MULTIVIBRADOR BIESTABLE

Transcripción

1 MULTIVIBADOES. MULTIVIBADO BIESTABLE (dos estados estables) FLIP-FLOP SCHMITT TIGGE. MULTIVIBADO MONOESTABLE (un estado estable y un estado inestable)[one shot] 3. MULTIVIBADO ASTABLE (dos estados inestables)

2 GENEADOES DE FUNCIÓN GENEADO DE ONDA CUADADA O ECTANGULA

3 GENEADO DE ONDA CUADADA O ECTANGULA Se puede construir con diferentes elementos activos tales como: Transistores Amplificadores Operacionales CI dedicados (LM555, CD4047,..etc) Compuertas lógicas 3 3

4 Multivibrador Astable Astable: posee dos estados inestables, es un generador de onda cuadrada o rectangular. Se puede formar con Amp. Op s. Fet s, Bjt s, Compuertas Lógicas y CI s, etc º Estado º Estado 4 4

5 Multivibrador Astable Astable con Transistor V CC Vout V CC t t Vout C C V CC V B Vout C C Vout V BEsat V BEsat - V CC T T V B V BEsat V BEsat - V CC Astable con Transistor 5 5

6 Multivibrador Astable V CC C C Vout T cortado C + C Vout T saturado T T V BE + V C - V C comienza a aumentar para sacar a T del corte Circuito equivalente de carga del condensador C 6 6

7 Multivibrador Astable CAGA DEL CONDENSADO V BASE TANSISTO V CC V f = V CC V C (t )=V BE SAT V BE SAT t 0 t t t V i = (V BE SAT - V CC ) 7 Condiciones iniciales y finales de carga del condensador, además V C a t = t 7

8 CONVESO FECUENCIA VOLTAJE OSCILADO CONTOLADO PO VOLTAJE - VCO V CC C V = V CONTOL C Tarea:. Encontrar literalmente t y t y determine T, para eso debe determinar primero V inicial ; V final y V C (t ) Vout C C Vout. Qué sucede si V control es reemplazado por una señal triangular o senoidal? T T 3. Cómo dejaría un tono intermitente? 8 8

9 Multivibrador Astable Astable con Transistor Demostrar que: t C t C Nivel Alto ( descarga de C ) Nivel Bajo ( descarga de C ) T t t 0, 69 C C Si el circuito es Simétrico, o sea, C = C = C T. 38 C 9 9

10 Multivibrador Astable Astable con Amp-Op : Osc. Senoidal Comparador V out V ef Comparador Integrador V ef V out 0 0

11 Multivibrador Astable Astable con Amp-Op : Oscilador de elajación I + carga a C hasta V UT f - V C + I + Astable Amp.Op. - +V C + -V V o = +V sat Pág. 48 Coughlin + - V UT (a) Cuando V o = +V sat, V C se carga al valor V UT

12 Multivibrador Astable I - carga a C desde V UT hasta V LT C - f I - +V + V C - + -V Voltaje inicial = V UT V o = -V sat + - V LT (b) Cuando V o = -V sat, V C se carga al valor V LT Multivibrador astable ( = 00k, = 86k).

13 Multivibrador Astable Ecuación Particular 5 0 V UT V o V 0 = +V sat T = C = /f V C t T Cuando: C f V LT -0-5 t = f C V 0 = -V sat t = f C (c) Formas de onda f T f C 3 3

14 4 4 C t C e V V C t C e V V ln C t t T F Multivibrador Astable Astable con Amp-Op: Oscilador de elajación Demostrar que si ln siendo C t t T F Y si t = t (Ecuación General) O

15 Multivibrador Astable Astable con CI 555 : Kohm /3V CC /3V CC 5Kohm Comparador superior FF Transistor de descarga 6 7 GND Trigger Output eset V CC Discharge Thershold VCO Impulsador Comparador de inferior 5Kohm salida 3 ( inversor ) Astable con CI

16 Multivibrador Astable Astable con CI 555 : Configuración V CC V CC /3 V CC V C 8 4 A /3 V CC B V O V CC V O t t t V C 6 t on t off 5 t C 0,0µF 6 6

17 Multivibrador Astable Astable con CI 555 : A partir del gráfico anterior, demostrar que: t t 0, 693 0, 693 A B C B C Nivel Alto ( carga de C ) Nivel Bajo ( descarga de C ) T t t 0,693 A B C Para obtener t = t, implica B >> A T, 38 B C 7 7

18 Multivibrador Astable Astable con CI CD4047 Configuración V DD C 4 V DD C CD OSC OUT _ Q Q -C común Astable Astable CD 4047 Osc. out etrigger _ Q Q Trigger Ext. ESET V SS (GND) Trigger Astable con CI CD

