Нестабильная работа генератора на LMC555

Alcest · 30.09.2025, 10:51

Никогда вообще не имел дело с этим таймером, но пришлось. Собрал макет со стандартной схемой из даташита. Отличие от стандартной только в подтягивании выхода резистором 1 кОм. Питание 5 вольт. Схема работает только на довольно высоких частотах, выше 100 килогерц. Емкость конденсатора меняется от 20 до 1000 пикофарад. Частота генерируемого сигнала при этом от десяти килогерц до 200 КГц приблизительно. На десятках килогерц каждые 3-5 секунд начинается дрожание фазы, с каждой секундой все больше и больше, а затем срыв генерации. Затем генерация резко возобновляется и процесс повторяется. На частотах же 180-200 килогерц работает как часы. Да еще так стабильно, что я охреневаю с выбега частоты всего +/- 20 герц за час.

В чем может скрываться причина такого поведения таймера? Собрано на беспаечной макетной плате, но блокирующий конденсатор 0,1 мкФ припаян прямо на переходной платке с микросхемой (он в sop корпусе), на макетке цепи питания обвешаны электролитическими конденсаторами. С номиналами Ra и Rb игрался, меняется мниимальная/максимальная частота и скважность, но на низких частотах все так же периодически увеличивающийся джиттер и срыв генерации. На выводе 5 при этом 3,3 вольта. Если притянуть этот вывод к земле уменьшив опорное напряжение до 1,4 В, тогда и на низких частотах начинает работать стабильно. Но это не по правилам, имхо. Хотелось бы заставить микросхему работать нормально в типовом включении. Да, при напряжении питания 3,3 вольта генератор вовсе не заводится, хоть что с ни делай.

Yuri222 · 30.09.2025, 12:07

Alcest, попробуйте добавить конденсаторчик на 5-ю ногу (control) - порядка 0,01 мкФ или больше.

Сообщение от Alcest

Емкость конденсатора меняется от 20 до 1000 пикофарад.

я бы ожидал нестабильности наоборот, при меньших емкостях. В даташите на диаграммах емкости - от 1000 пик.
Может быть попробовать уменьшать резисторы , а времязадающую емкость все же увеличить...

Ну и - поставщик этой микросхемы. Оригинальный производитель - вроде как TI, серьезная контора.

Alcest · 30.09.2025, 12:38

Сообщение от Yuri222

Alcest, попробуйте добавить конденсаторчик на 5-ю ногу (control) - порядка 0,01 мкФ или больше

Он у меня там изначально стоял, не помогает. Пробовал ставить вплоть до 100 мкФ, никакого эффекта. Помогает только притягивание 5 ноги к земле резистором 47 кОм.

Сообщение от Yuri222

Может быть попробовать уменьшать резисторы , а времязадающую емкость все же увеличить...

Это КПЕ, он какой есть. Но на высоких частотах молотит только так, и очень стабильно при том. Пробовал ставить вместо КПЕ конденсаторы 0,1 и 1 мкФ, тоже "рывками" работает.

Сообщение от Yuri222

Ну и - поставщик этой микросхемы

Микросхемы с Алиэкспресс непонятно чьи.

Проблема так-то давно известная, в интернете нашел на нескольких форумах обсуждение "мерцания" генераторов на 555. И даже вроде находились решения, но нашедшие либо умалчивали о них, либо использовали нестандартное включение (что меня не устраивает). Ниже показан один из вариантов, соединение выхода и входов компараторов через резистор:

Alcest · 30.09.2025, 13:40

Заменил Ra и Rb на подстроечники, покрутил значения этих резисторов в широких пределах. Получилось добиться работы генератора без притягивания вывода 5 к земле. Но при при таких номиналах резисторов, что частота сигнала получается от 300 кГц до 1,3 МГц при крайних положениях КПЕ. Слишком много для моих целей, все это помех наплодит высшими гармониками.

