Multivibrador astable basado en IC con temporizador Building 555
Sin el uso de ningún disparador externo, el temporizador 555 IC puede alternar entre sus dos estados. Tres piezas externas adicionales, dos resistencias (R 1 y r 2 ), y se puede agregar un capacitor (C) al IC 555 para convertirlo en un circuito multivibrador astable. El siguiente circuito muestra el uso del IC 555 como multivibrador astable junto con las tres partes externas.
Como los pines 6 y 2 ya están conectados, el dispositivo se activará automáticamente y funcionará como un oscilador sin necesidad de un pulso de disparo externo. V CC como voltaje de entrada de suministro está vinculado al pin 8. Dado que el pin 3 en el circuito anterior es el terminal de salida, la salida se puede extraer desde aquí. El pin de reinicio externo es el pin 4 en el circuito, y este pin puede reiniciar el temporizador, pero normalmente el pin 4 está conectado a V. CC cuando la función de reinicio no está en uso.
El nivel de voltaje umbral fluctuará dependiendo del voltaje de control proporcionado en el pin 5. Por el contrario, el pin 5 suele estar conectado a tierra a través de un condensador, que filtra el ruido externo del terminal. El terminal de tierra es el pin 1. R 1 , r. 2 , y C forman el circuito de sincronización, que controla el ancho del pulso de salida.
Principio de funcionamiento
El circuito interno del IC 555 se muestra en modo estable, con R 1 , r. 2 , y C son todos parte del circuito de sincronización RC.
El flip-flop se reinicia primero cuando se conecta al suministro, lo que hace que la salida del temporizador cambie a un estado bajo. Como resultado de estar acoplado a Q', el transistor de descarga es empujado hasta el punto de saturación. El transistor permitirá que se descargue el condensador C del circuito de sincronización, que está conectado al pin 7 del IC 555. La salida del temporizador ahora es insignificante. En este caso, el voltaje de activación es el único voltaje presente en el capacitor. Como resultado, si el voltaje del capacitor cae por debajo de 1/3 V CC , el voltaje de referencia que activa el comparador no. 2, la salida del comparador no. 2 aumentará durante el alta. Como resultado, el flip-flop se configurará, produciendo una salida ALTA para el temporizador en el pin 3.
El transistor se apagará debido a esta salida alta. Como resultado, a través de resistencias R 1 y r 2 , el condensador C se carga. El pin 6 está conectado a la unión donde se encuentran el capacitor y la resistencia, por lo tanto, el voltaje para el capacitor ahora es igual al voltaje umbral. A medida que el capacitor se carga, su voltaje aumenta exponencialmente hacia V CC ; cuando llega a 2/3 V CC , el voltaje de referencia del comparador de umbral (comparador 1), sus picos de salida.
Por lo tanto, el flip-flop es RESET. La salida del temporizador disminuye a BAJA. Esta salida baja reiniciará el transistor, lo que le da al capacitor una ruta de descarga. Como resultado, la resistencia R 2 permitirá que el condensador C se descargue. Así, el ciclo continúa.
Como resultado, mientras el capacitor se está cargando, el voltaje de salida es alto en el pin 3 y el voltaje alrededor del capacitor aumenta agresivamente. De manera similar, el voltaje de salida del pin 3 es bajo y, a medida que el capacitor se descarga, su voltaje cae exponencialmente. La forma de onda de salida parece una serie de pulsos rectangulares.
Formas de onda del voltaje del condensador y el voltaje de salida
Como resultado, R. 1 +R 2 representa la resistencia total en el canal de carga y C representa la constante de tiempo de carga. Sólo cuando el condensador pasa por la resistencia R 2 durante la descarga se descarga. R 2 C es la constante de tiempo de descarga resultante.
