Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik TLC555 - Signal zu unsauber


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von X. Y. (elektro_henkler)


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Guten Abend,

ich erzeuge mit einem TLC555 ein Rechteck Signal von ca 100kHz mit einem 
Tastgrad von 50%, das Signal besser ich schon mit einem 7406N auf, damit 
werden die Signal zwar klarer (nur noch an oder aus bzw VCC oder GND) 
aber somit habe ich kein Sginal mehr mit einem Tastgrad von 50%.

Bevor jetzt kommt, vergiss das alte ding oder ein Tastgrad von 50% geht 
nicht, ich möchte es gerne mit dem 555 realisieren und die 50% sind 
möglich....

Ich habe vorher mit einer Hysterese bzw Schmitt Triger gearbeitet, 
jedoch war da das Signal noch weiter von 50% entfernt...

mfg

: Bearbeitet durch User
von 100k (Gast)


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Signal putzen oder Schaltplan zeigen.

von X. Y. (elektro_henkler)


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Ist leider etwas Chaotisch ;) Ich hab es in Multisim und LT Spice 
versucht, annähernd das gleiche Ergebnis

von Mark S. (voltwide)


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Mit dem CMOS555 bekommst Du ein recht gutes 50%-Signal hin, indem Du
-threshold+trigger miteinander verbindest
-R wird geschaltet zwischen output + threshold||trigger
-C von threshold||trigger nach Masse.
Der Rest (Diode..) entfällt.

von Markus (Gast)


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Wie wird der 7406N gespiesen?
Wohl kaum mit den 15V die auf den Eingang des 7406N kommen.

von X. Y. (elektro_henkler)


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Markus schrieb:
> Wie wird der 7406N gespiesen?
> Wohl kaum mit den 15V die auf den Eingang des 7406N kommen.

das läuft intern bei Multisim, die ttl und cmos bausteine muss man nicht 
extra versorgen

>Mit dem CMOS555 bekommst Du ein recht gutes 50%-Signal hin, indem Du
>-threshold+trigger miteinander verbindest
>-R wird geschaltet zwischen output + threshold||trigger
>-C von threshold||trigger nach Masse.
>Der Rest (Diode..) entfällt.

hm ich habe bisher immer gelsen das ich die diode benötige, hast du 
referenzen zu deiner schaltung? ich werd es nachher mal aufbauen nach 
deiner beschreibung

von Markus (Gast)


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K. M. H. schrieb:
> das läuft intern bei Multisim, die ttl und cmos bausteine muss man nicht
> extra versorgen

Ja aber im realen Aufbau. Oder simulierst nur alles?
Ich will nur sagen, der 7406N verträgt die 15V nicht am Eingang.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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K. M. H. schrieb:
> ich erzeuge mit einem TLC555 ein Rechteck Signal von ca 100kHz mit einem
> Tastgrad von 50%, das Signal besser ich schon mit einem 7406N auf, damit
> werden die Signal zwar klarer (nur noch an oder aus bzw VCC oder GND)
> aber somit habe ich kein Sginal mehr mit einem Tastgrad von 50%.

Aha.

> Bevor jetzt kommt, vergiss das alte ding oder ein Tastgrad von 50% geht
> nicht

Ist aber so. Und das andere auch [1]

> ich möchte es gerne mit dem 555 realisieren und die 50% sind möglich.

Für exakt 50% schaltet man ein Flipflop als Frequenzteiler 2:1 nach. Die 
200kHz kann man ja mit dem ollen 555 erzeugen, wenn man unbedingt mal 
einen verbraten muß.


XL

[1] Also rein technisch "gehen" 50% Tastverhältnis schon. Aber es ist 
nichttrivial, das zu realisieren. Und es wird immer schwieriger, je 
genauer man die 50% treffen will und je langszeitstabiler das werden 
soll.

von X. Y. (elektro_henkler)


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Markus schrieb:
> K. M. H. schrieb:
>> das läuft intern bei Multisim, die ttl und cmos bausteine muss man nicht
>> extra versorgen
>
> Ja aber im realen Aufbau. Oder simulierst nur alles?
> Ich will nur sagen, der 7406N verträgt die 15V nicht am Eingang.

Ups, ich hab es gerade mal geändert, aber das problem bleibt.

ne ne ich baue die Schaltung auch später auf

von X. Y. (elektro_henkler)


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Ich habe es gerade mal nach gerechnet ich erreiche entweder Tastgrad von 
45% bzw 55%...