Попробовал другую микросхему 555 таймера, в dip корпусе и тоже в cmos исполнении. Эта заработала... с подтяжкой вывода 5 к плюсу питания... Без чего вообще не генерит ни с какими емкостями. Короче, ну его нафик эти таймеры, всю жизнь без них обходился и дальше обойдусь. Пойду обдумывать другой вариант преобразователя емкости в период или частоту.

mike-y-k · 30.09.2025, 13:55

Alcest, у 555/6/8 весьма большие токи, а беспаечные платы страдают плохими и плавающими контактами…
- Таки на обычной макетной плате с пайкой.
- Проверьте с питанием 3.3…9V, желательно именно для низкой частоты.
- Посмотрите у разных производителей расчеты и допустимые диапазоны для R и C. Там есть свои правила.
Опыт со множеством 555 от разных производителей не выявил проблем со стабильностью генераторов как просто меандра, так и переменной скважности. Схемы классические из старого DS на NE555.

Alcest · 30.09.2025, 14:45

Нет, я пожалуй, от нее откажусь. Раньше вообще никогда с ней не связывался, не было такой необходимости. Оттого информацию по 555 не собирал. А сейчас почитал в интернетах, ну так каждый второй этот таймер чуть ли не проклинает. Особенно китайского производства. Возможно, оригинальные они нормальные, да только где их взять по вменяемой цене?

Пошел изучать возможность применения LM311 в качестве RC генератора.

dgrishin · 30.09.2025, 15:01

Сообщение от Alcest

На десятках килогерц каждые 3-5 секунд начинается дрожание фазы, с каждой секундой все больше и больше, а затем срыв генерации.

Это мб помеха от импульсного БП.
Для чистоты эксперимента возьмите линейный БП и с ним проверьте.

Включаем логику - микросхеме все равно на какой частоте генерировать колебания - 20кГц или 200кГц (если это укладывается в ее ТТХ).
Также на беспаечных монтажках есть паразитная емкость между контактами (около 5пФ) но для вашего случая это не критично.

Alcest · 02.10.2025, 09:56

Нет, я вообще не пользуюсь импульсными источниками за очень редким исключением.

На всякий случай проверил, не сопровождается ли увеличение джиттера и последующий срыв генерации ростом или уменьшением напряжения на каком-то из выводов LMC555. Нет, ничего не меняется. Минимальное-максимальное напряжения на частотозадающем конденсаторе тоже не меняется, максимумы-минимумы "пилы" никуда не плывут. И еще, дрожание фазы начинается не сразу, а через 10-20 секунд после подачи питания. И только спустя это время начинает дергаться фаза сигнала с последующим срывом генерации. Я уж пальцем тыкал в микросхему, подозревая нагрев. Но нет, холодная. Возможно что-то начинает течь внутри чипа, медленный такой пробой какого-то транзистора или диода, из-за чего возникают колебания сродни релаксационным. Похоже микросхемы все же косячные.

Бросил возню с 555, взял LM311 и сразу получил требуемое. RC генератор по схеме из даташита работает стабильно, генерирует в пределах 27-500 КГц с указанными выше значениями емкости. Работает от 3 вольт ровно, хоть в даташите от 3,5 В. Выбег частоты менее 50 герц за час от изначальных 500 КГц. И что характерно, на форма напряжения на частотозадающем конденсатора чисто треугольная. В генераторе с LMC555 форма была ближе к пилообразной, что не ест гуд в плане электромагнитной совместимости, помех больше.

Yuri222 · 02.10.2025, 10:25

Сообщение от Alcest

с LMC555 форма была ближе к пилообразной

как я понимаю - это настраивается резисторами заряда и разряда времязадающего конденсатора. Думаю, при их равенстве получится симметричный (отн. вертикальной оси) околотреугольный сигнал. Если не трогать 5-ю ногу (оставить там напряжение = 2/3 питагния).

Alcest · 02.10.2025, 12:46

Так-то у генератора на 555 есть одно неоспоримое достоинство - буферный каскад отделяющий выход от всего остального, благодаря чему меньше влияет на стабильность то что будет к выходу таймера подключено. Но как я понял, на подделку и откровенный брак с таймером 555 нарваться значительно проще, чем на LM311. И стоит компаратор в ЧиДе раза в 3 меньше чем таймер, а это значимый момент ввиду того что предполагается использовать их в довольно больших количествах.