Ciclo de trabajo
Las resistencias R 1 y r 2 afectan las constantes de tiempo de carga y descarga. La variación en la constante de tiempo suele ser mayor que la constante de tiempo de descarga. Como resultado, la salida ALTA continúa ocurriendo durante un período más largo que la salida BAJA y la forma de onda de salida no es simétrica, por lo que si T es la duración de un ciclo y TON es el tiempo para una salida más alta, entonces el ciclo de trabajo viene dado por :
Entonces, el ciclo de trabajo en porcentaje será:
Donde T es el total de los tiempos de carga y descarga, T EN y T APAGADO , la siguiente ecuación proporciona el valor de T EN o el tiempo de carga T C :
El tiempo de descarga T D , a menudo conocido como T APAGADO , es dado por:
En consecuencia, la fórmula para la duración de un ciclo T es:
Sustituyendo en la fórmula de % Ciclo de Trabajo:
La frecuencia viene dada por:
Aplicación – Generación de Ondas Cuadradas
El ciclo de trabajo de un multivibrador astable suele ser superior al 50%. Cuando el ciclo de trabajo es exactamente del 50%, un multivibrador astable produce una onda cuadrada como salida. Ciclos de trabajo del 50% o inferiores son difíciles de lograr con el IC 555 actuando como un multivibrador astable, como se mencionó anteriormente. El circuito tiene que sufrir algunos cambios.
Se agregan dos diodos, uno en paralelo con la resistencia R 2 y el otro en serie con la resistencia R 2 con el cátodo conectado al condensador. Cambiando las resistencias R 1 y r 2 , es posible crear un ciclo de trabajo en el rango del 5% al 95%. El circuito para crear salida de ondas cuadradas se puede configurar de la siguiente manera:
En este circuito, el condensador se carga mientras transfiere corriente a través de R 1 , D 1 y R 2 durante la carga. Se descarga vía D 2 y r 2 al descargar.
La constante de tiempo de carga, T EN =T C , se puede calcular de la siguiente manera:
Y así es como se obtiene la constante de tiempo de descarga, T APAGADO =T D :
En consecuencia, el ciclo de trabajo D está determinado por:
Haciendo R 1 y r 2 igual en valor dará como resultado una onda cuadrada con un ciclo de trabajo del 50%.
Se alcanza un ciclo de trabajo inferior al 50 % cuando R 1 La resistencia es menor que R. 2 es mientras normalmente R 1 y r 2 pueden ser reemplazados por potenciómetros para lograr esto. Sin utilizar ningún diodo, se puede construir otro circuito generador de onda cuadrada utilizando un multivibrador astable. R 2 está conectado entre los pines 3 y 2, o el terminal de salida y el terminal de disparo. A continuación se muestra un diagrama del circuito:
Tanto el proceso de carga como el de descarga en este circuito tienen lugar únicamente a través de la resistencia R 2 . El condensador no debe exponerse a conexiones externas cuando se carga con la resistencia R. 1 , que debe establecerse en un valor alto. Además, sirve para garantizar que el condensador se cargue a su máximo potencial (V CC ).
Aplicación: variaciones de la posición del pulso
Dos circuitos integrados de temporizador 555, uno de los cuales funciona en modo astable y el otro en modo monoestable, ofrecen modulación de posición de pulso. Primero, el IC 555 está en modo estable, la señal de modulación se aplica en el pin 5 y el IC 555 produce una onda modulada por ancho de pulso como salida. La entrada de activación del siguiente IC 555, que está funcionando en modo monoestable, recibe esta señal PWM. La ubicación de los pulsos de salida del segundo IC 555 varía según la señal PWM, que una vez más depende de la señal moduladora.
A continuación se muestra la configuración del circuito para un modulador de posición de pulso que utiliza dos circuitos integrados de temporizador 555.
El voltaje de control, que determina el voltaje mínimo o nivel de umbral para el primer IC 555, se ajusta para crear el UTL (nivel de umbral superior).
A medida que el voltaje umbral cambia en relación con la señal moduladora que se aplica, el ancho del pulso y el retardo de tiempo también cambian. Cuando se aplica esta señal PWM para activar el segundo IC, lo único que cambiará es la ubicación del pulso de salida, ni su amplitud ni su amplitud cambiarán.
Conclusión
Los 555 Timer IC pueden funcionar como un oscilador de funcionamiento libre o un multivibrador astable cuando se combinan con componentes adicionales. Los circuitos integrados de temporizador 555 en modo estable se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones que van desde generación de trenes de impulsos, modulación y generación de ondas cuadradas.