Uso de 555 para generar una señal cuadrada con ciclo de trabajo fijo/frecuencia variable

Estoy intentando diseñar un circuito cuya salida sea una onda cuadrada con las siguientes propiedades:

  • Ciclo de trabajo fijo, lo más alto posible (digamos 99%)
  • Frecuencia variable, entre 0,2 y 20 Hz (soy algo flexible con respecto a este rango)

Imaginé (¿ingenuamente?) que tal cosa sería posible usando un temporizador 555, conectado en una configuración astable. Empecé a explorar el espacio del problema usando una herramienta en línea que calcula el ciclo de trabajo/frecuencia para valores dados de R1, R2 y C (ver diagrama).

Astable 555

Parecería que, al menos en teoría, podría lograr el efecto deseado con la siguiente configuración:

  • Alguna relación fija y razonablemente alta de valores para R1:R2 (p. ej., R1 = 1 megaohmio / R2 = 1 kiloohmio); esto establece el ciclo de trabajo alto
  • Variando el condensador entre 0,1 y 10 microfaradios; esto varía la frecuencia dentro de mi rango deseado sin afectar el ciclo de trabajo

El gran problema estaría en realizar este circuito con componentes reales. Al menos que yo sepa, no existe un condensador variable con ese tipo de rango.

Me pregunto si hay alguna otra forma de configurar un 555 (además del diseño típico dado anteriormente), que proporcionaría una forma más realista de ajustar la frecuencia mientras se mantiene constante el ciclo de trabajo.

Alternativamente, estaría abierto a cualquier sugerencia sobre cómo lograr una capacitancia variable de 0,1 a 10 microfaradios.

Finalmente, estoy abierto a cualquier implementación que no sea 555 que logre el resultado deseado. Cuanto más simple, mejor.

¿Realmente le importa el ciclo de trabajo en sí mismo, o también funcionaría solo un pulso de longitud fija (digamos bajo durante 1useg) activado a una frecuencia variable (0.2 ~ 20Hz)?
¿Importa realmente el ciclo de trabajo o serían suficientes pulsos de, digamos, 0,5 ms? Si ese es el caso, podría enviar la salida de su circuito a un circuito 555 monoestable. Los chips Dual-555 están disponibles: el 556. (Veo que Spehro es más rápido escribiendo que yo :)
¿Qué tal un potenciómetro controlando un multiplicador de capacitancia? parte inferior de homepages.internet.lu/absolute3/tronic/opcirc3.htm -- Nunca he intentado usar uno de estos, así que ni siquiera puedo decir YMMV
Podría usar una MCU de 8 pines como una PIC12675. Muestree un voltaje analógico (por ejemplo, de un potenciómetro) para determinar la frecuencia requerida y use interrupciones de temporizador para producir una señal PWM con la frecuencia requerida y un 50 % de servicio.
Dependiendo de sus requisitos de precisión, puede hacer que R2 sea muy, muy bajo (10 ohmios) y variar R1. Para un ciclo de trabajo realmente extremo, puede colocar un diodo sobre R2.
Spehro / Andrew: PERFECTO. Se me ocurre que la estabilidad del ciclo de trabajo realmente no importa; lo importante es que LOW sea lo suficientemente breve (p. ej., < 1 ms). Para ello bastará el clásico circuito astable. Reemplazar R1 por un potenciómetro (más trimmer) dará control sobre la frecuencia sin afectar la duración del pulso BAJO, que sería establecido por un R2 fijo de bajo valor.
... esta sería mi solución preferida, si alguno de ustedes quiere cambiar su Comentario a una Respuesta. ¿La etiqueta de Stack Exchange permite esto?
He agregado mi comentario como respuesta. Para su información, si precede un comentario con, por ejemplo, @AndrewMorton, esa persona recibe una notificación. Solo encontré sus últimos comentarios porque me preguntaba si algo había pasado con este hilo.

Respuestas (3)

Si el ciclo de trabajo en sí no importa y el requisito es para pulsos de, digamos, 0,5 ms, entonces podría enviar la salida de su circuito a un circuito 555 monoestable. Los chips Dual-555 están disponibles: el 556.

Puede intentar variar el voltaje en el pin 5: esto establece los umbrales superior e inferior dentro del comparador y si los baja (configurando el pin 5 a un voltaje más bajo), la frecuencia aumentará. No recuerdo cuánto control hay usando el pin 5, pero sospecho que un rango de frecuencia de 10: 1 debería ser factible.

Sin conexión, el pin 5 está a dos tercios del voltaje de suministro y si Vs es de 9 V, entonces Vc será de aproximadamente 6 V. Reducir Vc a aproximadamente 2V debería estar bien y esto le dará aproximadamente 3 veces la frecuencia. Levantar el pin 5 a 9V (quizás puedas pasar por encima) reducirá la frecuencia en aproximadamente un 30%.

Así es como se ve la carga-descarga: -

ingrese la descripción de la imagen aquí

El pin 5 tiene acceso al punto donde está el voltaje. 2 3 V S - en efecto, reducir esto también reducirá el umbral de un tercio y reducirá la "brecha" en voltios entre los dos.

Creo que si buscó en Google un poco en el control del pin 5, obtendrá una respuesta más precisa que la mía.

Prefiero usar un oscilador de anillo construido con 3 inversores Schmitt, 2 resistencias, 2 diodos y un capacitor para tener un control independiente sobre el ciclo de trabajo. Esta respuesta solo complementa la de Andy, ya que la forma de variar la frecuencia de forma independiente es controlando Vs. El oscilador de anillo, si está bien construido, puede alcanzar frecuencias más altas y usar menos energía que el 555.

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