19 Multivibrador Astable Astable con CI CD4047 Configuración Interna ASTABLE GATE CONTOL MONOSTABLE CONTOL 3 C TIMING LOW POWE ASTABLE MULTIVIBATO ETIGGE CONTOL FEQUENCY DIVIDE (div )

20 Multivibrador Astable Astable con CI CD4047 : T A = Período de la señal o (complemento) T A osc = Período de la señal del Oscilador Interno Q Q OSC OUT T A osc T A 4. 4 C Q _ Q T A osc. T C A T A osc T A 0 0

21 Tabla de verdad CD4047 Función Conexión de los terminales V DD V SS Entrada pulso de disparo Salida Período de la señal de salida Astable Free-unnig 4,5,6,4 7,8,9, 0,,3 True Gating 4,6,4 7,8,9, 5 0,,3 Complement Gating 6,4 5,7,8,9, 4 0,,3 T A (0,)=4,4 C T A (3)=, C Monoestable Positive Edge- Trigger 4,4 5,6,7,9, 8 0, Negative Edge- Trigger 4,8,4 5,7,9, 6 0, Ancho del Pulso T M =,48 C etriggerable 4,4 5,6,7,9 8, 0, External Countdown * 4 5,6,7,8,9, Ver figura Ver figura Ver figura

22 GENEADO DE ONDA CUADADA O ECTANGULA Definiciones: Tiempo de encendido: t ON Tiempo de apagado: t OFF Ciclo de trabajo(duty cycle): D D t ON t ON t OFF t ON t OFF

23 GENEADO DE ONDA CUADADA O ECTANGULA ESUMEN CON TANSISTO V CC T t t 0, 69 C C C Vout C C C Vout Si el circuito es Simétrico, o sea, C = C = C T. 38 C T T 3 3

24 GENEADO DE ONDA CUADADA O ECTANGULA Conversor de voltaje - frecuencia (VCO) C V CC V BB C TAEA: Calcular f=/t Dibujar en secuencia de fase V OUT, V OUT, V B y V B Vout C C Vout T T 4 4

25 GENEADO DE ONDA CUADADA O ECTANGULA ESUMEN CON AMPLICADO OPEACIONAL V O V C C V + V - V EF V O V C t t T t ln t C 3 5 5

26 GENEADO DE ONDA CUADADA O ECTANGULA ESUMEN CON CI LM555 V V CC CC V C 8 4 /3 V CC A B V O /3 V CC V O t t t V C 6 V CC C 0,0µF 5 t on t off t T t t 0,693 A B C 6 6

27 GENEADO DE ONDA CUADADA O ECTANGULA VCO CON CI LM555 V CC E 8 4 A B V O V O V C 6 C 5 E 7 7

28 C GENEADO DE ONDA CUADADA O ECTANGULA ESUMEN CON CI CD V DD CD OSC OUT _ Q Q OSC OUT Q _ Q T A T A osc t t t T A T A osc 4, 4, T C C A T A osc 8 8

29 Oscilador de relajación con puertas CMOS Inicialmente V DD volt V 0 V 0 0 volt + - C Oscilador de relajación con cmos 9 9

30 Oscilador de relajación con puertas CMOS Finalmente 0 volt V DD volt V 0 V C 30 30

31 Oscilador de relajación con puertas CMOS V C V T 0,5V DD V 0 0 V V DD 0 V V 0 V DD T 0 V 3 3

32 Oscilador de relajación con puertas CMOS CÁLCULO DE LA FECUENCIA VT: Tensión de umbral de entrada de las puertas, que es prácticamente Los tiempos t y t vienen dados por: V T V DD t C ln V CC V V T T t C ln V V CC CC V V T T 3 3

33 Oscilador de relajación con puertas CMOS Operando con estos datos se deduce la fórmula que nos da la frecuencia de oscilación: VCC 3V CC 3 VCC t ln ln ln C C C C ln 3 VCC VCC t, C VCC 3V CC 3 VCC t ln ln ln C C C C ln 3 VCC VCC VCC t, C f,c 33 33

34 Oscilador de relajación con puertas CMOS A veces se utiliza en este circuito una resistencia en la entrada de la puerta, s, para minimizar la influencia de los diodos internos de protección de las entradas de la tensión umbral (V T ). Philips indica en sus databook [] un valor de s del orden de aproximadamente el doble de (s ). 74HC04 V 0 V 0 S C S f /(,C) 34 34

35 Oscilador de relajación con puertas CMOS Ejemplo práctico de cálculo: Para f = 000 Hz, partiendo de = 0 k, se deduce el valor del condensador C f,c C, f 8 C 4,50 F 45nF 4 3, f,

