¿Por qué es mi circuito tan increíblemente sensible a la fluctuación eléctrica?

Question

Recientemente he terminado la construcción de un circuito que se presenta en una principiante electrónica del libro. He incluido la foto de mi creación más adelante, ya que creo que puede ser pertinente para la cuestión.

En el comienzo del proceso de construcción, las instrucciones que se especifican para agregar un "suavizado" 100 microfaradios condensador se coloca a la derecha por donde los cables de alimentación se conecta a la placa. Decidí no molestar con ese paso porque yo estaba usando un sistema de la calidad de la fuente de alimentación de modo que no creo que sea necesario que "suavizado" condensador (gran error).

No pasó mucho tiempo antes de que comenzara a experimentar extrañas e inexplicables extraño comportamiento de los circuitos y después de un montón de solución de problemas y llegar a ningún lado, se me ocurrió agregar el suavizado de condensadores en el circuito. Tan pronto como he añadido el condensador en el circuito de los problemas que se fue, pero me encontré preguntándome cómo es posible que un condensador de tan importante para mi circuitos utiliza un mísero 50 miliamperios de la potencia total y la tengo lo que creo que es una razonablemente buena fuente de alimentación (Rigol DP832).

Para hacer las cosas más interesantes, decidí mover el suavizado de condensador de distancia desde el centro de la placa a uno de los extremos de la junta y para mi sorpresa, los problemas comenzaron de nuevo. ¿Por qué una diferencia tan grande con sólo colocar el condensador en un lugar diferente en el tablero?

He decidido añadir una beefier 8200 microfaradios condensador (que es de 82 veces más grande que el anterior) pensando que esto pondría fin a todos mis problemas, pero para mi sorpresa, una vez más, que aún no ha solucionado el problema. De hecho, me tenía que mover el condensador de vuelta al centro de la junta para hacer que las cosas vuelvan a la normalidad.

Ese no fue el único problema, incluso con el condensador en "perfecta colocación", traté de poder de un pequeño relé mecánico mediante el uso de la misma potencia del circuito y cada vez que el relé se activa mi circuito "reboot".

Así que la pregunta es, ¿todos los circuitos sensibles al más mínimo cambio en la fluctuación eléctrica? O es el problema debido a mi cursi generación de prototipos de circuitos de habilidades y un ineficiente protoboard?

La IC se utiliza en el circuito son:

• NE555P (Precisión de Temporizadores).
• CD4026BE (CMOS Década de los Contadores/Divisores).

Answer 1

El aconsejado condensador es un largo plomo buffer, por así decirlo.

Incluso si usted tenía una perfecta fuente de alimentación, los cables que corren a su diseño están lejos de ser perfectos. Y que no es su culpa, es la manera en que los cables están. Yo creo que algún rapero escribió una canción acerca de eso... estoy bastante seguro de que era acerca de los cables de todos modos.

Los cables en primer lugar recoger el ruido. En segundo lugar se han tonto características que usted aprenderá acerca de tarde en algún punto en más detalle, pero básicamente para señales de alta frecuencia (tales como circuitos digitales hace) que tienen un gran reticencia a la conducta actual, posiblemente, incluso a sólo 50 mA. Esas señales son difíciles de transportar en cualquier cable. Usted puede ver por ahora como los cables de ser un poco lento para reaccionar. En caso de conectar una corriente que va a tomar algún tiempo para que le proporcione constantemente, por lo que si cambia a menudo, usted comenzará a notar una gran cantidad de ruido en la fuente de alimentación.

La adición de condensador que le permitirá a su alta frecuencia de conmutación de corrientes para ser tomado desde el condensador, de forma que los cables pueden suministrar sólo a corto plazo, media, normal y DC los conductores son muy buenos en el corto plazo promedio de cerca-DC, pueden hacer muchas amperios a que y puede por lo tanto su alimentación: Todo el mundo feliz.

De hecho, muchos de los guías de diseño para el voltaje de gestión o regulador de voltaje de chips de especificar un condensador de entrada de 2,2 µF, por ejemplo, en paralelo a un punteado 22 µF o más, con un asterisco diciendo: "si la alimentación de entrada de cables de más de X o Y, independientemente de la fuente de alimentación utilizada, agregar el 22 µF (o más) de condensadores para la estabilidad y un mejor rechazo de ruido".

Puede ser incluso mejor para mantener el condensador de 100 µF, porque los 8200 µF condensador tendrá una mayor resistencia interna, a menos que sea también mucho, mucho más grande físicamente. La resistencia interna de un condensador determina lo bien que se está en tomar distancia de la onda de baja corriente de alta frecuencia de las señales. Más pequeño es mejor en la mayoría de los casos con el primero de los condensadores de entrada como esta. Pero, con reguladores de voltaje, que no siempre se aplican para toda la entrada/salida de los condensadores, por lo que una vez que llegue a aquellos que ten cuidado! Pero eso no es para ahora.

