Super Duper Vdd stiffening ที่ต้องการในตัวจับเวลา 555 วิธีที่ดีที่สุดคืออะไร?

ฉันกำลังใช้ตัวจับเวลา 555 สำหรับเซ็นเซอร์ความถี่ / ตัวนับ (16 บิต)

มันทำงานโดยการนับจำนวนพัลส์ที่อ่านในเวลาตัวอย่าง 125 มิลลิวินาทีที่กำหนดโดยตัวจับเวลา 555 รีเซ็ต & ซ้ำ ...

ฉันใช้ตัวตั้งเวลาในการทำงานที่เหมาะสม

• TH (time pulse high) คือการสุ่มสัญญาณ ON

  เวลานี้ถูกตั้งค่าและตัดแต่ง (ช่วงการปรับ +/- 5%) ด้วย POT คุณภาพสูง

• TL (เวลาพัลส์ต่ำ) ขอบที่ล้มลงเริ่มต้น data-latch read -> จากนั้นเป็นการดำเนินการรีเซ็ตตัวนับ

ตอนนี้ฉันมีมันบนกระดานขนมปัง ฉันกำลังสร้าง PCB สำหรับการออกแบบขั้นสุดท้ายและฉันต้องการขจัดปัญหาต่อไปนี้สำหรับการออกแบบ PCB

นี่คือปัญหา:

ความถี่ที่วัดได้นั้นไม่เสถียรสุด (+/- ~ 3Hz @ 25kHz) และใช้เวลาสักครู่ในการชำระ

ฉันคิดว่าเป็นเพราะเวลาตัวอย่างได้รับผลกระทบจากเสียงบนรถไฟ Vdd ฉันมีตัวแยกแคปใน IC ทั้งหมด แต่มันอยู่บนบอร์ดขนมปังดังนั้นสิ่งนี้สามารถคาดหวังได้ สำหรับเลย์เอาต์ PCB ฉันต้องการประกันตัวจับเวลา 555 อยู่บน solid 5v และเอาต์พุต DCDC converter คงที่

นี่คือความคิดที่ฉันมีเกี่ยวกับวิธีการทำเช่นนี้

1. ใช้ opamp รางรถไฟและการอ้างอิง 4v7 เพื่อควบคุม Timer Vdd @ 4v7
2. ใช้เฟอร์ไรต์บีดเพื่อแยกตัวจับเวลาและไอซีอื่นทั้งหมดออกจากกัน
3. ใช้ตัวแปลง DCDC แยกสำหรับตัวจับเวลา
4. ใช้ตัวควบคุมเชิงเส้น IC สำหรับตัวจับเวลา Vdd

ข้อใดต่อไปนี้เป็นแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดสำหรับการประกันค่าตัวจับเวลา Vdd คงที่

ความมั่นคงระยะสั้นที่วัดได้ของคุณอยู่ที่ประมาณ +/- 0.01% ซึ่งไม่เลวสำหรับตัวจับเวลา RC ที่ไม่ชดเชย

คุณสามารถปรับปรุงได้โดยการใช้ตัวต้านทานและตัวเก็บประจุอุณหภูมิต่ำในวงจรเวลาบางทีอาจใช้วิธีบายพาสพิน 5 ถึงกราวด์โดยการแยกวงจรความร้อนและไฟฟ้าในการควบคุมอุณหภูมิในเตาอบโดยใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ ตัวควบคุมเชิงเส้นสัญญาณรบกวนต่ำพิเศษและตัวคูณความจุและใช้การแยก opto บนเอาต์พุต

แต่นั่นมันโง่ ใช้คริสตัลพวกเขาราคาถูกและขนาดที่ดีกว่า ตัวอย่างเช่นคริสตัล 100kHz , oscillator ( 74HCU04 + ตัวต้านทานคู่ + โหลดแคป) และหารด้วยสี่ (เช่น 74HC74) ความคลาดเคลื่อน (ความแม่นยำสัมบูรณ์) ของผลึกที่เชื่อมโยงนั้นคือ +/- 30ppm หรือประมาณ 0.75Hz ใน 25kHz เสถียรภาพระยะสั้นจะดีขึ้นอีกครั้ง

นอกจากนี้ยังมีผลิตภัณฑ์ออสซิลเลเตอร์ที่ตั้งโปรแกรมได้ที่คุณสามารถสั่งซื้อได้อาจมีผลิตภัณฑ์หนึ่งในช่วงที่มีประโยชน์สำหรับคุณ

ฉันไม่คิดว่าคุณจะได้รับความแม่นยำและความเสถียรที่คุณต้องการจากตัวจับเวลา 555 ความกว้างของพัลส์จะพิจารณาจากค่าของตัวต้านทานและตัวเก็บประจุและค่าขององค์ประกอบเหล่านี้จะเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิและเวลา

