UNIVERSIDAD TECNICA DE MANABIFACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS,FISICAS Y

QUIMICAS

TEMPORIZADOR 555

INTEGRANTES

Palma Leones Hernán AlejandroVera Pincay Oscar FabricioYépez Macías Cristhian Javier

OBJETIVOS

Medir la frecuencia y el ciclo de trabajo de un temporizador 555 conectado como astable.

Medir él ancho de pulso a la salida de un temporizador 555 conectado como monoestable.

OBJETIVOS Examinar la señal de salida de un

oscilador controlado por voltaje.

Construir un generador de diente de sierra mediante un temporizador 555.

INFORMACIÓN BÁSICA

La figura 41 -1 muestra el símbolo esquemático para un latch set-reset o flip-flop RS. Se aplica un voltaje alto (+ V cc) a la entrada set (S) con un voltaje bajo (0V) a la entrada reset (R) que fuerza a la salida Qa + Vcc (alto) y Q a un estado bajo ( 0V). Una entrada alta en S manda la salida a 15 V, donde ésta permanece aun cuando las entradas se remuevan.

Una entrada alta en reset R y una baja en set S causan que las salidas conmuten o basculen (intercambien en forma balanceada) a Q alta y Q baja.

Esto se conoce como condición de reset del flip-flop. El circuito permanece enclavado en su condición actual hasta que se aplican las condiciones de entrada inversas.

El circuito se enclava en alguno de los dos estados. Una entrada alta en S hace que Q vaya a un estado alto; una entrada alta en R restaura Q a un estado bajo. La salida Q permanece en un estado dado hasta que se dispara al estado opuesto.

Conceptos básico de temporización La figura 41-2a) ilustra las

ideas básicas necesarias en el estudiodel temporizador 555. Suponga que la salida Q está en estado alto. Esto satura al transistor y sujeta el voltaje del capacitor en tierra. En otras palabras, el capacitor está en corto circuito y no se puede cargar.

El voltaje de la entrada no inversora del amplificador operacional se denomina voltaje de umbral, y el voltaje dela entrada inversora se conoce como voltaje de control. Con el flip-flop RS en set, el transistor saturado retiene el voltaje de umbral en 0. Por otra parte, el voltaje de control está fijo en +10 V debido al divisor de voltaje.

Suponga que se aplica un voltaje alto a la entrada R, lo cual restaura el flip-flop RS. La salida Q se va a 0 y se corta al transistor. Así ahora el capacitor e está libre para cargar. A medida que el capacitor se carga, el voltaje de umbral se incrementa.

En ocasiones el voltaje de umbral se hace ligeramente mayor que el voltaje de control (+10 V). Entonces, la salida del amplificador operacional se va a alto, forzando al flip-flop RS a estar en set. La salida Q en alto satura al transistor y éste descarga con rapidez al capacitor.

Observe las dos formas de onda de la figura 41-2b). Através del capacitor se da un cargado exponencial y en la salidaQ aparece un pulso en sentido positivo.

Diagrama de bloques del 555

El temporizador NE555 de Signetics es un CI de 8 terminales que se puede conectar a componentes externas para que opere como un astable o un monoestable. La figura 41-3 muestra un diagrama de bloques simplificado. Observe que el amp op de la parte superior tiene una entrada de umbral (terminal 6) y una entrada de control (terminal 5).

En la mayoría de las aplicaciones, la entrada de control no se usa, de modo que el voltaje de control es +2Vcc/3 desarrollado por el divisor de voltaje de los tres resistores de 5 k ohms. Como antes siempre que el voltaje de umbral exceda al voltaje de control, la salida alta del amp op la fijará el flip-flop.

El colector del transistor de descarga va a la terminal 7. Cuando esta terminal se conecta a un capacitor externo de

temporización, la salida Q alta del flip-flop saturará al transistor y descargará al capacitor. Cuando Q es baja, el transistor se abre y el capacitor se puede cargar como se describió antes.

La salida de señal complementaria del flip-flop va a la terminal 3, la salida. Cuando el reset externo (terminal 4) está aterrizado inhibe el dispositivo (evitando que trabaje).

