EL TEMPORIZADOR 555. Figura 1. MODOS DE OPERACIÓN DEL TEMPORIZADOR 555

Transcripción

1 Universidad Técnica Federico Sana María EL TEMPOIZADO 555 El emporizador 555 es un circuio inegrado muy versáil que iene un gran número de aplicaciones en los circuios elecrónicos, sobre odo para generar inervalos de iempo. También se uiliza para consruir emporizadores, generadores de impulsos, mulivibradores, alarmas, ec... Ese emporizador fue inroducido en el mercado mundial por la SIGNETIS (filial de PHILLIPS) en 9. La gran acepación que uvo impulsó a numerosas indusrias de semiconducores a fabricarlo (bajo licencia de la SIGNETIS). onviene señalar que el 555 es una aplicación de los AOP s, ya que su circuio inerno consa de dos comparadores. En la Figura se presena el diagrama de bloques del circuio inerno del A555, donde se observa la exisencia de res resisencias de 5 KΩ, que son la razón de que ese inegrado se denomine así. + V 8 Umbral 6 5 KΩ omparador (Treshold) Volaje de onrol 5 / V 5 KΩ / V omparador (Trigger) ircuio Biesable (Flip - Flop) Buffer inv. Salida 5 KΩ descarga 4 ese Tierra Disparador Figura. MODOS DE OPEAIÓN DEL TEMPOIZADO 555

2 Universidad Técnica Federico Sana María El circuio inegrado emporizador 555, puede funcionar lo mismo como mulivibrador asable (oscilación libre) que como mulivibrador monoesable (one sho). En la figura, se muesran los modos de funcionamieno del emporizador 555. a) funcionamieno en modo asable Salida en nivel alo Salida en nivel bajo 555 en modo de oscilación libre E i b) funcionamieno en modo monoesable pulso de disparo negaivo V El iempo que la salida permanece en nivel alo esá deerminado por el circuio, no por el ancho del pulso de enrada E i 555 en modo Monoesable A 0 A Figura ENAPSULADO Y TEMINALES DEL 555 Ver figura Tierra 8 V Trigger Descarga 555 Salida 6 Treshold ese 4 5 Volaje de conrol Figura. Terminal de Salida: El 555 olera corrienes de salida de hasa 00 ma y, por ano, puede accionar diversas cargas TTL, así como pequeños alavoces y relés conecados direcamene. Una de las aplicaciones más comunes es su uilización como generador de señales cuadradas para accionar circuios lógicos.

3 Universidad Técnica Federico Sana María. Terminal de einicio: Mediane ese erminal (pin 4), se desaciva el 555 y ambién se anulan las señales de comando en la enrada de disparo. Si no se uiliza, ese erminal debe esar conecado a V. Si el pin 4 esa a ierra, o si su poencial se reduce por debajo de 0,4 vols, ano el erminal de salida, como el erminal de descarga (), se encuenran en el nivel de poencial de ierra. En oras palabras, el nivel de salida se maniene en nivel bajo.. Terminal de Descarga: Sirve para la descarga de un capacior de emporización exerna durane el iempo en el cual la salida esá en nivel bajo. uando la salida esá en nivel alo, el pin funciona como un circuio abiero y permie al capacior cargarse a una velocidad deerminada por una resisencia o por resisencias y un condensador exernos. 4. Terminal de Volaje de onrol: Por lo general se coneca un condensador de filro de 0,0 µf se coneca en el pin 5 a ierra. Por ese condensador se desvían los volajes de rizado producidos por la fuene de alimenación. Ese erminal ambién se uiliza para modificar los niveles de los volajes de umbral (Treshold) y de disparo (Trigger). on un volaje exerno en el erminal 5 se modifica ano el volaje de umbral como el de disparo y eso puede servir para modular la forma de onda de salida. 5. Terminales de Disparo y de Umbral: El 555 iene dos posibles esados de operación, y uno de memoria. Esos los definen ano la enrada de disparo, erminal, como la de umbral, erminal 6. La enrada de disparo se compara con un volaje de umbral inferior / V. La enrada de umbral se compara con un volaje de umbral superior por medio del comparador con / V.

4 Universidad Técnica Federico Sana María 4 OPEAIÓN ASTABLE En la figura 4 puede observarse el 555 conecado como mulivibrador asable. Observe las formas de onda de la figura 4b que corresponde al funcionamieno del circuio. En el insane A, los erminales y 6 disminuyen de nivel juso por debajo de V LT = / V y el volaje de la erminal de salida va a su nivel alo (esado A). La erminal se compora como un circuio abiero y el capacior se carga a ravés de A + B. Durane el iempo A-B en el que la salida esá en nivel alo, el 555 se encuenra en el esado de memoria, recordando su esado A anerior. uando V aumena y rebasa jusamene el valor V UT = /V en el insane B, el 555 enra ene el esado D y envía la señal de salida al nivel bajo. La señal en la erminal ambién esa en nivel bajo y el capacior se descarga a ravés de la resisencia B. Durane el iempo B- en el que la señal de salida esá en nivel bajo, el 555 se encuenra en el esado de memoria, recordando su esado anerior D. uando V desciende juso por debajo de V LT la secuencia se repie.

