Qu'est-ce qui peut réduire le dépassement et la sonnerie sur un simple générateur d'impulsions à onde carrée?

J'ai construit un simple générateur d'impulsions à onde carrée basé sur un déclencheur RC et Schmitt. Sur la planche à pain, elle présente des qualités indésirables évidentes en raison de la longueur du cavalier, de la planche à pain elle-même, etc.

Version schématique et maquette:

Et la sortie de forme d'onde:

En particulier, le front montant de l'onde carrée a une quantité importante de dépassement (environ 200 mV sur 500 mV de crête) et de sonnerie. Il est facile d'aggraver la situation en touchant physiquement R1. Voir les modifications pour les informations correctes.

En recherchant des solutions, j'ai rencontré des amortisseurs et des amortisseurs pour les circuits RF et des choses au-delà de mon niveau de rémunération d' amateur .

Anindo suggère dans une réponse à une question connexe que l'on devrait utiliser une résistance de 50 Ω pour une charge. Je mesure la sortie du premier déclencheur Schmitt (IC1D, à la broche 2). Les déclencheurs restants sont utilisés avec des résistances de 220 Ω pour créer une impédance d'environ 50 Ω, mais j'obtiens des résultats presque identiques mesurant au nœud de sortie.

Ce générateur d'impulsions à front rapide est purement pour ma propre expérimentation / éducation, il n'y a donc rien de critique à ce sujet. Si je décide d'en faire une planche soudée, que puis-je faire pour m'assurer que c'est mieux que son cousin de planche à pain?

Par erreur, j'étais en mode couplé AC pour les captures d'écran et les mesures précédentes. Voici quelques autres écrans montrant le signal aux broches 1 et 2 du circuit intégré (onde triangulaire d'entrée sur 1, carré de sortie sur 2). Ils sont maintenant couplés en courant continu. Les sondes étaient toujours en X10 mais le scope lui-même était en X1 (tout nouveau scope, oups!). Le dépassement reste cependant significatif: sur la sortie qui est 0-5V, le dépassement (indiqué par les lignes de curseur blanches en pointillés) est 2,36V. Notez que le dépassement sur l'entrée n'est que d'environ 500 mV. L'ondulation d'entrée est-elle due à la proximité des broches 1 et 2 sur la planche à pain?

Entrée (ch. 2 / bleu) sur la broche 1 et sortie (ch. 1 / jaune) sur la broche 2:

Dépassement mesuré avec couplage CC:

La suppression de la résistance R2 et la mesure à la broche 4 (sortie IC1E) n'ont produit aucune différence notable par rapport au signal de la broche 2.

Je dois mentionner que le tutoriel / vidéo original de W2AEW d'où j'ai obtenu les informations pour ce circuit a également un certain dépassement, mais pas dans la mesure où je l'ai. Son circuit est soudé sur une carte qui aide probablement beaucoup.

Forme d'onde de l'auteur original (W2AEW) (au nœud OUT) avec peut-être 500 mV sur 5 V:

Version soudée de l'auteur original:

Modifier 2:

Voici une image de la configuration globale, y compris les longueurs de câble vers le bloc d'alimentation et la portée:

Modifier 3:

Et enfin, VCC (jaune) et le nœud OUT (bleu) sur la portée pour montrer l'ondulation coïncidente:

D'après l'apparence des nouvelles traces de portée ajoutées à la question, en particulier la trace Vcc, il semble que la sonnerie provient d'une mauvaise régulation de l'offre au point d'utilisation - très probablement pas à la sortie d'alimentation de banc. Bien que des fils plus courts provenant de l'alimentation de banc aident certainement à réduire l'inductance des fils, cela ne sera pas suffisant lorsque la transition est aussi nette que vous le recherchez.

• Ajoutez un gros condensateur sur la planche à pain à travers les rails d'alimentation, le plus proche du circuit intégré: commencez avec 100 uF.
• En parallèle avec le condensateur de découplage de 0,1 uF illustré dans votre schéma, et en touchant les broches d'alimentation du déclencheur Schmitt, ajoutez un condensateur électrolytique de 10 uF.
• Coupez les fils des 3 condensateurs ci-dessus au strict minimum, ce qui établira toujours un contact positif avec les contacts de la platine. Ces pistes ajoutent une inductance dont vous ne voulez pas.
• Ajoutez une charge de la sortie que vous lisez à la broche de mise à la terre, aussi près que possible de la broche de sortie - 220 Ohms devraient être bien, et encore une fois, vous voulez que les fils soient coupés au minimum.

• Si vous devez absolument éviter le dépassement / le dépassement inférieur à quelques centaines de milliVolts, ajoutez des diodes Schottky de petit signal de la broche de sortie aux broches d'alimentation et de masse, ainsi:
  

  

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

• Cela garantira que le pic sur le front montant et le creux sur le bord descendant de la sonnerie sont amortis - il y aura également un certain effet sur le creux / pic respectif de la sonnerie en raison de l'excès d'énergie des pics dissipés à travers le diodes.
• Enfin, la maquette, en raison de la nature de sa construction, introduit une capacité, une inductance et toutes sortes de couplages parasites. Même une simple perf-board fera mieux. Les fils longs simples exacerbent ce problème, en particulier aux hautes fréquences / transitions nettes, où même un simple fil conducteur est une source de couplage et de sonnerie inductive.

