) và giá trị liên tục bị trôi. Các mạch mới không có trôi đáng chú ý. Vì vậy, trong kết luận sử dụng các thành phần chất lượng tốt hơn, tôi đã tăng độ chính xác lên ~ 10 lần và làm cho nó ổn định và thực sự có thể sử dụng được.

Tôi biết đây không phải là phương pháp tốt nhất hoặc thậm chí đơn giản nhất để tạo bộ đếm tần số nhưng nó rẻ và hiệu quả. Có lẽ tôi sẽ sử dụng nó một lần nữa khi tôi cần thực hiện một phép đo tần số thô.

Giá trị được đọc bởi cổng DB25 với lựa chọn Hi / Lo 8 bit. Các đèn LED chỉ để gỡ lỗi. Tôi luôn thêm đèn LED bất cứ nơi nào nó có thể làm cho cuộc sống của tôi dễ dàng hơn.