สำหรับระยะเวลาการเต้นของชีพจรที่แม่นยำคุณควรดูที่ตัวกำเนิดคริสตัลด้วยเครื่องนับดิจิตอลเพื่อสร้างชีพจรที่ต้องการ

ในขณะที่ฉันมีความทรงจำที่ชื่นชอบมากมายในการใช้ตัวจับเวลา 555 แต่น่าเสียดายที่ตัวควบคุมไมโครคอนโทรลเลอร์ราคาถูกที่น่าเหลือเชื่อกับคริสตัลเป็นตัวเลือกที่ดีกว่าสำหรับตัวนับในปัจจุบัน

ซีรีย์ PIC16 มีสมาชิกบางคนที่มีช่วงแรงดันไฟฟ้ากว้างมาก (3.3-18V +) และมีให้สำหรับดอลลาร์และการเปลี่ยนแปลง

นี่เป็นข้อสรุปมากกว่าการแก้ปัญหา ...

ฉันไม่มีเวลาพอที่จะออกแบบวงจรใหม่โดยใช้คริสตัลดังนั้นฉันจึงสร้าง PCB พร้อมการเปลี่ยนแปลงต่อไปนี้เพื่อพยายามทำให้ดีขึ้น:

1. ความแม่นยำที่สูงขึ้นอุณหภูมิของฟิล์มคงที่ ฉันใส่ 2 แบบขนานในความพยายามที่จะทำให้ความจุมีเสถียรภาพมากขึ้น เมื่อตัวเก็บประจุตัวหนึ่งจมลง / แหล่งที่มามีความร้อนมากขึ้นก็จะทำให้ความจุลดลง ... ทำให้ตัวเก็บประจุตัวอื่น ๆ เก็บ / แหล่งที่มามีความเป็นปัจจุบันมากขึ้น ดังนั้นคุณจะได้รับระเบียบบางอย่างที่เกิดขึ้น นี่ไม่ใช่กรณีที่ตัวเก็บประจุแบบเซรามิกซึ่งเป็นสิ่งที่ฉันเคยใช้มาก่อน

2. ตัวต้านทานความแม่นยำสูงกว่าสำหรับวงจร RC ฉันใช้. 1% ความอดทนมากกว่า 1% พวกเขายังมีเสถียรภาพอุณหภูมิที่ 4x

3. ตัวปรับแรงดันไฟฟ้า 4v สำหรับตัวจับเวลา 555 สิ่งนี้จะแยกรางแรงดันไฟฟ้า 555 ออกจากส่วนอื่น ๆ ของสิ่งที่เป็นดิจิทัลโดยใช้ตัวคูณ 100 (ระเบียบเส้น 1%)

4. ใช้หม้อขนาด 5k แทนหม้อขนาด 20k เพื่อลดเวลาชีพจร ลดข้อผิดพลาดที่เกิดจากความไม่มั่นคงของหม้อ

5. เอาต์พุตบัฟเฟอร์สำหรับสัญญาณพัลส์ 555 ไทม์เมอร์ ฉันใช้ LT1630 เพื่อขับชีพจรเวลาไปที่ประตูทั้งหมดดังนั้น Timer IC ไม่ได้ขับกระแสใด ๆ อินพุตเกตสามารถโต้ตอบซึ่งกันและกันได้หากอินพุตไดรฟ์มีอิมพีแดนซ์ไม่เพียงพอ ฉันมีอินพุตเกต 7 ช่องเชื่อมต่อกับจังหวะเวลาดังนั้นฉันจึงต้องการรับประกันสัญญาณแรง ๆ

ผลลัพธ์: ฉันมีความแม่นยำประมาณ~ .04% (สลับ 1 บิต @ ~ 2500dec ค่าบนรถบัส) สำหรับวงจรแรกที่ฉันได้รับความถูกต้องประมาณ. 5% (ความแม่นยำที่ฉันโพสต์นั้นผิด) และค่าก็ลอยอย่างต่อเนื่อง วงจรใหม่ไม่มีการดริฟท์ที่เห็นได้ชัดเจน ดังนั้นในการสรุปโดยใช้ส่วนประกอบที่มีคุณภาพดีกว่าฉันเพิ่มความแม่นยำโดย ~ 10x และทำให้มีเสถียรภาพและใช้งานได้จริง

ฉันรู้ว่านี่ไม่ใช่วิธีที่ดีที่สุดหรือง่ายที่สุดในการทำตัวนับความถี่ แต่ราคาถูกและมีประสิทธิภาพ ฉันจะใช้อีกครั้งเมื่อฉันต้องทำการวัดความถี่ที่หยาบ

ค่าจะได้รับการอ่านโดยพอร์ต DB25 ด้วยการเลือก 8bits Hi / Lo ไฟ LED เป็นเพียงการแก้จุดบกพร่อง ฉันมักจะเพิ่มไฟ LED ทุกที่ที่มันสามารถทำให้ชีวิตของฉันง่ายขึ้น