Se puede ser feliz sobre todo no ser tan sensible como éste, poco a poco o de conmutación de alta frecuencia digital por igual, hay muchos robusto cosas que son mucho menos sensibles a los reinicios, pero a menudo es una buena idea añadir algunos capacitancia si la junta o el diseño es alimentado con cables o a veces incluso a través de un conector entre las tablas. No siempre tiene que ser tan grande como 100 µF, pero un poco a tomar el borde de (juego de palabras para el más resistido del lector de la intención). De no tener el ruido de trabajo es siempre mejor que tener que trabajar con el ruido.

La razón por la que el condensador entre los cables de alimentación y el circuito funciona mejor que el circuito entre los cables de alimentación y el condensador es debido a que la traza de la inductancia (si se trata de un PCB o tablero de pan) va a limitar la respuesta del condensador, si usted tiene los cables de alimentación cercana, su circuito, se le pedirá para el suministro de algunos de los actuales, lo que va a causar el mismo tipo de salsas, pero posible en un orden inferior. Usted ya está, básicamente, poner su ruido de conmutación en los cables y los cables ya de reaccionar a ella. Cuando el ruido se ve el condensador en primer lugar, incluso con algunos de inductancia en los rastros, el ruido no va a ir en los cables y no causar más problemas, lo que reduce el ruido de su circuito, ve por una mucho mayor factor.

Edit: Nota: La anterior acerca de condensador posición es severamente simplificado en algunos aspectos, pero en general transmite la idea de bien. Para aclarar debería ser suficiente, pero hay muchas dinámicas para cosas como esta. En los años posteriores, mirando hacia atrás, usted puede encontrar esta un poco falta. Pero usted no necesita saber todo lo que haga ahora. Esto va a hacer.

La razón con un relé y un condensador y el poder compartido las cosas van mal, aún así, es debido a que la corriente de pico de su relevo es demasiado grande para el condensador para ayuda y, a continuación, los cables no se pueden mantener, o debido a que el relé de liberación crea un pico de voltaje. Una solución podría ser, si su diseño se puede manejar un diodo colocar:

^{simular este circuito – Esquema creado mediante CircuitLab}

D1 evita cualquier cosa alimentado por la DR832 de robar el poder de tu digitales de almacenamiento en búfer del condensador C1. D2 evita que el relé de hacer cualquier ruido significativo en el suministro y D3 capturas de cualquier picos de tensión el relé todavía hace cuando se apaga.

Answer 2

La combinación de solderless tablas para el pan y la longitud de los cables es mortal, especialmente cuando se puede llegar a cualquier complejidad. Tratar esto como un experimento: reemplazar todos los de su tierra y los cables de alimentación con los puentes que sean tan cortos como sea posible. Idealmente, deben ser tan corto que no hay holgura en ellos en absoluto. También, poner un condensador de energía a tierra en cada una de las IC y la pantalla. El uso de 0.1 uF cerámica de potencia digital, y de 1 a 10 uF tántalo electrolytics para el analógica de potencia. En todos los casos, realizar las conexiones como cerca de los pines de alimentación como usted puede. Es mejor si usted incluso no use más puentes - sólo tiene que conectar la tapa lleva en el lado de las patillas.

Finalmente, me doy cuenta de que tengo 3 tablas para el pan agrupados juntos. Además de la alimentación y las conexiones a tierra en la parte superior de cada placa, ejecutar corto puentes justo debajo de su ICs conexión de los motivos y de alimentación de los autobuses, de modo que las conexiones se forman una cuadrícula rectangular.

Answer 3

Tablas para el pan han parasitarias de los condensadores (en el orden de pF) y bobinas de reactancia (en el orden de nH) que pueden formar los osciladores con sus componentes activos. Dado que estos valores parásitos son muy pequeñas, la frecuencia de oscilación es grande. Por esta razón a veces se ve "ruido" en una tarjeta de circuito.

Tenga en cuenta que, incluso si usted tenía un ideal de voltaje de la fuente, a la derecha de la placa, usted todavía podría ver este efecto. La longitud de los cables corriendo alrededor de la placa de entrenamiento también aumenta la probabilidad de no deseados de la oscilación. La colocación de un condensador de cerca el componente activo de evitar estas oscilaciones, debido a que a altas frecuencias, los condensadores son de baja impedancia caminos.

Muchas veces, un circuito que se comporta extrañamente en el tablero está perfectamente bien cuando se realiza en un PCB, porque en el caso de que usted deshacerse de los valores parásitos.

Answer 4

... cada vez que el relé se activa mi circuito "reboot".

Una rápida de largo aliento comentario sobre el "amortiguador" de diodo D3 que es (o debería ser) en paralelo a través de relé de RLY1 de la bobina (ver el esquema de la figura en @Asmyldof la respuesta).