Algunas veces esta característica de ENCENDIDO-APAGADO es útil. Sin embargo, en la mayoría de las aplicaciones,el reset externo no se usa y la terminal 4 está amarrada en forma directa al suministro de voltaje.

Observe el amplificador operacional inferior. Su entrada inversora se denomina disparador (terminal 2). Debido al divisor de voltaje, la entrada no inversora tiene un voltaje fijo de +Vcc/3. Cuando la entrada de voltaje de disparo es ligeramente menor a +Vcc/3, la salida del amplificador operacional se va a alto y restaura al flip-flop.

Por último, la terminal 1 es la tierra del chip, mientras que la terminal 8 es la terminal de alimentación. El temporizador 555 trabajará con cualquier voltaje de alimentación entre 4.5 y 16 V.

Operación como monoestable

La figura 41-4a) muestra el temporizador 555 conectado para operar como monoestable (disparador de un tiro, mejor conocido como one shot). Éste produce como salida un solo pulso fijo cada vez que a la terminal 2 se aplica un pulso de disparo (figura 41-4b). Cuando la entrada de disparo es ligeramente menor a +Vcc/3, el amplificador operacional inferior tiene salida alta y restaura al flip-flop. Esto lleva al transistor a corte, permitiendo que el capacitor se cargue.

Cuando el voltaje de umbral es ligeramente mayor a +2Vcc/3, el amplificador operacional superior tiene una salida alta, la cual mantiene al flip-flop en su estado. Tan pronto como Q se hace alta, enciende al transistor; el transistor descarga con rapidez al capacitor.

La entrada de disparo es un pulso angosto con un valor de operación de +Vcc. El pulso debe caer por debajo de +Vcc/3 para restaurar al flip-flop y permitir que el capacitor se cargue. Cuando el voltaje de umbral excede ligeramente +2Vcc/3, el flip-flop permanece en su estado; esto satura al transistor y descarga al capacitor. Como resultado se obtiene un pulso rectangular de salida.

El capacitor C se debe cargar a través de R. Mientras mayor es la constante de tiempo, RC, más tiempo toma al capacitor alcanzar +2 Vcc/3. En otras palabras; la constante

de tiempo, RC, controla el ancho del pulso de salida. Despejando

la ecuación exponencial para el voltaje del capacitor se obtiene la fórmula para el ancho del pulso

W = 1.1RC Por ejemplo, si R = 22 k ohm y C = 0.068 µF, entonces la

salida del temporizador 555 como monoestable es W = 1.1 X 22(10E3) X 0.068(10E-6) = 1.65 ms

Operación como astable

La figura 41-6a) ilustra un temporizador 555 que opera como

astable o de corrida libre. La salida es una señal de onda cuadrada. Cuando Q es baja, el transistor está cortado y el capacitar se carga a través de la resistencia total de RA +RB. Debido a esto, la constante de tiempo de carga es (RA +RB)C. A medida que el capacitar se carga, el voltaje de umbral aumenta.

Finalmente, el voltaje de umbral excede +2Vcd3; entonces el amplificador operacional superior tiene una salida alta, lo cual hace que el flip-flop permanezca en su estado.

Con Q alto, el transistor se satura y aterriza a la terminal 7. Ahora el capacitar se descarga a través de RB. Por lo tanto, la constante de tiempo de descarga es RbC.

Cuando el voltaje del capacitar decae ligeramente por debajo de +Vcd3, el amp op inferior tiene una salida alta que restaura al flip-flop..

La figura 41-6b) ilustra las formas de onda. Como puede ver, el capacitar de temporización carga y descarga voltaje de manera exponencial. La salida es una onda rectangular. Dado que la constante de tiempo de carga es mayor que la constante de tiempo de descarga, la salida no es simétrica el estado alto dura más que el estado bajo.

Para especificar qué tan asimétrica es la salida, se usa el ciclo de trabajo definido como

Como ejemplo, si W = 2 ms y T = 2.5 ms, entonces el ciclo de trabajo es

Depende de las resistencias, RA y RB' que el ciclo de trabajo esté entre 50 y 100 por ciento.

