Apa yang bisa mengurangi overshoot dan dering pada generator pulsa gelombang persegi sederhana?

Saya telah membangun generator pulsa gelombang persegi sederhana berbasis RC dan Schmitt. Di papan tempat memotong roti, ia memiliki beberapa kualitas yang tidak diinginkan jelas karena panjang jumper, papan tempat memotong roti itu sendiri, dll.

Versi skematis dan papan tempat memotong roti:

Dan output bentuk gelombang:

Secara khusus, tepi naik dari gelombang persegi memiliki jumlah overshoot yang substansial (sekitar 200mV lebih dari 500mV puncak) dan dering. Sangat mudah untuk membuatnya lebih buruk, dengan menyentuh secara fisik R1. Lihat hasil edit untuk info yang benar.

Dalam mencari solusi, saya telah menemukan istilah-istilah seperti snubber dan peredam untuk sirkuit RF dan hal-hal di luar tingkat gaji hobi saya .

Anindo menyarankan dalam jawaban untuk pertanyaan terkait bahwa seseorang harus menggunakan resistor 50Ω untuk suatu beban. Saya mengukur output dari pemicu Schmitt pertama (IC1D, pada pin 2). Pemicu yang tersisa digunakan dengan 220Ω resistor untuk membuat impedansi sekitar 50Ω, tapi saya mendapatkan hasil yang hampir sama dengan mengukur pada simpul keluaran.

Generator pulsa cepat ini murni untuk percobaan / pendidikan saya sendiri, jadi tidak ada yang kritis tentang hal itu. Jika saya memutuskan untuk membuat papan yang disolder, hal-hal apa yang bisa saya lakukan untuk memastikan itu lebih baik daripada sepupu breadboard-nya?

Saya keliru berada dalam mode AC coupled untuk screenshot dan pengukuran sebelumnya. Berikut adalah beberapa layar lagi yang menunjukkan sinyal pada pin 1 dan 2 IC (gelombang input segitiga pada 1, output persegi pada 2). Mereka sekarang DC digabungkan. Probe selalu dalam X10 tetapi cakupannya sendiri di X1 (lingkup baru, oops!). Namun overshoot masih signifikan: pada output yang 0-5V, overshoot (ditunjukkan oleh garis kursor putih putus-putus) adalah 2,36V. Perhatikan bahwa overshoot pada input hanya sekitar 500mV. Apakah input riak karena kedekatan pin 1 dan 2 di papan tempat memotong roti?

Input (bab 2 / biru) pada pin 1, dan output (bab 1 / kuning) pada pin 2:

Overshoot diukur dengan Kopling DC:

Melepaskan resistor R2 dan mengukur pada pin 4 (output IC1E) tidak menghasilkan perbedaan nyata dari sinyal pada pin 2.

Saya harus menyebutkan bahwa tutorial / video asli oleh W2AEW dari mana saya mendapatkan informasi untuk sirkuit ini juga memiliki beberapa overshoot, tetapi tidak pada tingkat yang saya miliki. Sirkuitnya disolder di papan yang mungkin banyak membantu.

Bentuk gelombang penulis asli (W2AEW) (pada node OUT) dengan mungkin 500mV lebih dari 5V:

Versi solder asli penulis:

Edit 2:

Berikut adalah gambar pengaturan keseluruhan termasuk panjang timah ke PSU dan ruang lingkup:

Edit 3:

Dan akhirnya, VCC (kuning) dan simpul OUT (biru) pada ruang lingkup untuk menunjukkan riak bertepatan:

Dari tampilan jejak lingkup baru yang ditambahkan ke pertanyaan, khususnya jejak Vcc, tampaknya dering tersebut berasal dari regulasi pasokan yang buruk pada titik penggunaan - kemungkinan besar tidak pada output pasokan bangku. Sementara lead yang lebih pendek dari catu daya bangku tentu akan membantu dengan mengurangi induktansi lead, itu tidak akan cukup ketika transisi setajam yang Anda cari.

• Tambahkan kapasitor yang lumayan di papan tempat memotong roti di seberang rel pasokan, terdekat dengan IC: Mulai dengan 100 uF.
• Secara paralel dengan kapasitor decoupling 0,1 uF yang ditunjukkan dalam skema Anda, dan menyentuh pin pasokan Schmitt Trigger, tambahkan kapasitor elektrolit 10 uF.
• Pangkas lead dari ketiga kapasitor di atas ke minimum yang masih akan membuat kontak positif dengan kontak papan tempat memotong roti. Mereka mengarah menambahkan induktansi yang tidak Anda inginkan.
• Tambahkan beban dari output yang Anda baca ke pin ground, sedekat mungkin dengan pin output - 220 Ohm seharusnya baik-baik saja, dan sekali lagi Anda ingin lead dipangkas seminimal mungkin.

• Jika Anda benar-benar harus menghindari overshoot / undershoot melebihi beberapa ratus miliVolts, tambahkan sinyal Schottky diode kecil dari pin output ke pin pasokan dan ground, dengan demikian:
  

  

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

• Ini akan memastikan bahwa puncak pada tepi naik dan palung pada tepi jatuh dering dibasahi - akan ada beberapa efek pada masing-masing palung / puncak dering juga karena kelebihan energi dari puncak yang dibuang di sepanjang dioda.
• Akhirnya, papan tempat memotong roti, karena sifat konstruksinya, memperkenalkan kapasitansi, induktansi, dan semua jenis kopling parasit. Bahkan perf-board sederhana akan lebih baik. Lead panjang memperparah masalah ini, terutama pada frekuensi tinggi / transisi tajam, di mana bahkan kawat sederhana adalah sumber kopling dan dering induktif.