Si el diodo está instalada al revés, es decir, si el diodo ánodo (+) de plomo está conectado a +5 VDC ferrocarril (es decir, la Rigol '+' terminal de salida), a continuación, cuando N-transistor MOS M1 se convierte EN que efectivamente la palanca (corto circuito) la fuente de alimentación del '+' y '-' de los terminales de salida a través de D3 y M1, que definitivamente le causa el circuito para "reiniciar". Específicamente, cuando M1 se enciende y el +5 VDC ferrocarril cortocircuitos a tierra a través de D3 y M1, la tensión en el +5 v cc ferrocarril cae a cerca de cero voltios (voltaje "marrón"), que APAGA el microcontrolador (o cualquier otro medio digital circuitos de control), momento en el cual el voltaje en M1.La PUERTA de entrada (posiblemente, véase la nota 1) cae por debajo de M1 de la puerta-fuente de umbral de la tensión VGS(th), de tal modo de cierre de la M1 OFF. Ahora que el M1 está APAGADO, el D1+M1 palanca a través de los carriles de alimentación es eliminado, el potencial en el +5 v cc ferrocarril restaura a +5 VDC relativa a TIERRA, y el nominal de la operación del circuito se restablece.

TL;DR En su circuito, asegúrese de que el amortiguador de diodo D3 está presente, y que D3 cátodo de plomo está conectado a +5 VDC ferrocarril exactamente como se muestra en @Asmyldof del esquemático.

(Nota 1) también me gustaría instalar un 10 kohm , tire hacia abajo de resistencia entre el M1 de la puerta y el suelo como un plan de contingencia para llevar M1.PUERTA baja (~0 VDC) cuando nada está activamente de conducción M1 de la puerta-fuente de voltaje VGS. Recordar que el M1 es un N-tipo de enhamcement modo MOSFET, y si VGS < VGS(th), a continuación, M1 se apagará. La resistencia pulldown del trabajo, por lo tanto, es crear una puerta por omisión-la tensión de la fuente que está muy por debajo de M1 del VGS(th) de voltaje, es decir, para crear una condición predeterminada de VGS << VGS(th)--cuando no hay otros circuitos está activamente la conducción de la puerta-fuente de voltaje en M1. (Específicamente, la resistencia pulldown proporciona un medio de descarga a tierra de cualquier no-cero de potencial en M1.La PUERTA.)

Algunos de los más elaboración en el menú desplegable (o tire hacia arriba) resistencia de concepto. Asumir (1) ni un tirón hacia abajo ni tire del resistor está conectado a M1.PUERTA, y (2) un microcontrolador digital I/O (DIO) a un pin de salida está conectado a M1.La PUERTA. Hágase esta pregunta: ¿qué es la M1 del estado de funcionamiento cuando los microcontroladores DIO pin está configurado para alta impedancia (HIGH-Z) el modo, es decir, cuando el DIO el pin de la unidad de activo transistores de salida está APAGADA y de que el microcontrolador no está activamente la conducción de cualquier voltaje en M1.La PUERTA. Es casi como si el cable entre la DIO pin y M1.La PUERTA fue eliminado y ahora el potencial en M1.La PUERTA es de izquierda a flotar relación al potencial de tierra. En esta situación, usted no tiene idea de lo que VGS es. Para empeorar las cosas, cuando el DIO el pin está en esta ALTA-Z modo, cualquier cercanos eléctrico/campos electroestáticos, el ruido del circuito, etc. ahora puede afectar el potencial en M1.La PUERTA de entrada (es decir, VGS) y, literalmente, puede causar M1 al azar para activar/DESACTIVAR. La colocación de un tirón hacia abajo de resistencia entre el M1.La PUERTA y el suelo ayuda a anclar VGS en un defecto de tensión de ~0 VDC-que está muy por debajo de VGS(th)--cuando nada está activamente la conducción de un voltaje en M1.La PUERTA. (Tenga en cuenta que si quería M1 ser activada por defecto, usted en lugar de conectar un tire hacia arriba de resistencia entre el M1.La PUERTA y el +5 VDC ferrocarril. Esto supone, por supuesto, que el M1.VGS(th) << +5 VDC.)

TL;DR Cuando un MOSFET se utiliza como un interruptor, asegúrese de un tirón hacia abajo o tire hacia arriba de resistencia está en el lugar para establecer un valor predeterminado VGS voltaje para el caso de que no hay otros elementos del circuito están activamente en la conducción de la tensión VGS.

Answer 5

usted necesita para poner un ámbito en el cable de alimentación y corrección de la conexión a tierra. su suposición de que la fuente de alimentación puede no ser la correcta. también asegúrese de que el suelo en el conector banana es en realidad va a la buss pines. así como el poder. asegúrese de que todo lo de los asientos. si su área es húmedo probar algunos de silicio conector de la grasa de los componentes. los 8200 uf debe búfer graves fluctuaciones de añadir un par de 10 ufs aquí y allá con los grandes circuitos. no hay nada acerca de este circuito que requiere de microondas de la franja de los heroicos.

usted puede tratar de empezar de nuevo, y monitorear el flujo de corriente y voltaje de como agregar los componentes del circuito. esto es tan simple que casi se podría alambre para vivir. el uso de una nueva verruga de la pared para el relé de potencia hasta conseguir que todos los que trabajan.