36 Oscilador de relajación con puertas CMOS Circuito práctico de un generador de clock bifásico basado en CI HEF40, de tecnología CMOS. & 3 5 & 4 8 & 0 5,6k 6 9 Ajuste de frecuencia k 0k 47nF &

37 APLICACIONES Tarea: Analizar el funcionamiento del siguiente circuito 37 37

38 Tarea: Analizar el funcionamiento del siguiente circuito APLICACIONES DEL 555 Operación como SCHMITT TIGGE V CC +5V k 5k ACTIVE PULLUP THESHOLD ADJUST 5k OUTPUT 0. F INPUT (senoidal) OPEN COLLECTO 5k 4 STOBE 38 38

39 Tarea: Analizar el funcionamiento del siguiente circuito APLICACIONES DE MULTIVIBADOES ASTABLES +V CC 4 k 3 k D D Salida 0M 0M C CICUITO CON CONTOL DE CAGA Y DESCAGA EN FOMA INDEPENDIENTE (Control del ciclo de trabajo) 39 39

40 Tarea: Analizar el funcionamiento del siguiente circuito APLICACIONES DE MULTIVIBADOES ASTABLES AJUSTE DE FECUENCIA Y CICLO DE TABAJO +V CC 3 k k D D 0M Salida C 40 40

41 APLICACIONES DE MULTIVIBADOES ASTABLES AJUSTE DE CICLO DE TABAJO (con P ) Tarea: Analizar el funcionamiento del siguiente circuito +V CC 3.3K Q Q 5.K 4.7K 8 4 a P b B Salida.0 C 4 4

42 APLICACIONES DE MULTIVIBADOES ASTABLES FECUENCIA DEL ASTABLE CONTOLADO PO CISTAL Tarea: Analizar el funcionamiento del siguiente circuito k 00khz XTAL V CC Salida AJUSTE FINO DE FECUENCIA 3-pF M C.0 4 4

43 APLICACIONES DE MULTIVIBADOES ASTABLES OSCILADO DUAL (dos tonos) Tarea: Analizar el funcionamiento del siguiente circuito +5V k PUNTO A / k.0 5F 5F +5V PUNTO B / k 68k

44 APLICACIONES DE MULTIVIBADOES ASTABLES GENEADO DE DIENTE DE SIEA Tarea: Analizar el funcionamiento del siguiente circuito +5V C C 33F 4 k 5 k +5V SALIDA DIENTE DE SIEA C 3 C f sec 0 C 0,75 0,69 3 C 44 44

45 APLICACIONES DE MULTIVIBADOES ASTABLES GENEADO DE FUNCIONES Tarea: Analizar el funcionamiento del siguiente circuito Q 4.7k D.k i i 4.7k C Zener de 3.3V 8 4 f C 3 4.7k 4.7k Q 8 75 Q 3 Zener de 3.3V D 45 45

46 GENEADO DE ONDA CUADADA Y TIANGULA CON EL IC 566 Tarea: Ver Data sheet y analizar el funcionamiento del siguiente circuito 46 46

47 GENEADO DE ONDA CUADADA, TIANGULA Y SENOIDAL CON EL ICL

48 GENEADO DE FUNCIONES CON EL ICL8038 ONDA CUADADA, TIANGULA Y SENOIDAL 48 48

49 Generadores de Pulsos 49 49

50 Índice Generadores de Pulsos Generador de Pulso Análogo: AO Diferencial de Corriente AO Diferencial de Tensión Generador de Pulso Digital: CI 555 CI 555 como P.P.M. CI 555 como P.W.M. Aplicaciones y Ejercicios Bibliografía 50 50

51 Tarea: Analizar el funcionamiento del siguiente circuito y encontrar expresiones Generadores de Pulso Análogo AO Diferencial de Tensión: I carga T = t + t = / f 3 t 3C* ln I descarga 4 t 4C* ln - + +Vcc -Vss Vo +Vcc t C 0 t 5 5

52 Generadores de Pulso Análogo AO Diferencial de Tensión: T = t + t = / f t 3C* ln 3 4 p p t +Vcc 4C* ln t C - + +Vcc -Vss Vo 0 t Con t y t variable 5 5

53 Tarea: Analizar el funcionamiento del siguiente circuito Generadores de Pulso Digital CI 555 como Generador de Pulso: +Vcc T = t + t = / f A 4 8 reset +Vcc t t A B 7 descarga 555 t 0.693* A * C D B 6 umbral disparo Vo 3 t 0.693* B * C C masa V control 5 t t 53 53

