555 टाइमर पर सुपर डुपर Vdd का सख्त होना, सबसे अच्छा तरीका क्या है?


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मैं एक (16 बिट) आवृत्ति सेंसर / काउंटर के लिए 555 टाइमर का उपयोग कर रहा हूं।

यह 555 टाइमर द्वारा निर्धारित 125ms नमूना समय में पढ़ी गई दालों की संख्या की गणना करके काम करता है; रीसेट और दोहराता है ...

मैं टाइमर का उपयोग करने योग्य ऑपरेशन में उपयोग कर रहा हूं।

  • टीएच (समय पल्स हाई) सिग्नल पर सैंपलिंग है।

    यह समय उच्च गुणवत्ता वाले पॉट के साथ सेट और ट्रिम (+/- 5% समायोजन रेंज) है।

  • टीएल (समय पल्स कम) गिरने वाला किनारा डेटा-लैच रीड -> फिर एक काउंटर रीसेट ऑपरेशन शुरू करता है

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अभी मेरे पास एक ब्रेड बोर्ड है। मैं अंतिम डिजाइन के लिए एक पीसीबी बना रहा हूं और मैं पीसीबी डिजाइन के लिए निम्नलिखित समस्या का सामना करना चाहता हूं।

यहाँ समस्या है:

मापा आवृत्ति सुपर स्थिर नहीं है (+/- ~ 3Hz @ 25kHz) और इसे व्यवस्थित करने में थोड़ा समय लगता है।

मुझे लगता है कि यह इसलिए है क्योंकि Vdd रेल पर शोर से नमूना समय प्रभावित हो रहा है। मेरे पास सभी आईसी पर कैप्सूल्स हैं, लेकिन यह एक ब्रेड बोर्ड पर है इसलिए यह उम्मीद की जा सकती है। पीसीबी लेआउट के लिए मैं 555 टाइमर का बीमा करना चाहता हूं जो ठोस 5v पर है और DCDC कनवर्टर आउटपुट स्थिर है।

यहाँ कुछ विचार दिए गए हैं कि मुझे यह कैसे करना है।

  1. टाइमर Vdd @ 4v7 को विनियमित करने के लिए एक रेल-रेल opamp और 4v7 संदर्भ का उपयोग करें
  2. टिमर और अन्य सभी आईसी को एक-दूसरे से अलग करने के लिए फेराइट मोतियों का उपयोग करें।
  3. टाइमर के लिए एक अलग DCDC कनवर्टर का उपयोग करें।
  4. टाइमर Vdd के लिए एक रैखिक नियामक आईसी का उपयोग करें।

निरंतर टाइमर Vdd मान का बीमा करने के लिए इनमें से कौन सा अभ्यास सबसे अच्छा होगा?


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शायद आपको इसके बजाय एक क्रिस्टल का उपयोग करना चाहिए। मैं वास्तव में प्रभावित हूं कि यह केवल +/- 3Hz @ 25 kHz है। यह बहुत अच्छा है, आप 555 टाइमर का उपयोग कर रहे हैं।
हैरी स्वेन्सन

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VDD कड़ा हो जाना मदद नहीं कर सकता है: यह कुछ थर्मल प्रभाव (संधारित्र या चिप ही वार्मिंग अप) हो सकता है। वास्तव में, "निपटान के लिए कुछ समय लगता है" यह सुझाव देता है। अन्य उत्तर बिल्कुल सही हैं: यदि 25 किलोहर्ट्ज़ में 3 हर्ट्ज पर्याप्त अच्छा नहीं है, तो आप वास्तव में एक मौलिक बेहतर स्रोत चाहते हैं (जैसे 32.768 किलोहर्ट्ज़ पर क्रिस्टल थरथरानवाला देखें।
ब्रायन ड्रमंड

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बहुत बढ़िया, मैं अपने सर्किट के बारे में अब बहुत बेहतर महसूस कर रहा हूं, यह पता लगाने के बाद कि संदर्भ के रूप में 555 टाइमर का उपयोग करने के बावजूद मुझे बहुत अच्छे परिणाम मिल रहे हैं। Rev.2 नमूना समय निर्धारित करने के लिए एक क्रिस्टल और एक काउंटर का उपयोग करेगा। मैं नमूना समय सीमा का चयन करके भी समायोजित कर सकता हूं कि किस काउंटर बिट का उपयोग करना है!
टोनी

जवाबों:


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आपकी मापी गई अल्पकालिक स्थिरता लगभग +/- 0.01% है, जो बिना आरसी टाइमर के खराब नहीं है।

आप समय सर्किट में कम तापमान गुणांक प्रतिरोधों और कैपेसिटर का उपयोग करके इसे सुधार सकते हैं, शायद पिन 5 से जमीन तक बाईपास करके, सर्किट को विद्युत और विद्युत रूप से अलग करके, एक ओवन में तापमान को नियंत्रित करते हुए, एक बैटरी से इसे शक्ति प्रदान करते हैं। अल्ट्रा-कम शोर रैखिक नियामक और समाई गुणक चरण, और आउटपुट पर ऑप्टो-अलगाव का उपयोग करना।

लेकिन वह सिर्फ मूर्खतापूर्ण है। क्रिस्टल का उपयोग करें, वे सस्ते हैं और परिमाण के आदेश बेहतर हैं। उदाहरण के लिए, एक 100 किलोहर्ट्ज क्रिस्टल , थरथरानवाला ( 74HCU04 + एक युगल प्रतिरोध + लोड कैप) और एक विभाजित-चार (जैसे। 74HC74)। उस विशेष रूप से जुड़े क्रिस्टल का सहिष्णुता (पूर्ण सटीकता) 25kHz में +/- 30ppm या लगभग 0.75Hz है। शॉर्ट टर्म स्थिरता फिर से बेहतर होगी।

वहाँ भी प्रोग्राम प्रोग्रामर उत्पादों आप ऑर्डर कर सकते हैं, आप के लिए एक उपयोगी रेंज में एक हो सकता है।


" आपकी मापी गई अल्पकालिक स्थिरता लगभग +/- 0.01% है, जो बिना आरसी टाइमर के खराब नहीं है। " - इसे और अधिक स्थिर बनाने के लिए कोई कैसे इसकी भरपाई करेगा?
हैरी स्वेन्सन

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@HarrySvensson आप इसे हवा की धाराओं की तरह थर्मल प्रभावों से अलग कर सकते हैं और संधारित्र और प्रतिरोधों (और, कुछ हद तक, आईसी) के बहाव की भरपाई करने के लिए जानबूझकर तापमान संवेदनशील घटकों का परिचय दे सकते हैं। यदि क्रिस्टल (और सिरेमिक रेजोनटर) इतने सस्ते और उपलब्ध नहीं थे, तो ऐसी तकनीकें समझ में आ सकती हैं। एक अन्य विधि तापमान द्वारा संचालित लुकअप तालिका का उपयोग करना है, जो कुछ पैरामीटर को ट्रिम करने के लिए EEPROM में संग्रहीत है।
Spehro Pefhany

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100kHz क्रिस्टल और 74HCU04 से बेहतर, एक 74HC4060 और 6.4MHz क्रिस्टल। Q8, और बॉब के यार चाचा से अपनी घड़ी हटाएं।
टिमस्कॉट

@TimWescott अच्छा विकल्प, अधिक से अधिक ड्राइव के साथ, बीहड़ HC49 क्रिस्टल का भी उपयोग कर सकता है।
स्पायरो पेफेनी

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मुझे नहीं लगता कि 555 टाइमर से आपको कभी भी सटीकता और स्थिरता मिलेगी। नाड़ी की चौड़ाई प्रतिरोधों और एक संधारित्र के मूल्यों से निर्धारित होती है, और इन तत्वों के मूल्य तापमान और समय के साथ बदल जाएंगे।

एक सटीक पल्स अवधि के लिए आपको वांछित पल्स उत्पन्न करने के लिए एक डिजिटल काउंटर के साथ एक क्रिस्टल थरथरानवाला देखना चाहिए।


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जबकि मुझे 555 टाइमर का उपयोग करने की कई शौकीन यादें हैं, दुख की बात है कि क्रिस्टल के साथ अविश्वसनीय रूप से सस्ते माइक्रोकंट्रोलर आजकल टाइमर के लिए लगभग हमेशा बेहतर विकल्प हैं।

PIC16 श्रृंखला में कुछ सदस्य हैं जिनके पास एक बहुत व्यापक वोल्टेज रेंज (3.3-18V +) है और एक डॉलर और परिवर्तन के लिए उपलब्ध है।


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सहमत, लेकिन मैं कोशिश करता हूं कि जब मुझे नहीं करना है तो एमसीयू का उपयोग न करें। मैं आईसी परीक्षक बोर्ड बनाता हूं। यह एक आसान परिधीय सर्किट की तरह है जिसे मैं कुछ भी प्रोग्राम फ्लैश किए बिना नए डिजाइनों में कॉपी और पेस्ट कर सकता हूं। इसलिए मुझे आवृत्ति को मापने के लिए एक बड़े महंगे आस्टसीलस्कप का उपयोग करने की आवश्यकता नहीं है।
टोनी

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यह एक समाधान के बजाय एक निष्कर्ष के अधिक है ...

