На 555 таймере требуется жесткость Super Duper Vdd, что является лучшим способом?

Я использую таймер 555 для (16-битного) частотного датчика / счетчика.

Он работает путем подсчета количества считанных импульсов за время выборки 125 мс, установленное таймером 555; сбрасывает и повторяет ...

Я использую таймер в нестабильной работе.

• TH (высокий импульс времени) - это сигнал включения дискретизации.

  Это время устанавливается и регулируется (диапазон регулировки +/- 5%) с помощью высококачественного POT.

• Задний фронт TL (низкий импульс времени) инициирует считывание данных -> затем операция сброса счетчика

Прямо сейчас у меня это на хлебной доске. Я делаю печатную плату для окончательного дизайна, и я хочу решить следующую проблему для дизайна печатной платы.

Вот проблема:

Измеренная частота не является сверхстабильной (+/- ~ 3 Гц при 25 кГц), и для ее установления требуется некоторое время.

Я думаю, это потому, что время выборки зависит от шума на VDD-рейке. У меня есть развязывающие колпачки на всех микросхемах, но это на макете, так что этого можно ожидать. Для компоновки печатной платы я хочу убедиться, что таймер 555 работает на постоянном напряжении 5 В, а выходной сигнал преобразователя DCDC стабильный.

Вот несколько идей о том, как это сделать.

1. Используйте рельсовый операционный усилитель и эталон 4 на 7 для регулировки таймера Vdd @ 4 на 7
2. Используйте ферритовые шарики, чтобы дополнительно отделить таймер и все остальные микросхемы друг от друга.
3. Используйте отдельный конвертер DCDC для таймера.
4. Используйте линейный регулятор IC для таймера Vdd.

Что из этого было бы наилучшей практикой для обеспечения постоянного значения таймера Vdd?

Ваша измеренная кратковременная стабильность составляет около +/- 0,01%, что неплохо для некомпенсированного таймера RC.

Вы можете улучшить его, используя резисторы и конденсаторы с низкими температурными коэффициентами в цепи синхронизации, возможно, минуя вывод 5 на землю, изолировав цепь термически и электрически, в крайнем случае контролируя температуру в духовом шкафу, питая ее от батареи с помощью аккумулятора. ступень линейного стабилизатора со сверхнизким уровнем шума и умножитель емкости, а также оптоизоляция на выходах.

Но это просто глупо. Используйте кристалл, они дешевы и на порядок лучше. Например, кристалл 100 кГц , генератор ( 74HCU04 + пара резисторов + нагрузочные колпачки) и деление на четыре (например, 74HC74). Допуск (абсолютная точность) этого конкретного связанного кристалла составляет +/- 30 частей на миллион или около 0,75 Гц при 25 кГц. Краткосрочная стабильность снова станет намного лучше.

Вы также можете заказать программируемые осцилляторы, которые могут быть вам полезны.

Я не думаю, что вы когда-либо получите точность и стабильность, которые вы хотите от таймера 555. Ширина импульса определяется значениями резисторов и конденсатора, а значения этих элементов будут меняться с температурой и со временем.

Для точной длительности импульса вы должны смотреть на кварцевый генератор с цифровым счетчиком для генерации желаемого импульса.

Хотя у меня много приятных воспоминаний об использовании таймера 555, к сожалению, невероятно дешевые микроконтроллеры с кристаллом в наши дни почти всегда являются лучшим выбором для таймеров.

Серия PIC16 имеет несколько элементов, которые имеют очень широкий диапазон напряжений (3,3-18 В +) и доступны за доллар и замену.

Это скорее заключение, а не решение ...

У меня не было достаточно времени для разработки новой схемы с использованием кристалла, поэтому я сделал печатную плату со следующими изменениями, чтобы попытаться улучшить ее:

1. высокая точность, термостойкость пленочных колпачков. Я положил 2 параллельно, чтобы сделать емкость более стабильной. Когда один конденсатор поглощает / источает больший ток, он нагревается, вызывая снижение его емкости ... заставляя другой конденсатор поглощать / увеличивать ток. Таким образом, вы получаете какое-то регулирование. Это не всегда так с керамическими конденсаторами, которые я использовал раньше.

2. резисторы повышенной точности для RC цепи. Я использовал толерантность 0,1%, а не 1%. У них также была 4х температурная стабильность.

3. Регулятор напряжения 4В для таймера 555. Это изолирует линию напряжения 555 от остальной части цифрового материала в 100 раз (регулировка линии 1%).

4. Использовал 5k пот вместо 20k пот, чтобы урезать время импульса. Уменьшает ошибку, вызванную нестабильностью банка.

5. Буферизованный выход для импульсного сигнала таймера 555. Я использовал LT1630 для передачи импульса синхронизации ко всем воротам, чтобы микросхема таймера не управляла током. Входы затвора могут взаимодействовать друг с другом, если на входе привода недостаточно низкий импеданс. Я подключил ~ 7 гейтовых входов к импульсу синхронизации, поэтому я хотел гарантировать сильный сигнал.

Результат: я получил точность ~ 0,04% (1-битный переключатель @ ~ 2500dec на шине). Для первой схемы я получал около 0,5% точности (точность, которую я отправил изначально, была неправильной), и значение постоянно менялось. Новая схема не имеет заметного дрейфа. Итак, в заключение, используя компоненты более высокого качества, я увеличил точность в ~ 10 раз и сделал ее стабильной и полезной.

Я знаю, что это не самый лучший или даже самый простой способ сделать частотомер, но он дешев и эффективен. Я, вероятно, буду использовать его снова, когда мне понадобится грубое измерение частоты.

Значение считывается портом DB25 с выбором 8 бит Hi / Lo. Светодиоды предназначены только для отладки. Я всегда добавляю светодиоды везде, где это может облегчить мою жизнь.