54 Tarea: Analizar el funcionamiento del siguiente circuito Generadores de Pulso Digital CI 555 como P.P.M.: (MODULADO PO POSICIÓN DE PULSO) +Vcc A 4 8 reset +Vcc 7 descarga Ve B 6 umbral 555 Vo 3 SALIDA Vo t disparo C masa V control 5 ENTADA DE MODULACION (V e ) 54 t 54

55 Aplicación y Ejercicios Generadores de Pulso Análogo Generadores de Pulso Digital Circuitos de Aplicación Ejercicios esueltos Hoja de Datos 556 LM 74 TCA

56 MULTIVIBADOES MONOESTABLES Introducción El circuito electrónico que más se utiliza tanto en la industria como en los circuitos comerciales, es el circuito temporizador o de retardo, cabe destacar el más económico y también menos preciso que consiste en una resistencia y un condensador. Un temporizador básicamente consiste en un elemento que se activa o desactiva después de un tiempo más o menos preestablecido. De esta manera podemos determinar el tiempo que ha de transcurrir para que el circuito susceptible de temporizarse se detenga, empiece a funcionar o simplemente cierre un contacto o lo abra

57 Circuito de etardo (delay circuit) V i D I D I C C Simulación Temporizador Simple 57 57

58 Multivibradores Monoestable Poseen un estado estable y uno Estado Inestable inestable Estado Estable Disparo t m Disparo t m t m El t m es independiente del ancho del pulso. Si durante el t m hay otro disparo este se suma si el monoestable es redisparable. t m = tiempo del Monoestable Monoestable 58 58

59 Multivibrador Monoestable Monoestable con Transistor : V CC C 3 t 0.69 * C Vout C Vout Simulación T T + C Monoestable con Transistor 59 59

60 Multivibrador Monoestable Monoestable con CI 555 : 5 5Kohm /3V CC /3V CC 5Kohm 5Kohm 8 4 Comparador superior Comparador inferior FF Transistor de descarga Impulsador de salida Configuración Interna GND Trigger 3 Output 4 eset V CC Discharge Thershold VCO 60 60

61 Multivibrador Monoestable Monoestable con CI 555 : V CC t m, A C 8 4 A C V in V O Simulación Monoestable con CI 555 0,0µF 6 6

62 Multivibrador Monoestable Monoestable con CI 555 : +V 00 Trigger 0 0 V C V O /3V CC 0 C, Capacitancia (µf) 0, Kohm 0Kohm 00Kohm Mohm 0Mohm eset 0,0 V O 0 0µs 00µs ms 0ms 00ms s 0s 00s Tiempo de retardo (s) 6 6

63 Multivibrador Monoestable Monoestable con CI CD4047 : V DD C 4 V DD C CD OSC OUT _ Q Q -C común Astable Astable CD 4047 Osc. out etrigger _ Q Q Trigger Ext. ESET V SS (GND) Trigger Configuración 63 63

64 Multivibrador Monoestable Monoestable con CI CD4047 : ASTABLE GATE CONTOL MONOSTABLE CONTOL 3 C TIMING LOW POWE ASTABLE MULTIVIBATO ETIGGE CONTOL FEQUENCY DIVIDE (div ) Configuración Interna 64 64

65 Multivibrador Monoestable Monoestable con CI CD4047 : TIGGE V DD V CC GND Trigger CD OSC OUT _ Q Canto de Subida Canto de Bajada Subida y Bajada 4, 4 4, 8, 4 4, 4 5, 6, 7, 9, 8 5, 7, 9, 6 5, 6, 7, 9 8, C Q Monoestable con CD

66 APLICACIÓN AL MULTIVIBADO MONOESTABLE +V CC ESTE MULTIVIBADO SE DISPAA CUANDO ES ENEGIZADO. SU SALIDA ES ACTIVADA EN UN TIEMPO tm, DESPUÉS QUE ES ENEGIZADO D a 6 C Salida +V CC 0 V POWE ON Salida t m 66 66

67 APLICACIÓN AL MULTIVIBADO MONOESTABLE +V CC ESTE MULTIVIBADO SE DISPAA CUANDO ES ENEGIZADO. SU SALIDA SE ACTIVA DESPUES DE UN TIEMPO DE ETADO t m, DESPUÉS QUE ES ENEGIZADO D C a Salida +V CC 0 V POWE ON Salida t m 67 67

68 TAEA Diseñe un circuito detector de nivel de T. Cuando llegue la T a 30 C el circuito debe emitir una señal audible intermitente de KHz y al mismo tiempo una señal luminosa intermitente sobre una baliza de volt 50 watt Dibuje su Diagrama de Bloques Dibuje y diseñe el circuito final 68 68