¿Mi circuito fue víctima de la autorresonancia del capacitor?

Para generar un pulso corto a partir de una señal de corriente constante permanente, hice este circuito. Funciona bien, excepto que creó una ondulación de muy alta frecuencia que causó estragos en toda la placa prototipo, no solo en la salida, y elevó el voltaje de toda la placa de 5 V a 3 V, a veces menos.

La frecuencia era tan alta que mi osciloscopio de 200Mhz no podía ver la onda pero pude ver que la línea era muy gruesa.

Resolví el problema agregando un límite de 15pF (C2) entre la salida y tierra. Ahora la señal es perfecta. Antes, cuando mi circuito tenía problemas, era lo mismo, solo que sin esta tapa. Ya había una resistencia a tierra de 330K y pensé que sería suficiente para evitar este tipo de interferencias.

Creo que la caída de voltaje se debió a que otros circuitos integrados se pulsaron extremadamente rápido, aunque a niveles indefinidos. Antes de saber de dónde venía el problema, los síntomas no estaban claros: La placa funcionaba como se esperaba. Luego, al día siguiente, cambié algo aparentemente no relacionado y comenzó a funcionar de manera impredecible.

¿Es común este fenómeno? ¿Debería preocuparme por otras fallas en mis circuitos que podrían ser la causa de esto? ¿O fue lo que se llama "resonancia propia del condensador"?

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

El triángulo de la izquierda es un gatillo Schmidtt. No puedo confirmar si aparecería el mismo efecto si la fuente de la señal viniera de otro circuito integrado o de una fuente de alimentación directamente.

La placa es una composición de tres registros de desplazamiento 595, disparadores schmidtt, un reloj 557, 2 o 3 mosfets y un montón de diodos schottky. Está alimentado por un regulador lineal, alimentado por una fuente de alimentación de 15V. Cambiar la fuente de alimentación a una completamente diferente no cambió nada. Todos los circuitos integrados tienen tapas de desacoplamiento, que creo que tampoco tienen ningún efecto en lo que respecta a esta placa. Agregarlos no produjo nada visible.

¿Qué gatillo Schmitt? Quizás ese en particular tenga una capacitancia de salida máxima que C1 está violando. Yo diría que sí, más de unos pocos dispositivos no manejan bien las cargas capacitivas de conducción. Algunos reguladores y amplificadores operacionales también entran en esta categoría.
Ese es un buen punto. Dependiendo de cómo se almacene en búfer la salida del disparador schmitt y la impedancia de la fuente de alimentación del disparador, es posible que no cambie limpiamente. Eso no sugiere lo que podría estar pasando con C2, así que no estoy muy seguro. También es posible que desee ver la impedancia de la salida de pulsos para ver si hay algún tipo de timbre allí.
"un pulso corto de una señal de corriente constante permanente": debe ser más preciso en la redacción. No puede crear ningún pulso a partir de una "señal constante". Puede crear pulsos a partir de bordes, transiciones. Además, el circuito CR se llama circuito "diferenciador", y el uso de circuitos diferenciadores en diseños digitales fue condenado hace 30-40 años, no lo use, crea señales ruidosas y pulsos negativos también.
"El triángulo de la izquierda es un gatillo Schmidtt". ¿Y qué está conectado a la derecha?
@rdtsc El gatillo Schmitt es NC7W7Z17 eu.mouser.com/datasheet/2/308/NC7WZ17-1301535.pdf
@Andrew Macrae El gatillo cambia limpiamente. Borde vertical perfecto.
@Ale..chenski No está diseñado para ser un circuito RC, sino simplemente para pasar la corriente a través de la tapa. La resistencia solo está ahí para hacer una conexión a tierra contra la interferencia parásita. No pensé que tendría un efecto a 330K. Se utiliza para la generación de un solo pulso cuando la salida del disparador Schmitt sube y permanece alta. También me olvidé del pulso negativo cuando se descarga la tapa. Aunque no es la causa del problema, es bueno recordármelo.
@Ale..chenski Tengo dos circuitos idénticos. Una salida pasa por un diodo schottky, luego a una entrada de reloj de registro de desplazamiento 595. El otro va a la entrada de otro disparador shmidtt. La línea del segundo gatillo Schmidtt osciló más que la otra. Pero cuando lo fijé a la tapa C2, la otra línea también comenzó a oscilar mucho. Muy extraño.