J'écris ceci comme une réponse parce que je ne pensais pas qu'il y aurait assez de place dans les commentaires. Cela dit, il est probable que plusieurs des points que je soulève pourraient être à l'origine de vos problèmes: -

Utilisez-vous une sonde de portée x10? À quoi ressemble la sortie de la broche 2 - les déclencheurs schmitt ne se déclencheront pas tous au même point sur une onde carrée mal formée de la broche 2 - je peux en voir la preuve dans la trace de l'oscilloscope - il commence à se stabiliser puis se déclenche à nouveau. Le découplage de la puce de l'image est un peu floconneux.

Utilisez-vous réellement des 7414 - je recommanderais le 74AC14 pour la meilleure vitesse - vérifiez également le courant de sortie que ces appareils peuvent fournir - en particulier, certains appareils peuvent ne pas produire un o / p décent de la section de l'oscillateur avec une charge de 6k8 et 5 autres contributions.

Si vous avez déconnecté l'une des résistances 220R et accroché la lunette directement sur la sortie (disons la broche 4), à quoi ressemble-t-elle?

Quel Vcc utilisez-vous - vous dites que le dépassement est de 200 mV au-dessus du pic de 500 mV - cela semble étrange - êtes-vous sûr que tous les onduleurs commutent. À partir d'une alimentation 5V, je m'attendrais à voir un pic de 5V avec un dépassement en plus.

Nourriture pour la pensée.

Selon d'autres réponses et commentaires, je me suis concentré sur la réduction du dépassement avec certaines des suggestions fournies.

J'ai fait ce qui suit:

• raccourci les fils allant et venant de la planche à pain,
• compensation ajustée sur les sondes (une était légèrement sous-compensée)

Cela a réduit le dépassement mesuré de ~ 2,4 V à 1,8 V (plus de 5 V).

La suggestion de @ AndrejaKo a cependant eu le plus grand effet. J'ai mis le ressort de mise à la terre de la pointe sur la sonde et j'ai mesuré à nouveau, ne voyant cette fois que le dépassement de 680mV.

Jusqu'à ce que ce circuit soit soudé à un PCB, je ne m'attends certainement pas à mieux. Mais c'est une amélioration significative par rapport à l'original.

Mesure de la sortie d'onde carrée à la broche 2:

Chemin de terre court avec ressort de pointe:

La photo donne l'impression que la résistance touche le ressort de masse, mais ce n'est pas le cas.

Je ne suis pas convaincu que le dépassement ait jamais été aussi élevé que mesuré (ou même à 680mV), mais que des méthodes de mesure incorrectes ont été mises en cause. Si rien d'autre cependant, cela a définitivement montré qu'essayer de mesurer des événements à grande vitesse nécessite vraiment de prêter attention à des choses comme la longueur des fils (impédance), la capacité parasite et une analyse minutieuse.

Remarque: j'ai supprimé les résistances des cinq autres déclencheurs de Schmitt pour la photo; les résultats étaient fondamentalement les mêmes avec / sans eux.

Vous avez un problème d'alimentation. Edit 3, montrant VCC (jaune) et le nœud OUT (bleu) est le pistolet fumant. Ajoutez une capacité entre le VCC et le rail d'alimentation, aussi près que possible des broches du CI. Les fils de condensateur sont actuellement beaucoup trop longs. J'utiliserais environ 100 microfarad électrolytiques, contourné avec un capuchon de film de microfarad .01 et une petite céramique, disons 600 pF. Alignez-les aussi près que possible des broches et posez la plus petite directement sur les broches si vous le pouvez. BTW, de nombreux amplis audio affichent ce même problème. Vous pouvez les tester en connectant un haut-parleur entre VCC et la masse, en série avec un petit capuchon de valeur pour bloquer DC. Vous entendrez de la musique sur les rails d'alimentation. Votre objectif est de réduire ou d'éliminer cette musique.

Dans le tutoriel / vidéo original de W2AEW d'où est venu ce circuit, Alan mentionne que le circuit atteint une impédance de "Sortie **" de 50 ohms assez proche.

Votre message précédent a en fait répondu à votre propre question, mais je suppose que vous ne vous êtes pas rendu compte que vous aviez déjà la réponse.

De votre post précédent: "Anindo suggère dans une réponse à une question connexe que l'on devrait utiliser une résistance de 50Ω pour une charge. Je mesure la sortie du premier déclencheur Schmitt (IC1D, à la broche 2). Les déclencheurs restants sont utilisés avec Résistances de 220 Ω pour créer une impédance d'environ 50 Ω, mais j'obtiens des résultats presque identiques mesurant au nœud de sortie "

Vos résistances de 220 ohms forment l'impédance de sortie pour l'énergie lancée, ce ne sont pas l'impédance de charge. Vous deviez ensuite introduire ce signal de sortie final dans une impédance caractéristique correspondante pour épuiser / consommer complètement l'énergie lancée et empêcher les réflexions. Solution: Ajoutez simplement la charge de 50 ohms en tant que résistance de charge ou, si votre oscilloscope le prend en charge, utilisez simplement la sélection d'impédance d'entrée de 50 ohms de l'oscilloscope. Il y aura également des effets parasites capacitance / inductance mais le décalage d'impédance sera l'élément dominant à l'heure actuelle.