Diese blöden 5% müssen doch irgendwie simple sich beheben lassen mit 
meiner Schaltung :(

von Mark S. (voltwide)


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Referenzen? ja, meine grauen Zellen!

Der 555 kippt bei 1/3 und 2/3 bezogen auf die Betriebsspannung.
Verhält sich also wie ein Schmitt-Trigger mit perfekt symmetrischen 
Schwellen.

Und der Ladewiderstand wird nun abwechselnd aus der Betriebsspannung und 
Gnd gespeist. Das führt im Idealfall zu exakt 50% PWM.

Das nachgeschaltete Gatter macht inho keinen Sinn, da es das 
Tastverhältnis nicht verändern kann.

simuliere und Du wirst sehen....

: Bearbeitet durch User
von X. Y. (elektro_henkler)


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Mark Space schrieb:
> Referenzen? ja, meine grauen Zellen!
>
> Der 555 kippt bei 1/3 und 2/3 bezogen auf die Betriebsspannung.
> Verhält sich also wie ein Schmitt-Trigger mit perfekt symmetrischen
> Schwellen.
>
> Und der Ladewiderstand wird nun abwechselnd aus der Betriebsspannung und
> Gnd gespeist. Das führt im Idealfall zu exakt 50% PWM.
>
> simuliere und Du wirst sehen....

Werde ich morgen früh direkt machen. Sorry ich bin noch Azubi als EGS. 
Wir haben kein IBU oder ähnliches und in der Schule wird nur das gemacht 
was für die Prüfung notwendig ist bzw jetzt fast nur noch C 
Programmierung...  Sprich man kann nur privat sein Wissen aufbessern. 
Sicher kann man vieles digital lösen doch analog Technik sollte man 
trotzdem draufhaben.

von Mark S. (voltwide)


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jepp, da bin ich bei Dir!

von gvs (Gast)


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Zwar nur bis 30Hz aber es hilft evtl. weiter:
http://home.cogeco.ca/~rpaisley4/LM555.html#14

von Mark S. (voltwide)


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Das eingangs gezeigte Oszillogramm zeigt in der Tat unterirdisch 
langsame Schaltflanken am Ausgang des 555. Kann es sein, dass Du da eine 
alte bipolar-Versione (NE555) anstatt der wesentlich schnelleren 
CMOS-Version (TLC555) erwischt hast?
Die gemessenen Schaltzeiten sollten eher bei 100ns liegen, nicht im usec 
Bereich!

von X. Y. (elektro_henkler)


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Mark Space schrieb:
> Das eingangs gezeigte Oszillogramm zeigt in der Tat unterirdisch
> langsame Schaltflanken am Ausgang des 555. Kann es sein, dass Du da eine
> alte bipolar-Versione (NE555) anstatt der wesentlich schnelleren
> CMOS-Version (TLC555) erwischt hast?
> Die gemessenen Schaltzeiten sollten eher bei 100ns liegen, nicht im usec
> Bereich!

Eigentlich hatte ich genau wegen der Geschwindigkeit den tlc Typ 
verwendet. Hm, komische Sache, da eigentlich der Chip bis 2 MHz 
vernünftig arbeiten sollte

von Mark S. (voltwide)


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laut Datenblatt liegen die Schaltzeiten bei 20ns! Da stimmt was nicht 
mit Deinem chip, vlt ein fake?!

von X. Y. (elektro_henkler)


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Die Frequenz liegt aber bei 100KHz hab gerade nachgerechnet. Ja ich werd 
wohl dann doch nenn anderen Typ testen müssen.

von Joachim B. (jar)


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und warum machst du nicht doppelte Frequenz mit Teiler danach, wird 
symetrisch.

von X. Y. (elektro_henkler)


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K. M. H. schrieb:
> Die Frequenz liegt aber bei 100KHz hab gerade nachgerechnet. Ja ich werd
> wohl dann doch nenn anderen Typ testen müssen.

Sry Verlesen. Ja die flanken sehen schei## aus

von HildeK (Gast)


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Axel Schwenke schrieb:
> Für exakt 50% schaltet man ein Flipflop als Frequenzteiler 2:1 nach. Die
> 200kHz kann man ja mit dem ollen 555 erzeugen, wenn man unbedingt mal
> einen verbraten muß.