5 Universidad Técnica Federico Sana María 5 ( µf) 00 0 f = T =,44 ( A + B ) KΩ MΩ MΩ 00 KΩ 0 KΩ 0.0 ( A + B ) K 0 K 00 K c) f, frecuencia de oscilación en Herz Figura 4 FEUENIA DE OSILAIÓN La señal de salida conserva un nivel alo durane el inervalo en el que se carga y aumena del valor a / V, como puede observarse en la figura - (b). Ese inervalo de iempo se calcula mediane la ecuación: alo = 0.695( A + B ) La salida esa en nivel bajo durane el inervalo en el que c se descarga del valor / V a / V y se calcula con la expresión: bajo = Por lo ano, el período de la oscilación, T, es: T = alo + bajo = 0.695( A + B ) B

6 Universidad Técnica Federico Sana María 6 La frecuencia de oscilación es: f T,44 = ( A + B ) = () La figura 4c es una gráfica de la ecuación ), para diversos valores de ( A + B ) y muesra de manera rápida las combinaciones de resisencia y capaciancia necesarias para diseñar un mulivibrador asable. ILO DE TABAJO ( DUTY-YLE ) Un parámero úil al proyecar generadores de impulsos con el 555 es la ILO DE TABAJO ( DUTY-YLE ), represenada por D. Ese parámero se define para los esados alo y bajo de la señal producida. A la relación del iempo durane el cual la salida esá en nivel bajo, BAJO, dividido por el período oal, T, se le conoce como ciclo de rabajo, o D y normalmene se expresa en porcenaje. En forma de ecuación: D bajo B = = () T A + B A pesar de la cosumbre de los fabricanes de uilizar la D definida para el esado bajo, la mayoría de libros y exos de elecrónica prefieren la definición para el esado alo, lo que deja la elección final a crierio del diseñador. Para finalizar, daremos algunas consideraciones prácicas. A fin de obener la máxima esabilidad de operación, los fabricanes recomiendan escoger las resisencias y denro de la banda de KΩ a 00 KΩ, con una olerancia del 5% o menor, recomendando el uso de resisencias de película meálica por presenar un facor de fiabilidad muy alo. AMPLIAIÓN DEL ILO DE TABAJO omo se comenó aneriormene, el ciclo de rabajo de la figura 4, no puede ser igual o superior a 50%. En la figura 5 se ha conecado un diodo en paralelo con B y de esa manera se obiene un ciclo de rabajo igual o mayor al 50%. Ahora el capacior se carga a ravés de A y del diodo y se descarga a ravés de B. Los iempos correspondienes a la forma de onda de salida son: alo = bajo = T = alo + bajo = 0.695( A + B ) A B

7 Universidad Técnica Federico Sana María Las ecuaciones aneriores nos señalan que si A = B, el ciclo de rabajo es del 50%, como puede observarse en la figura 5b y 5c. V = 5v A 0KΩ 4 8 D B 0KΩ 0,µ F Temporizador ,0 µf a) ircuio emporizador que sirve para producir un ciclo de rabajo de 50% V APAITO arga del condensador Descarga del condensador 0,8,64 b) Forma de onda del volaje del capacior (ms) V alo bajo 0,8,64 c) Forma de onda de salida Figura 5 (ms)

8 Universidad Técnica Federico Sana María 8 OPEAIÓN MONOESTABLE No en odas las aplicaciones se necesia una onda repeiiva coninua, como la que se obiene con un mulivibrador asable. En muchas aplicaciones lo que se necesia es un nivel de volaje deerminado durane ciero lapso de iempo. En ese caso lo que se necesia es un mulivibrador monoesable o de un disparo (one sho)). La figura 6 es el diagrama del circuio del 555 cuando ése funciona como mulivibrador monoesable. uando un pulso con variación en senido negaivo (cano de bajada) se aplica al erminal, la salida se eleva y el erminal elimina el corocircuio del capacior. El volaje a ravés de se eleva de 0 vols a una velocidad que esa deerminada por A y por. uando el volaje del capacior alcanza el valor de V, el comparador de la figura provoca que la salida cambie de un nivel alo a uno bajo. En la figura 6a se muesran las formas de onda del volaje de enrada y de salida. La salida esá en nivel alo para el iempo que se deermine mediane: alo =, A = M (iempo del Monoesable) La figura 6b es una gráfica de la ecuación anerior y permie observar rápidamene cuáles son los valores correspondienes de A y.

9 Universidad Técnica Federico Sana María 9 V = 5v A y definen el ala Temporizador A ala 0,0 µf a) Un emporizador 555 conecado como Mulivibrador Monoesable. El valor de peak de debe ser > o = / V ( µf) 00 0 A.0 KΩ µs 0 KΩ 00 KΩ MΩ 0 MΩ 00µs,0ms 0ms 00ms s 0s 00s b) Auxiliar de diseño para deerminar la duración del pulso de salida ala = M =, A Figura 6 En la prácica es necesario agregar algunos componenes adicionales al circuio básico para que funcione correcamene. (Ver figura ).

10 Universidad Técnica Federico Sana María 0 V = 5v i = 0 KΩ A y definen el ala i D 4 8 A 0,00µ F V 6 Temporizador ala 0,0 µf V V Para lograr un funcionamieno en modo monoesable saisfacorio, es necesario conar con el circuio para el pulso de enrada, consruido con, i y D Figura En la figura se muesra un mulivibrador monoesable prácico. i, y el diodo D sirven para generar un pulso de salida por cada pulso de enrada. La resisencia A y el capacior deerminan el momeno en el que la salida iene un valor alo. La resisencia i se coneca enre V y la erminal a fin de asegurarse de que la salida normalmene permanezca en un valor bajo. i se carga a un valor (V E i ) hasa que se presena el pulso de disparo negaivo. La consane de iempo de i y de debe ser pequeña en relación con el iempo en el que la salida del emporizador esá en nivel alo, alo. El diodo D evia que el emporizador 555 dispare durane el flanco posiivo de E i