Una solución matemática a las ecuaciones de carga y descarga da como resultado las siguientes fórmulas. La frecuencia de salida es

y el ciclo de trabajo es

Si RA es mucho más pequeña que RB, el ciclo de trabajo se aproxima a 50 por ciento.

La figura 41-7 describe un temporizador 555 como astable, que es por lo general como aparece. Observe otra vez cómo la terminal 4 (reset) está sujeta al voltaje de alimentación y cómo la terminal 5 (control) se puentea a tierra a través de un capacitor de 0.01 µF.

Oscilador controlado por voltaje La figura 41-8a) muestra

un oscilador controlado por voltaje (VCO). Recuerde que la terminal 5 (control) se conecta a la entrada inversora del amplificador operacional superior. Normalmente el voltaje de control es +2Vcc/3 debido al divisor de voltaje interno. Sin embargo, en la figura 41-8a).

El voltaje del potenciómetro externo se sobrepone al voltaje interno. En otras palabras, mediante el ajuste del potenciómetro, se puede cambiar el voltaje de control.

La figura 41-8b) ilustra el voltaje a través del capacitor de temporización. Observe que éste varía entre +Vcontrol/2 y

+Vcontrol. Si Vcontrol se incrementa el capacitor toma más

tiempo para cargarse y descargarse, por lo tanto, la frecuencia disminuye. Como resultado, la frecuencia del circuito se puede cambiar al variar el voltaje de control.

De manera incidental, el voltaje de control podría venir de un potenciómetro o ser la salida de otro circuito transistorizado, amplificador operacional u otro dispositivo.

Generador de diente de sierra

Cuando el temporizador 555 monoestable de la figura 41-9a), inicia un disparo, la fuente de corriente PNP fuerza una corriente de carga constante en el capacitor. Por lo tanto, el voltaje a través del capacitor es una rampa lineal como muestra la figura 41-9b). La pendiente S

de la rampa lineal se define como el levantamiento sobre todo el ciclo, o

S=V/T donde V es el voltaje pico en el tiempo,

T. Por ejemplo, si V= 10 V y T=2 ms, entonces la

pendiente es S=10V/2ms=5V/ms Esto significa que la rampa sube 5 V/ms. Dado que la ecuación básica del

capacitor es V=Q/C

ambos miembros se pueden dividir entre T para obtener

PROCEDIMIENTO MATERIAL NECESARIO

Temporizador 555 conectadocomo astable

Oscilador controlado por voltaje·

procedimiento

6. Conecte el VCO de la figura 41-11. 7. Observe la salida con un osciloscopio. 8. Varíe el potenciómetro de un 1 kn y

observe qué pasa. Registre las frecuencias mínima y

máxima: F mín= 55 hz F max= 90hz

Temporizador 555 conectado comomonoestable

procedimiento

9. La figura 41-12 muestra un Schmitt trigger que excita un temporizador 555 monoestable. Calcule el ancho del pulso para cada R de la tabla 41-2. Registre los resultados bajo Wcalc-

10. Conecte el circuito de la figura 41-12 con un R de 33 k ohms

Generador de diente de sierra

procedimiento 14. Calcule la corriente de carga del circuito en la figura 41-l3 para cada valor de

R de la tabla 41-3. Registre los valores.

15. Calcule la pendiente del voltaje del capacitor en volts por milisegundo Registre bajo Seale en la tabla 41-3.

16. Conecte el circuito de la figura 41-l3 con un R de 10 kil. Éste es casi el mismo que el de la figura 41-12, excepto la fuente de corriente PNP.

17. Fije el generador de ea a 1 kHz. Ajuste el nivel para obtener un ciclo de trabajo más o menos de 90% a la salida del Schmitt trigger.

1 8. Observe el voltaje de salida; éste deberá ser un diente de sierra. Mida la rampa de voltaje y el tiempo, y así encuentre la pendiente en volts por milisegundo. Registre el valor bajo Smedido en la tabla 41-3.

19. Repita los pasos del 16 al 18 para los demás valores

de R en la tabla 41-3.