Was kann Überschwingen und Überschwingen bei einem einfachen Rechteckimpulsgenerator reduzieren?

Aus dem Aussehen der neuen Oszilloskopspuren, die der Frage hinzugefügt wurden, insbesondere der Vcc-Spur, geht hervor, dass das Klingeln auf eine schlechte Regulierung der Versorgung am Verwendungsort zurückzuführen ist - höchstwahrscheinlich nicht auf den Ausgang der Bankversorgung. Während kürzere Leitungen vom Labornetzteil sicherlich helfen, indem sie die Leitungsinduktivität reduzieren, reicht das nicht aus, wenn der Übergang so scharf ist, wie Sie es suchen.

• Fügen Sie einen kräftigen Kondensator auf dem Steckbrett über den Versorgungsschienen hinzu, am nächsten zum IC: Beginnen Sie mit 100 uF.
• Fügen Sie parallel zu dem in Ihrem Schaltplan gezeigten 0,1-uF-Entkopplungskondensator und Berühren der Schmitt-Trigger-Versorgungsstifte einen 10-uF-Elektrolytkondensator hinzu.
• Trimmen Sie die Leitungen aller 3 Kondensatoren oben auf das absolute Minimum, das immer noch positiven Kontakt mit den Steckbrettkontakten hat. Diese Leitungen fügen eine Induktivität hinzu, die Sie nicht möchten.
• Fügen Sie eine Last vom Ausgang, den Sie lesen, zum Erdungsstift hinzu, so nahe wie möglich am Ausgangsstift - 220 Ohm sollten in Ordnung sein, und Sie möchten wieder, dass die Leitungen auf ein Minimum getrimmt werden.

• Wenn Sie ein Überschwingen / Unterschwingen über einige hundert Millivolt unbedingt vermeiden müssen, fügen Sie Kleinsignal-Schottky-Dioden vom Ausgangspin sowohl zu den Versorgungs- als auch zu den Erdungspins hinzu, also:
  

  

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

• Dadurch wird sichergestellt, dass die Spitze an der ansteigenden Flanke und die Talsohle an der abfallenden Flanke des Nachschwingens gedämpft werden – es wird auch eine gewisse Wirkung auf die jeweilige Talsohle/Spitze des Nachschwingens geben, da die überschüssige Energie der Spitzen über die dissipiert wird Dioden.
• Schließlich führt das Steckbrett aufgrund seiner Konstruktion Kapazität, Induktivität und alle Arten von parasitärer Kopplung ein. Sogar ein einfaches Perfboard wird es besser machen. Lange Leitungen verschärfen dieses Problem einfach, insbesondere bei hohen Frequenzen / scharfen Übergängen, wo selbst eine einfache Drahtleitung eine Quelle für Kopplung und induktives Klingeln ist.

Ich schreibe dies als Antwort, weil ich nicht dachte, dass in Kommentaren genug Platz sein würde. Abgesehen davon ist es wahrscheinlich, dass mehrere der Punkte, die ich anspreche, die Ursache für Ihre Probleme sein könnten: -

Verwenden Sie eine x10-Oszilloskopsonde? Wie sieht der Ausgang von Pin 2 aus - Schmitt-Trigger werden nicht alle am selben Punkt auf einer schlecht geformten Rechteckwelle von Pin 2 ausgelöst - ich kann Beweise dafür in der Scope-Spur sehen - es beginnt sich zu setzen und schießt dann wieder ab. Die Chip-Entkopplung vom Bild ist etwas flockig.

Verwenden Sie tatsächlich 7414s - ich würde den 74AC14 für die beste Geschwindigkeit empfehlen - überprüfen Sie auch den Ausgangsstrom, den diese Geräte liefern können - insbesondere erzeugen einige Geräte bei einer Last von 6k8 und 5 anderen möglicherweise kein anständiges o / p aus dem Oszillatorabschnitt Eingänge.

Wenn Sie einen der 220R-Widerstände abklemmen und das Oszilloskop direkt an den Ausgang (z. B. Pin 4) hängen, wie sieht es aus?

Welche Vcc verwenden Sie - Sie sagen, die Überschreitung beträgt 200 mV über der Spitze von 500 mV - das scheint seltsam - sind Sie sicher, dass alle Wechselrichter schalten? Bei einer 5-V-Versorgung würde ich eine 5-V-Spitze mit einem Überschwingen erwarten.

Stoff zum Nachdenken.

Bei anderen Antworten und Kommentaren habe ich mich darauf konzentriert, das Überschwingen mit einigen der bereitgestellten Vorschläge zu verringern.

