Una pregunta sobre la especificación de combinaciones RC en circuitos temporizadores analógicos

Los electrolíticos tienen corrientes de fuga bastante altas, por lo que no son una buena elección y también tienen una mala tolerancia que brinda una variabilidad significativa en el diseño de un circuito de retardo de tiempo.

Un tipo de montaje en superficie no polarizado, con una tolerancia del 5%, comúnmente disponible, que consideraría es el capacitor cerámico dieléctrico X7R. En tamaño 1206 se pueden obtener 10 uF 16V. Si está preparado para aceptar una tolerancia del 10 %, puede obtener 47 uF en una caja de 1210, pero es posible que solo tenga una clasificación de 10 voltios.

Peores dieléctricos que X7R (como X5R) producen valores más altos con tolerancias más amplias y algún cambio en la capacitancia con el voltaje aplicado, lo que los hace inadecuados para aplicaciones de temporización decentes.

Entonces, dependiendo de cuán precisas sean sus necesidades de sincronización, supondría que 10 uF es el máximo (para condensadores cerámicos de montaje en superficie medio decentes) y calcularía la resistencia en función de esto. Si el valor de resistencia es superior a 1 Mohm, comenzaría a preocuparme por las corrientes de fuga de los pines del chip y tomaría otro camino, como usar una MCU pequeña.

Si puede vivir con las limitaciones del 555:

1-) ¿Es problemático mantener el valor límite bajo en el nivel de nF y aumentar la R a cientos de megaohmios?

Sí, es problemático. Se requiere una corriente mínima para activar el comparador de umbral en el 555. Los 555 típicos enumeran el valor máximo como 0,25 uA (250 nA); consulte la hoja de datos específica de su 555 en caso de que sea diferente. Esto establece un límite superior en el valor de la resistencia de temporización, que varía según el voltaje de la fuente de alimentación del IC.

Aunque los dispositivos generalmente requerirán menos de 250 nA para activarse, el uso de una corriente más baja puede resultar en una operación poco confiable.

Por ejemplo, de la hoja de datos TI 555 :

Como se explica en ese extracto de la hoja de datos de TI, ese requisito establece un límite superior en los valores de resistencia: dice:

Este parámetro influye en el valor máximo de las resistencias de temporización$\small R_A$y$\small R_B$en el circuito de la Figura 12. Por ejemplo, cuando$\small V_{CC} = 5\;\textrm{V}$, el valor máximo es$\small R = R_A + R_B ≉ 3.4\;\textrm{M}Ω$, y para$\small V_{CC} = 15\;\textrm{V}$, el valor máximo es$\small 10\;\textrm{M}Ω$.

Aunque mencionan la "Figura 12" en esa nota al pie de la hoja de datos, que es la configuración típica de Astable, la misma limitación se aplica a la "Figura 9", que es la configuración típica de Monostable. Incluí ambos aquí para facilitar la comparación y marqué las resistencias que tienen ese valor total máximo al que se hace referencia en la hoja de datos:

También tenga en cuenta que algunas características, como la precisión, pueden citarse dentro de un rango específico de valores de resistencia y condensador de temporización.

2-) Si mantengo la resistencia en el nivel de kOhm, debería usar el límite de nivel de uF. En este caso cual es la mejor alternativa a los tapones electrolíticos en nivel uF para obtener mejor precisión y repetibilidad.

Busque capacitores que tengan: Baja fuga; coeficiente de baja temperatura (si es importante en su aplicación); tolerancia estrecha. Todos estos afectan la "precisión y repetibilidad".

Cuando se requieren resistencias muy por encima de 10 Mohm, debe comenzar a preocuparse por (o al menos considerar) las corrientes de fuga de la superficie de la placa y la corriente de fuga de los electrolíticos, si aún no estaba preocupado por las corrientes de polarización de entrada de IC.

Para tiempos muy por encima de 1 segundo, considere usar una MCU (especialmente si también quiere hacer otras cosas sofisticadas), o un CI oscilador/divisor 4040 o 4060, que está hecho para propósitos de retardo de tiempo tan largo.

En el rango de 10uF, puede usar un condensador de película (relativamente voluminoso y costoso) y obtener una tolerancia razonable. Esta es la forma de la vieja escuela de hacerlo. Mylar (poliéster) es aceptable, algunas otras películas tienen ventajas en algunas situaciones debido a la menor absorción dieléctrica. Por su bajo costo, otra opción es un electrolítico especial de baja fuga +/-20% de tolerancia.

Puede probar un límite X7R o X5R 10uF como sugiere @Andy, pero tenga en cuenta que la capacitancia puede disminuir significativamente a medida que aumenta el voltaje, y esa caída puede variar de un fabricante a otro e incluso de una pieza a otra. Para minimizar ese efecto, obtenga una parte físicamente grande y reduzca significativamente el voltaje del máximo.

Editar: algunas tapas, como algunas tapas X5R de 50V, parecen ser adecuadas, pero realmente debe prestar atención a los detalles para el número de pieza exacto; aquí hay una curva característica (típica), esta es una 1210, así que ni siquiera todo tan pequeño:

Esta parte X7R en particular básicamente desaparece cuando tiene más de 2/3 de voltaje nominal a través de ella, y no es demasiado impresionante incluso al 20% del voltaje nominal.

Un microcontrolador que usa solo su oscilador RC interno puede brindarle una precisión del 1% prácticamente sin partes externas. Sin duda, es la solución preferida en la mayoría de los casos en la era actual.