मेरे पास एक क्रिस्टल का उपयोग करके नया सर्किट डिजाइन करने के लिए पर्याप्त समय नहीं था इसलिए मैंने पीसीबी को निम्नलिखित बदलावों के साथ बनाया ताकि इसे बेहतर बनाने की कोशिश की जा सके:

  1. उच्च परिशुद्धता, तापमान स्थिर फिल्म कैप्स। मैंने समाई को अधिक स्थिर बनाने के प्रयास में 2 को समानांतर में रखा। जब एक संधारित्र डूबता है / स्रोत अधिक चालू होता है, तो यह गर्म हो जाता है, क्योंकि यह नीचे जाने के लिए धारिता है ... अन्य संधारित्र सिंक / अधिक वर्तमान बनाता है। इसलिए आपको कुछ नियमन हो रहा है। यह हमेशा सिरेमिक कैपेसिटर के साथ ऐसा नहीं होता है जो कि मैं पहले इस्तेमाल कर रहा था।

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  1. आरसी सर्किट के लिए उच्च परिशुद्धता प्रतिरोधों। मैंने 1% सहिष्णुता का इस्तेमाल किया बल्कि 1%। उनके पास 4x तापमान स्थिरता भी थी।

  2. 555 टाइमर के लिए 4v वोल्टेज नियामक। यह 100 (1% लाइन विनियमन) के कारक द्वारा 555 वोल्टेज रेल को शेष डिजिटल सामान से अलग करता है।

  3. पल्स समय को ट्रिम करने के लिए 20k पॉट के बजाय 5k पॉट का उपयोग किया। पॉट अस्थिरता के कारण त्रुटि को कम करता है।

  4. 555 टाइमर पल्स सिग्नल के लिए बफर आउटपुट। मैंने सभी फाटकों पर टाइमिंग पल्स को ड्राइव करने के लिए एक LT1630 का उपयोग किया, ताकि टाइमर आईसी कोई करंट न चलाए। यदि इनपुट ड्राइव कम पर्याप्त प्रतिबाधा नहीं है तो गेट इनपुट एक दूसरे के साथ बातचीत कर सकते हैं। मुझे टाइमिंग पल्स से जुड़े ~ 7 गेट इनपुट मिले इसलिए मैं एक मजबूत सिग्नल की गारंटी देना चाहता था।

परिणाम: मुझे लगभग ~ .04% सटीकता (1 बिट टॉगल @ ~ 2500dec मूल्य बस पर) मिला। पहले सर्किट के लिए मैं लगभग .5% सटीकता प्राप्त कर रहा था (मूल रूप से मैंने जो सटीकता पोस्ट की थी वह गलत थी) और मूल्य लगातार बह रहा था। नए सर्किट में कोई ध्यान देने योग्य बहाव नहीं है। इसलिए बेहतर गुणवत्ता वाले घटकों का उपयोग करके मैंने सटीकता को ~ 10x बढ़ा दिया और इसे स्थिर और वास्तव में प्रयोग करने योग्य बना दिया।

मुझे पता है कि यह एक आवृत्ति काउंटर बनाने के लिए सबसे अच्छा या सरल तरीका नहीं है, लेकिन यह सस्ता और प्रभावी है। मैं शायद इसे फिर से उपयोग करूँगा जब मुझे कच्चे आवृत्ति माप लेने की आवश्यकता होगी।

मान 8 बिट्स हाय / लो सिलेक्ट के साथ DB25 पोर्ट द्वारा पढ़ा जाता है। एलईडी सिर्फ डिबगिंग के लिए हैं। मैं हमेशा एल ई डी जोड़ता हूं जहां भी यह मेरे जीवन को आसान बना सकता है।

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अच्छा डिज़ाइन, मुझे यह बहुत पसंद है :)
ग्रामटेक
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