Ich habe folgendes gemacht:

• verkürzte die Zuleitungen zum und vom Steckbrett,
• angepasste Kompensation an den Sonden (eine war leicht unterkompensiert)

Dadurch wurde das gemessene Überschwingen von ~2,4 V auf 1,8 V (über 5 V) reduziert.

Die größte Wirkung hatte jedoch der Vorschlag von @AndrejaKo. Ich legte die Erdungsfeder der Spitze auf die Sonde und maß erneut, diesmal nur mit 680 mV Überschwingen.

Bis diese Schaltung auf eine Platine gelötet ist, erwarte ich sicherlich nicht viel Besseres. Aber das ist eine deutliche Verbesserung gegenüber dem Original.

Messen des Rechteckwellenausgangs an Pin 2:

Kurzer Masseweg mit Spitzenfeder:

Auf dem Foto sieht es so aus, als ob der Widerstand die Massefeder berührt, aber das ist nicht der Fall.

Ich bin nicht davon überzeugt, dass das Überschwingen jemals wirklich so hoch war wie gemessen (oder sogar wirklich bei 680 mV liegt), sondern dass unsachgemäße Messmethoden schuld waren. Nicht zuletzt hat dies definitiv gezeigt, dass der Versuch, Hochgeschwindigkeitsereignisse zu messen, wirklich Aufmerksamkeit auf Dinge wie Leitungslänge (Impedanz), Streukapazität und sorgfältige Analyse erfordert.

Hinweis: Ich habe die Widerstände zu den anderen fünf Schmitt-Triggern für das Foto entfernt; Die Ergebnisse waren im Grunde die gleichen mit/ohne sie.

Sie haben ein Problem mit der Stromversorgung. Bearbeiten 3, das VCC (gelb) und den OUT-Knoten (blau) zeigt, ist die rauchende Waffe. Fügen Sie Kapazität zwischen VCC und Versorgungsschiene hinzu, so nah wie möglich an den IC-Pins. Kondensatorzuleitungen sind derzeit viel zu lang. Ich würde etwa 100 Mikrofarad elektrolytisch verwenden, umgangen mit einer 0,01 Mikrofarad Filmkappe und einer kleinen Keramik, sagen wir 600 pF. Richten Sie diese so nah wie möglich an den Stiften aus und landen Sie den kleinsten direkt auf den Stiften, wenn Sie können. Übrigens, viele Audioverstärker zeigen dasselbe Problem. Sie können sie testen, indem Sie einen Lautsprecher zwischen VCC und Masse anschließen, in Reihe mit einer kleinen Wertkappe, um DC zu blockieren. Auf den Versorgungsschienen hörst du Musik. Ihr Ziel ist es, diese Musik zu reduzieren oder zu eliminieren.

In dem ursprünglichen Tutorial / Video von W2AEW, aus dem diese Schaltung stammt, erwähnt Alan, dass die Schaltung ziemlich nahe an 50 Ohm "Output **" -Impedanz erreicht.

Ihr früherer Beitrag hat tatsächlich Ihre eigene Frage beantwortet, aber ich vermute, Sie haben nicht bemerkt, dass Sie die Antwort bereits hatten.

Aus Ihrem früheren Beitrag: "Anindo schlägt in einer Antwort auf eine verwandte Frage vor, dass man einen 50-Ω-Widerstand für eine Last verwenden sollte. Ich messe den Ausgang des ersten Schmitt-Triggers (IC1D, an Pin 2). Die restlichen Trigger werden verwendet mit 220-Ω-Widerstände, um eine Impedanz von ungefähr 50 Ω zu erzeugen, aber ich erhalte fast identische Ergebnisse, wenn ich am Ausgangsknoten messe.

Ihre 220-Ohm-Widerstände bilden die Ausgangsimpedanz für die eingespeiste Energie, sie sind nicht die Lastimpedanz. Sie mussten dann dieses endgültige Ausgangssignal in eine entsprechende charakteristische Impedanz einspeisen, um die eingekoppelte Energie vollständig abzubauen/zu verbrauchen und Reflexionen zu verhindern. Lösung: Fügen Sie einfach die 50-Ohm-Last entweder als Lastwiderstand hinzu oder verwenden Sie, wenn Ihr Oszilloskop dies unterstützt, einfach die 50-Ohm-Eingangsimpedanzauswahl des Oszilloskops. Es wird auch parasitäre Kapazitäts-/Induktivitätseffekte geben, aber die Fehlanpassung der Impedanz wird derzeit das dominierende Element sein.