Desentrañando los Fundamentos del Circuito Integrado 555: Un Análisis básico de su Teoría y Funcionamiento, Incluyendo Conceptos Clave como el Ciclo de Trabajo y los Tiempos de Alto y Bajo

Como parte de la materia Laboratorio de Digitales de la carrera Ensamblaje y Mantenimiento de Equipos de cómputo, como docente, se la teoría sobre el funcionamiento del CI 555 con ejercicios de aplicación, así mismo, los conceptos de tiempo en alto y bajo de una onda.

1. Laboratorio de Sistemas Digitales
Carrera de Ensamblaje y Mantenimiento de Equipos de
Cómputo
Guayaquil-Ecuador
EL555
Se indica el libro guía, el que siempre se ha
utilizado desde Sistemas Digitalesen el2do
Semestre
Mgtr. Julio Gómez Assan

2. LaboratoriodeSistemasDigitales
Semuestraundiagramafuncionalconlos
componentesinternosdeuntemporizador
555.
Los comparadores son dispositivos cuyas
salidasestána nivelALTOcuandola
tensiónenlaentradapositiva(+)es mayor
que la tensión en la entrada negativa (-), y
están a nivel BAJO cuando la tensión de
entrada negativa es mayor que la tensión
de entrada positiva. El divisor de tensión,
formadopor tres
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3. LaboratoriodeSistemasDigitales
resistencias de 5k, proporciona un nivel de
disparo de 1/3VCC y un nivel umbral de 2/3VCC.
Laentradadelatensióndecontrol(pin5)se puede
emplear para ajustar externamente los niveles de
disparoy umbralaotrosvaloresen casonecesario.
Cuando la entrada de disparo, normalmente a nivel
ALTO,desciendemomentáneamente pordebajode
1/3 VCC, la salida del comparador B conmuta de
nivelBAJO a nivelALTO yponeen estadoSETal
latch S-R, haciendo que la salida (pin 3) pase a
nivelALTO ybloqueandoeltransistorde descarga
Q1.La salidapermaneceráa nivelALTOhastaque
latensiónumbral,normalmente
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4. LaboratoriodeSistemasDigitales
a nivel BAJO sobrepase 2/3 de VCC y haga que la
salidadelcomparadorAconmutede nivelBAJO a
nivelALTO.Estohacequeel latchpaseaestado
RESET, con lo que la salida se pone de nuevo a
nivel BAJO, de manera que el transistor de
descargaseactiva.
Laentradadepuestaacero(RESET)externase
puede utilizar para poner el latch a cero,
independientemente del circuito umbral. Las
entradas de disparo y umbral (pines 2 y 6) se
controlan mediante componentes externos, para
establecer el modo de funcionamiento como
monoestableo aestable
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5. LaboratoriodeSistemasDigitales
FuncionamientoMonoestable
Para configurar un temporizador 555 como monoestable no
redisparable,seutilizanunaresistenciay uncondensadorexternos,tal
como se muestra en la Figura 7.54. La anchura del impulso de salida
se determina mediante la constante de tiempo, que se calcula a partir
deR1yC1segúnlasiguientefórmula:
•EcuacióntW=1,1R1C1
Antesdeaplicarelimpulsodedisparo,la salidaestá anivelBAJOy
el transistor de descarga Q1 conduce, manteniendo C1 descargado,
como se muestra en la Figura (a). Cuando se aplica un impulso de
disparo negativo en el instante t0, la salida pasa a nivel ALTO y el
transistor de descarga se bloquea, permitiendo al condensador C1
comenzaracargarseatravésde R1, comosemuestraen laparte(b).
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6. LaboratoriodeSistemasDigitales
CuandoC1sehacargadohasta1/3deVCC,lasalidapasa de nuevo
a nivel BAJO en t1 y Q1 entra en conducción inmediatamente,
descargándose C1, como se indica en la parte (c). Como puede ver,
la velocidad de carga de C1 determina cuánto tiempo va a estar la
salidaa nivelALTO.
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7. LaboratoriodeSistemas Digitales
CuandoC1sehacargadohasta1/3deVCC,lasalidapasa de nuevo
a nivel BAJO en t1 y Q1 entra en conducción inmediatamente,
