¿Cómo equilibrar la frecuencia y el ciclo de trabajo en este circuito?

Question

¿Cómo equilibrar la frecuencia y el ciclo de trabajo en este circuito?

555
Física
frecuencia
ciclo de trabajo
oscilador
análisis de circuitos

ammar

Tengo este circuito astable que genera ondas cuadradas con control independiente de frecuencia y ciclo de trabajo:

Para este circuito:

$t_{H} = 0.759 C (R_{F} + R_{y})$ $t_H=0.759\,C\,(R_f+R_y)$
$t_{L} = 0.759 C R_{X}$ $t_L=0.759\,C\,R_x$
$pag mi r i o d = 0.759 C (R_{F} + R_{d})$ $period = 0.759\,C\,(R_f+R_d)$
$F r mi q tu mi norte C y = \frac{1}{pag mi r i o d} = \frac{1.32}{C (R_{F} + R_{d})}$ $frequency = \frac{1}{period}=\frac{1.32}{C\,(R_f+R_d)}$
$d tu t y C y C yo mi = \frac{t_{H}}{pag mi r i o d} = \frac{R_{F} + R_{y}}{R_{F} + R_{d}}$ $duty\; cycle =\frac{t_H}{period}=\frac{R_f+R_y}{R_f+R_d}$

Quiero que el ciclo de trabajo oscile -al menos- del 25% al 75% , y que la frecuencia oscile -al menos- de 1 kHz a 10 kHz .

Para estos valores dados:

Rd es un potenciómetro cuya resistencia total es de 50 kOhm.
Rf es una resistencia variable cuyo valor máximo es de 50 kOhm.
C = 10 nF.

, aquí están los rangos posibles:

La máxima frecuencia posible:
$F r mi q mi norte C y_{metro a X} = \frac{1.32}{C (R_{F, metro i norte} + R_{d})} = \frac{1.32}{10^{- 8} (50 k + 10)} = 2.64 k H z$ $freqency_{max}=\frac{1.32}{C\,(R_{f,min}+R_d)}=\frac{1.32}{10^{-8}(50k+10)}=2.64\,kHz$ donde se supone que 10 Ohm es el valor mínimo que se puede asignar a Rf y 50 kOhm es Rd.
La mínima frecuencia posible:
$F r mi q mi norte C y_{metro i norte} = \frac{1.32}{C (R_{F, metro a X} + R_{d})} = \frac{1.32}{10^{- 8} (50 k + 50 k)} = 1.32 k H z$ $freqency_{min}=\frac{1.32}{C\,(R_{f,max}+R_d)}=\frac{1.32}{10^{-8}(50k+50k)}=1.32\,kHz$

Puede ver que el rango de frecuencia es muy estrecho.

Por otro lado, calculando el ciclo de trabajo y suponiendo que Rf se establece en 50 kOhm:

El ciclo de trabajo máximo posible:
$d tu t y C y C yo mi = \frac{R_{F} + R_{y, metro a X}}{R_{F} + R_{d}} = \frac{50 k + 50 k}{50 k + 50 k} = 1$ $duty\; cycle =\frac{R_f+R_{y,max}}{R_f+R_d}=\frac{50k+50K}{50k+50k}=1$
El ciclo de trabajo mínimo posible:
$d tu t y C y C yo mi = \frac{R_{F} + R_{y, metro i norte}}{R_{F} + R_{d}} = \frac{50 k + 10}{50 k + 50 k} = 0.5$ $duty\; cycle =\frac{R_f+R_{y,min}}{R_f+R_d}=\frac{50k+10}{50k+50k}=0.5$

El ciclo de trabajo máximo posible es excelente, pero el mínimo es malo.

Puedo reducir el valor máximo de la resistencia variable Rf para mejorar el rango del ciclo de trabajo pero el rango de frecuencias no mejorará notablemente. Por ejemplo, si Rf(max) = 5 kOhm, el ciclo de trabajo oscilará entre 10% to 100%. Pero la frecuencia oscilará entre 2.4 kHz to 2.64 kHzlo que es inaceptable.

O puedo reducir toda la resistencia del potenciómetro Rd para mejorar el rango de frecuencias pero el rango del ciclo de trabajo no mejorará notablemente. Por ejemplo, si Rd se reduce a 5 kOhm, la frecuencia máxima se vuelve 25.9 kHzy la frecuencia mínima se convierte en 2.4 kHz. Pero el ciclo de trabajo oscilará entre 90% to 100%lo que es tan malo.

Incluso si reduzco Rf y Rd o cambio el valor de C, no puedo alcanzar mi objetivo.

¿Cómo puedo lograr el rango requerido de frecuencia y ciclo de trabajo?

Respuestas (3)

¿Cómo equilibrar la frecuencia y el ciclo de trabajo en este circuito?

Andy alias · Answer 1

¿Cómo puedo lograr el rango requerido de frecuencia y ciclo de trabajo?

No le complique la vida, utilice un LTC6992: -

Su frecuencia de operación puede variar entre 3,81 hercios y 1 MHz. El ciclo de trabajo se puede controlar (con un voltaje o un divisor de potencial) de cero a 100 % con opciones para limitar al 5 % y al 95 %.

Funciona a partir de suministros de 2,25V a 5,5V.

Gracias @Andy alias. Es interesante saber sobre el LTC6992, pero prefiero encontrar una manera de resolver el problema sin cambiar todo el circuito. Estoy haciendo un proyecto universitario, y creo que es mejor hacerlo de una manera no "fácil".
No encontrará paz con el 555: el ciclo de carga usa Rf pero el ciclo de descarga no.

Pedro Smith · Answer 2

El circuito de temporizador 555 clásico no puede lograr menos del 50% del ciclo de trabajo, pero el diseño del temporizador 555 es un juego que se ha jugado durante décadas.

El método habitual para obtener ciclos de trabajo bajos es tener un solo diodo en la resistencia inferior ( $R_B$ en el circuito convencional).

Ahora $R_B$ solo está presente durante el ciclo de descarga y para componentes ideales, las ecuaciones de tiempo son:

$T_{high} = C \cdot R_A \cdot ln_{(2)}$

$T{low} = C \cdot R_B \cdot ln_{(2)}$

El ciclo de trabajo $D = \frac {R_A} {R_B}$

Los componentes reales que usará tendrán un efecto, pero creo que debería tratar de averiguarlos (el voltaje directo del diodo es el efecto principal a resolver).

antonio51 · Answer 3

Pruebe esto: la salida se usa para cargar y descargar el capacitor.

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Andy alias

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