El voltaje se reduce a través de las placas de pruebas encadenadas

Question

Mi Arduino está conectado al primer protoboard. Desde allí, encadené el positivo y el negativo a los otros protoboard. Ahora mismo tengo conectados 6 protoboard. En el primer protoboard veo (con un medidor) que tengo una diferencia de 4.5V, y en el siguiente protoboard, 3.5V y en el último, incluso obtengo 2V.

¿Por qué está ocurriendo esto? Parcialmente solucioné esto (obteniendo 3V en el último protoboard) cableando cada riel con cada riel en los otros protoboard, pero esto hace que mi diseño se vea desordenado.

¿Cómo puedo depurar esto? ¿Qué lo está causando?

Answer 1

Dices que estás sufriendo una caída de voltaje entre las placas de pruebas. "Estrella" desde tu fuente de alimentación a cada placa de pruebas asegurando un buen contacto mecánico y eléctrico. (Como publicó Adam Davis y Passerby)

Según tu imagen, no tienes NINGÚN capacitor electrolítico o cualquier capacitor cerámico, ahí es donde yo empezaría - ver que NO tengas NINGUNO me hace sentir escalofríos y es el punto de este mensaje.

Los capacitores de filtro (los electrolíticos) son polarizados y van a través de las líneas de la fuente de alimentación para "acondicionar" la fuente de alimentación, manteniendo el voltaje a lo largo del circuito relativamente constante.

Los cerámicos también se conectan a través de las líneas de la fuente de alimentación y uno debería estar conectado a través de los pines de V+ y 0V de cada IC. El propósito genérico de los cerámicos es desviar el "ruido" de alta frecuencia a tierra, la polaridad no es un problema.

Dado que estás utilizando una fuente de alimentación de 5V, un electrolítico de 220uF 16V (o dos) en cada placa de pruebas sería un excelente comienzo, son de uso común (Radio Shack, etc.) y económicos.

Los capacitores cerámicos son muy económicos y valen la pena cada centavo. Un 0.1uF 50V ubicado en cada IC y uno al lado de cada electrolítico hará maravillas para suprimir el ruido espurio.

Answer 2

El suministro de energía estelar y la distribución de tierra, como publicaron Adam Davies y Passerby, es solo una solución parcial que también debes:

Asegurar que la capacidad actual de la fuente de alimentación sea adecuada para el consumo máximo de energía de cada placa de pruebas en uso y preferiblemente permitir algún margen de reserva.

Usar condensadores de desacoplo como sugirió Joe de los Ozarks.

Usar alambre de calibre considerablemente más grueso para la distribución de energía y tierra, como sugirieron otros usuarios.

Finalmente, si obtienes un suministro de sonido de 5v en cada una de las placas de pruebas y el circuito aún no funciona, considera que aún puede haber uno o más de los siguientes aspectos a tener en cuenta:

La distribución de reloj no es satisfactoria entre las placas debido a los efectos capacitivos e inductivos de los contactos de la placa.

Riesgos de carrera entre señales introducidos por los cables largos y los contactos de la placa.

Dependiendo de la familia lógica 74XX, el funcionamiento de los circuitos a una tensión muy por debajo de la especificada puede haber destruido algunos de los gates. Esto tiende a ser más un problema con CMOS, pero no proporcionas detalles sobre cuál estás utilizando, así que consulta la hoja de datos.

Por último, mencionas que estás tratando de ejecutarlo a 640x480x60 = aproximadamente 18,4 MHz, por lo que existe una buena posibilidad de que el circuito no funcione en absoluto usando esas placas de pruebas. Si es así, ejecuta el circuito a una frecuencia más baja para depurar la lógica y luego suelda una versión más compacta en una placa de conexiones.

Answer 3

Deberías tener un solo punto de contacto para la alimentación de energía y tierra. Conecta ese punto a cada placa individualmente. Si tu fuente de alimentación es el Arduino, ten en cuenta que solo puede suministrar una pequeña cantidad de corriente, por lo que quizás quieras usar una fuente de alimentación externa. Además, utiliza el cable de mayor calibre que quepa en la protoboard (probablemente calibre 22) para reducir las pérdidas de cableado.

La fuente de alimentación aún podría ser el Arduino, pero honestamente, con tantos chips TTL realmente deberías estar usando una fuente de alimentación separada si es posible.

La siguiente edición de tu imagen debería darte la idea. No presté suficiente atención para saber si mapeé correctamente el rojo como positivo, así que ignora ese aspecto si me equivoqué. Lo importante es que necesitas un cable individual desde tu fuente de alimentación hasta cada fila, en lugar de encadenarlas de alguna manera. Aunque será un enredo de cables más grande, encadenarlos simplemente no funcionará para ti eléctricamente debido a las pérdidas dentro de la protoboard.

Si esta solución no te convence, quizás puedas frotar los cables entre las placas y empujarlos dentro y fuera de los agujeros de las filas unas cuantas veces para limpiar los contactos en la placa. Esto te dará un margen adicional, pero no resolverá el problema básico.

Answer 4

Las placas de pruebas tienen una variedad de problemas, incluyendo alta capacitancia, inductancia, y resistencia. Según tu imagen, los rieles de energía de tu placa de pruebas son dos por lado, están divididos en la mitad, y tienes 6 placas, por lo que eso es un total de 2 rieles * 2 lados * 2 divisiones * 6 placas = 48 segmentos diferentes que conectas con algún cable puente. Y por lo que se ve, tienes un único punto de entrada de energía al final de los segmentos. Toda la resistencia de los segmentos y del cable puente se suma, y luego depende de cuánta corriente estés consumiendo.

La solución más fácil, asegúrate de que cada placa esté en paralelo. Conecta un par de cables desde tu fuente de energía a cada placa en lugar de placa a placa a placa. O dos pares, ya que tienes rieles positivos y negativos en cada lado de las placas. O simplifica tu diseño para que solo se utilice un juego de rieles (o positivo siempre en el lado izquierdo, negativo en el lado derecho).