Ich kann nur auf den Beitrag von Axel Schwenke verweisen.
Wenn man eh bereit ist, einen 7406 nachzuschalten, kann man auch gleich 
einen 7474 nehmen und hat problemlos und perfekt 50% Tastverhältnis.

von Peter D. (peda)


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K. M. H. schrieb:
> ich erzeuge mit einem TLC555 ein Rechteck Signal von ca 100kHz

100kHz ist für den 555 schon ne Hausnummer.

Ein 74HC4046 ist besser geeignet.
Oder programmier einen Attiny13 dafür.

von Mark S. (voltwide)


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Peter Dannegger schrieb:
> K. M. H. schrieb:
>> ich erzeuge mit einem TLC555 ein Rechteck Signal von ca 100kHz
>
> 100kHz ist für den 555 schon ne Hausnummer.
>
> Ein 74HC4046 ist besser geeignet.
> Oder programmier einen Attiny13 dafür.

Quark! Es geht hier um TLC555, nicht um LM/NE555

von X. Y. (elektro_henkler)


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Peter Dannegger schrieb:
> K. M. H. schrieb:
>> ich erzeuge mit einem TLC555 ein Rechteck Signal von ca 100kHz
>
> 100kHz ist für den 555 schon ne Hausnummer.
>
> Ein 74HC4046 ist besser geeignet.
> Oder programmier einen Attiny13 dafür.

Er kann als TLC555 2MHz.

Keine Programmierung.... Siehe oben

von Harald W. (wilhelms)


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Mark Space schrieb:

> laut Datenblatt liegen die Schaltzeiten bei 20ns! Da stimmt was nicht
> mit Deinem chip, vlt ein fake?!

Gibts in den Simulatoren auch Fake-Modelle?

von X. Y. (elektro_henkler)


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Harald Wilhelms schrieb:
> Mark Space schrieb:
>
>> laut Datenblatt liegen die Schaltzeiten bei 20ns! Da stimmt was nicht
>> mit Deinem chip, vlt ein fake?!
>
> Gibts in den Simulatoren auch Fake-Modelle?

Evt Falsch erstellt bzw Programmiert

von Peter D. (peda)


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Nimm den CD4047, der kann 15V und hat einen 2:1 Teiler eingebaut.

von Helmut L. (helmi1)


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Harald Wilhelms schrieb:
> Gibts in den Simulatoren auch Fake-Modelle?

Aber klar, die ganzen Modelle sind irgendwie Fake. Es gibt kein Modell 
das der Wirklichkeit 100% entspricht. Und wenn einer sich ueber langsame 
Flanken im Simulator beschwert sollte er die ganze Schaltung mal in 
Wirklichkeit aufbauen und sehen was dabei rauskommt.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Mark Space schrieb:
> Der 555 kippt bei 1/3 und 2/3 bezogen auf die Betriebsspannung.
> Verhält sich also wie ein Schmitt-Trigger mit perfekt symmetrischen
> Schwellen.
>
> Und der Ladewiderstand wird nun abwechselnd aus der Betriebsspannung und
> Gnd gespeist. Das führt im Idealfall zu exakt 50% PWM.

In der Theorie ja. In der Praxis gibts da ein paar kleine Häkchen:

- die Ausgangsstufe ist nicht exakt symmetrisch. U_OH und U_OL weichen 
nicht nur von Vcc und GND ab, sondern tun das auch noch unterschiedlich.

- eine Last am Ausgang, insbesondere eine asymmetrische wie der 7406 
verstärkt diesen Effekt womöglich noch.

- die Umschaltschwellen liegen real nicht bei 1/3 und 2/3 der 
Betriebsspannung; das Datenblatt erlaubt da recht große Abweichungen

- aus den TRIG und COMP Eingängen fließen Leckströme

- der 555 hat eine interne Verzögerung zwischen TRIG, COMP und dem 
Ausgang. Die ist auch asymmetrisch.

Je genauer die 50% Tastverhältnis eingehalten werden sollen, desto 
unwahrscheinlicher ist es, daß man das ohne Abgleich schafft. Einen 
Abgleich könnte man einerseits an Pin5 vornehmen (interne 
Schaltschwellen verschieben) oder im Rückkopplungszweig - Lade und 
Entladerichtung mit Dioden auftrennen und einen Teil des Widerstands 
durch ein Poti ersetzen.

Aber bevor man sich den ganzen Sackstand antut, sollte man vielleicht 
doch nochmal über das Flipflop als Symmetrierer nachdenken.