descargándose C1, como se indica en la parte (c). Como puede ver,
la velocidad de carga de C1 determina cuánto tiempo va a estar la
salidaa nivelALTO.
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8. LaboratoriodeSistemas Digitales
Funcionamientocomooscilador(aestable)
En la Figura se muestra un temporizador 555 conectado para funcionar como multivibrador aestable, que es un oscilador
no sinusoidal. Observe que, en este caso, la entrada umbral (THRESH) está conectada a la entrada de disparo (TRIG). Los
componentes externos R1, R2 y C1 conforman la red de temporización que determina la frecuencia de oscilación. El
condensador C2 de 0,01 uF conectado a la entrada de control (CONT) sirve únicamente para desacoplar y no afecta en
absolutoal funcionamientodel resto del circuito;
enalgunoscasos sepuede eliminar.
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9. LaboratoriodeSistemas Digitales
Inicialmente, cuando se conecta la alimentación, el
condensador (C1) está descargado y, por tanto, la tensión
de disparo (pin 2) es0V.Esto dalugaraque la salidadel
comparador B esté a nivel ALTO y la salida del
comparadorAanivelBAJO,forzando la salidadellatch,
y por consiguiente la base de Q1 a nivel BAJO,
manteniendoel transistorbloqueado.Acontinuación,C1
comienza a cargarse a través de R1 y R2, tal como se
indicaen la Figura
Cuando la tensión del condensador alcanza el valor de
1/3 VCC, el comparador B cambia a su nivel de salida
BAJO, y cuando la tensión del condensador alcanza el
valor de2/3 VCC, el comparadorAcambia a su nivelde
salida ALTO. Esto pone en estado de RESET al latch,
haciendo que la base de Q1 pase a nivel ALTO,
activandoel transistor
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10. LaboratoriodeSistemas Digitales
Esta secuencia origina un camino de descarga para el condensador a través de R2 y del transistor, tal como se
indica.Elcondensadorcomienzaahoraadescargarse,haciendoqueel comparadorApase anivelBAJO. Enel
momento en que el condensador se descarga hasta el valor 1/3 VCC, el comparador B conmuta a nivel ALTO,
poniendo al latch en estado SET, lo que hace que la base de Q1 se ponga a nivel BAJO, bloqueando el
transistor.
De nuevo comienza otro ciclo de carga, y el proceso completo se repite. El resultado es una señal de salida
rectangularcuyociclodetrabajodependedelosvaloresdeR1yR2. Lafrecuenciadeoscilaciónvienedada
porlasiguientefórmula,o puedetambiénhallarseutilizandoelgráficode laFigura.
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11. LaboratoriodeSistemas Digitales
El ciclo de trabajo de la salida puede ser ajustado seleccionando R1 y R2. Dado que C1 se carga a través de R1 +R2 y se
descargaúnicamenteatravés R2,sepueden conseguirciclosdetrabajodeunmínimodel50 porcientoaproximadamente,
siR2>>R1,de formaque lostiempos de cargaydescargasean aproximadamenteiguales.
La expresión para elciclode trabajoseobtiene de la manerasiguiente.El intervalode tiempoenque la salidaestáa nivel
ALTO(tH)representalo quetardaC1en cargarsedesde1/3VCC hasta2/3VCC.Esto seexpresa como:
EcuacióntH=0,7(R1+R2)C1
El intervalo de tiempo durante el que la salida está a nivel BAJO (tL) representa lo que tarda C1 en descargarse desde
1/3VCChasta 2/3VCC.Esto seexpresacomo:
EcuacióntL=0,7R2C1
Elperíodo,T,delaseñaldesalidaes lasumadetHy tL.Estoeselrecíprocodefen la Ecuación(7.4).
T=tH+tL=0,7(R1+2R2)C1
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12. LaboratoriodeSistemas Digitales
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13. LaboratoriodeSistemas Digitales
EJERCICIOS
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14. LaboratoriodeSistemas Digitales
EJERCICIOS
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