Saya menulis ini sebagai jawaban karena saya pikir tidak akan ada cukup ruang dalam komentar. Karena itu, kemungkinan beberapa poin yang saya buat bisa menjadi penyebab masalah Anda: -

Apakah Anda menggunakan probe lingkup x10? Seperti apa tampilan dari pin 2 - pemicu schmitt tidak akan semuanya memicu pada titik yang sama pada squarewave berbentuk buruk dari pin 2 - Saya bisa melihat bukti ini di jejak lingkup - ia mulai menetap kemudian menembak lagi. Chip decoupling dari gambar agak serpihan.

Apakah Anda benar-benar menggunakan 7414-an - Saya akan merekomendasikan 74AC14 untuk kecepatan terbaik - juga memeriksa ulang keluaran saat ini yang dapat disediakan oleh perangkat ini - khususnya, beberapa perangkat mungkin tidak menghasilkan o / p yang layak dari bagian osilator yang diberi beban 6k8 dan 5 lainnya input.

Jika Anda memutus salah satu dari resistor 220R dan menggantungkan ruang lingkup langsung ke output (katakanlah pin 4) seperti apa itu?

Vcc apa yang Anda gunakan - Anda mengatakan overshoot adalah 200mV di atas puncak 500mV - ini tampak aneh - apakah Anda yakin semua inverter beralih. Dari suplai 5V saya berharap dapat melihat puncak 5V dengan overshoot di atas ini.

Inspirasi.

Per jawaban dan komentar lainnya, saya fokus untuk menurunkan overshoot dengan beberapa saran yang diberikan.

Saya melakukan yang berikut:

• dipersingkat lead pergi ke dan dari papan tempat memotong roti,
• kompensasi yang disesuaikan pada probe (satu kompensasi sedikit di bawah)

Ini mengurangi overshoot terukur dari ~ 2.4V ke 1.8V (lebih dari 5V).

Namun, saran AndrejaKo memiliki efek terbesar. Saya meletakkan ujung ground spring pada probe dan mengukur lagi, kali ini hanya melihat overshoot 680mV.

Sampai sirkuit ini disolder ke PCB, saya tentu tidak berharap jauh lebih baik. Tetapi ini adalah peningkatan yang signifikan dari aslinya.

Mengukur output gelombang persegi pada pin 2:

Jalur tanah pendek dengan ujung pegas:

Foto membuatnya tampak seolah-olah resistor menyentuh tanah pegas, tetapi tidak.

Saya tidak yakin bahwa overshoot benar-benar setinggi yang diukur (atau bahkan benar-benar pada 680mV), tetapi metode pengukuran yang tidak tepat yang harus disalahkan. Jika tidak ada yang lain, ini telah menunjukkan secara pasti bahwa mencoba untuk mengukur peristiwa kecepatan tinggi benar-benar membutuhkan perhatian pada hal-hal seperti panjang timah (impedansi), kapasitansi liar, dan analisis yang cermat.

Catatan: Saya melepas resistor ke lima pemicu Schmitt lainnya untuk foto tersebut; hasilnya pada dasarnya sama dengan / tanpa mereka.

Anda memiliki masalah catu daya. Sunting 3, menunjukkan VCC (kuning) dan simpul OUT (biru) adalah pistol merokok. Tambahkan kapasitansi antara VCC dan rel pasokan, sedekat mungkin ke pin IC. Capasitor lead saat ini terlalu lama. Saya akan menggunakan sekitar 100 mikrofarad elektrolit, dilewati dengan topi film .01 mikrofarad dan keramik kecil, katakanlah 600 pF. Sejajarkan ini sedekat mungkin ke pin, dan mendaratkan pin terkecil tepat di pin jika Anda bisa. BTW, banyak ampli audio menampilkan masalah yang sama. Anda dapat mengujinya dengan menghubungkan speaker antara VCC dan ground, secara seri dengan batas nilai kecil untuk memblokir DC. Anda akan mendengar musik di rel suplai. Tujuan Anda adalah untuk mengurangi atau menghilangkan musik ini.

Dalam tutorial / video asli oleh W2AEW dari mana sirkuit ini datang, Alan tidak menyebutkan bahwa rangkaian mencapai hampir 50 ohm "Output **" impedansi.

Posting Anda sebelumnya sebenarnya menjawab pertanyaan Anda sendiri tetapi saya curiga Anda tidak menyadari bahwa Anda sudah memiliki jawabannya.

Dari posting Anda sebelumnya: "Anindo menyarankan dalam jawaban untuk pertanyaan terkait bahwa seseorang harus menggunakan resistor 50Ω untuk beban. Saya mengukur output dari pemicu Schmitt pertama (IC1D, pada pin 2). Pemicu yang tersisa digunakan dengan 220Ω resistor untuk membuat impedansi sekitar 50Ω, tapi saya mendapatkan hasil yang hampir identik dengan mengukur pada simpul keluaran "

Resistor 220 ohm Anda membentuk impedansi Output untuk energi yang diluncurkan, mereka bukan impedansi beban. Anda kemudian perlu memberi makan sinyal keluaran akhir ke impedansi karakteristik yang sesuai untuk sepenuhnya menghabiskan / mengkonsumsi energi yang diluncurkan dan mencegah refleksi. Solusi: Cukup tambahkan beban 50 ohm baik sebagai resistor beban atau, jika ruang lingkup Anda mendukungnya, gunakan saja pilihan impedansi input 50 ohm Scope. Akan ada juga efek kapasitansi / induktansi parasit tetapi ketidakcocokan impedansi akan menjadi elemen dominan saat ini.