Natürlich sind das oben alles praktische Probleme. In der Simulation 
sollte die von dir vorgeschlagene Schaltung exakt 50% Tastverhältnis 
ergeben. Die vom TE gezeigte Schaltung natürlich nicht - weil D1 keine 
ideale Diode ist und deswegen Lade- und Entladestrom eben nicht gleich 
sind. Die Speisung des 555 aus 15V geht auch nur in der Simulation. In 
der Realität fliegt ihm der 7406 um die Ohren.


XL

: Bearbeitet durch User
von Harald W. (wilhelms)


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Axel Schwenke schrieb:

> Einen Abgleich könnte man einerseits an Pin5 vornehmen (interne
> Schaltschwellen verschieben) oder im Rückkopplungszweig - Lade und
> Entladerichtung mit Dioden auftrennen

Ein 555 arbeitet von sich aus eigentlich recht präzise (besser 1%).
Das gilt aber nur, wenn man den eingebauten Spannungsteiler nicht
von aussen manipuliert. Spannungsteilerverhältnisse in ICs bleiben
auch bei Temperatur- oder Betriebsspannungschwankungen ziemlich
konstant. Schaltet man aber extern irgendwelche Dioden oder Wider-
stände parallel, ist es mit der Präzision vorbei.
Gruss
Harald

von Tany (Gast)


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Mein Senf:
nimmt ein UC3845: der hat ein Osz. und RS-Flipflop.
Noch ein R und ein C dazu, exakt 50%, alles in einem 8 beinigen :-)

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Harald Wilhelms schrieb:
> Axel Schwenke schrieb:
>
>> Einen Abgleich könnte man einerseits an Pin5 vornehmen (interne
>> Schaltschwellen verschieben) oder im Rückkopplungszweig - Lade und
>> Entladerichtung mit Dioden auftrennen
>
> Ein 555 arbeitet von sich aus eigentlich recht präzise (besser 1%).

Das ist mir bewußt. Das gilt aber nur unter eingeschränkten Bedingungen. 
Und insbesondere bei höheren Frequenzen [1] nicht mehr.

> Das gilt aber nur, wenn man den eingebauten Spannungsteiler nicht
> von aussen manipuliert.

Das stimmt so pauschal nicht. Die gute Präzision eines 555 wird dadurch 
erreicht, daß alle Spannungen aus der Betriebsspannung abgeleitet 
werden. Diese Eigenschaft bleibt auch dann erhalten, wenn man den 
Spannungsteiler an Pin5 mit zusätzlichen Widerständen manipuliert. Was 
man natürlich nicht tun sollte, ist absolute Spannungen einzubringen. 
Etwa Dioden-Flußspannungen oder Z-Dioden. Dadurch handelt man sich dann 
eine Abhängigkeit von der Betriebsspannung ein.


XL

[1] Habe gerade mal in das Datenblatt des TLC555 geschaut. Das sagt 
typisch bis 2.1MHz im astabilen Betrieb @5V. Gleichzeitig sind die 
internen Verzögerungszeiten tp_HL~=240ns und tp_LH~=120ns @5V.

Die Auf- bzw. Entladung des Kondensators stoppt dadurch nicht mehr exakt 
bei 2/3 bzw. 1/3 Vcc, sondern verzögert. Meine Version des Datenblatts 
(SLFS043E -SEPTEMBER 1983 - REVISED MARCH 2001) hat da auf Seite 9 ein 
nettes Diagramm dazu.

Ganz ohne Kondensator würde ein TLC555 mit knapp 3MHz schwingen mit 
einem Tastverhältnis von 2/3. Bei 100kHz ist die Differenz von tp_HL und 
tp_LH schon größer als 1% der Periodendauer und dürfte eine Asymmetrie 
in etwa dieser Größenordnung verursachen.

von Mark S. (voltwide)


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Das ist sicher alles zutreffend. Wobei sich die Frage stellt, wie genau 
es der TO nun eigentlich haben will.

von Bernhard K. (kraftb)


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Also wenn dein Signal-IC (TLC555) bereits ein 50% Tastverhältniss hat 
könntest du noch versuchen mit einem OP-Amp als Schmitt-Trigger 
betrieben den Ausgang schön hin zu bekommen.

Aber ich denke die oben beschriebene Methode ist am besten: Doppelte 
Signalfrequenz mit nachgeschaltenem Teiler bzw. Zähler. Die Konstanz der 
Frequenz (klingt irgendwie blöd) bestimmt dadurch die Genauigkeit des 
Tastverhältnisses.

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