Respuestas (2)

No hay mucha diferencia entre los dos (están uno encima del otro), sin embargo, probablemente haya mucho más en juego con el diseño. Estoy dispuesto a apostar que tienes uno de los siguientes problemas:

ingrese la descripción de la imagen aquí

1) Su suelo no es continuo y tiene grandes cantidades de inductancia parásita

2) Vcc tiene una gran cantidad de inductancia parásita o almacenamiento local insuficiente para los circuitos integrados con tapas de filtro de potencia.

El problema son las cosas que no puedes ver. En el esquema, comúnmente dibujamos Vcc y tierra como una sola red. Cuando se construye el circuito, conectamos tierra y Vcc con conductores, estos conductores tienen resistencia e inductancia (y entre ellos capacitancia). Por lo general, cuando tiene estos problemas extraños, es porque tiene demasiada inductancia y ha construido un filtro RLC con la resistencia siendo la carga, la C es una tapa de filtro de potencia y la L es un cable al IC.

Asegúrese de utilizar conductores grandes y evite conectar en cadena Vcc y tierra. La corriente de cada IC debe tener un camino directo de regreso a la fuente de alimentación; de lo contrario, tendrá un problema de modo común.

Otra cosa que podría estar sucediendo es que el regulador de voltaje podría estar mal compensado, verifique la hoja de datos y asegúrese de tener un condensador de filtro adecuado en el regulador.

Gracias por esta respuesta. De hecho, ambos circuitos generan el mismo gráfico. El pulso está bien en ambos casos. (Me olvidé del pulso negativo cuando se descarga la tapa. Sin embargo, no lo vi en el osciloscopio => ???). El problema es lo que sucede después (y posiblemente también antes) de que el pulso se dispare y se desvanezca. La "resonancia" u "oscilación" observada es el resultado del límite de 0.1uF (C1) y otras cosas antes o después, pero no afecta la forma del pulso. Solo causa una caída masiva de voltaje e inestabilidad.
Los Vcc y GND están conectados en cadena y hay bastantes cables en la placa prototipo (no en la placa de prueba. Todo está soldado). Es posible que la inductancia tenga un efecto. Intentaré corregir eso. Sobre el regulador de voltaje: creo que tiene la tapa adecuada tanto antes como después. Seguí recomendaciones. Pero puse una tapa más grande en la entrada del regulador. Normalmente el circuito no debería tomar tanta corriente como para desestabilizar el regulador. Pero pierdo de 0,3 a 0,5 V solo en el encendido, el reloj está inactivo y no noto ningún problema especial.
Si el circuito está consumiendo demasiada energía, si tiene acceso a una cámara térmica, esto puede ayudar a encontrar las partes que consumen más energía y probablemente tengan una falla.
También creo que la caída de voltaje debería ser mucho menor. No tengo acceso a una cámara térmica, pero puedo depurar desconectando los cables de alimentación rojos uno por uno.

No es raro que la lógica CMOS discreta de alta velocidad oscile automáticamente si la impedancia de la fuente es muy alta. La capacitancia parásita entre la salida y el terminal de entrada puede formar un oscilador de relajación.

Si bien esto puede no ser la fuente de sus problemas, es algo de lo que debe tener cuidado, si la impedancia de la fuente es muy alta (100 k Ohmios y más). Su tapa de derivación reduce la impedancia de fuente efectiva en altas frecuencias.

¿Oscila automáticamente cuando la corriente es constante o cero voltios? (frecuencia cero)
CMOS oscilará, si TIERRA o VDD son descuidados, de alta inductancia, conectados en cadena, etc.
Incluso con una conexión a tierra sólida y un amplio desacoplamiento, debido a que los pines de entrada/salida de una puerta a menudo están adyacentes, esto puede ser suficiente acoplamiento para oscilar cuando la entrada es impulsada por una fuente de alta impedancia.
Gracias por tu útil comentario. En mi caso no hay salida de alta impedancia y la línea entre una salida y una entrada está interrumpida por un diodo schottky. Un schottky también puede generar o facilitar una oscilación pero no creo que sea el caso aquí..
¿Mi circuito fue víctima de la autorresonancia del capacitor?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v