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Materia:ELECTRONICA OPERACIONALMateria:ELECTRONICA OPERACIONAL (ELT2732)(ELT2732)
ll CAP.VIICAP.VII: Circuito Integrado 555: Circuito Integrado 555--556556
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ObjetivosObjetivos
ll Indicar las partes principales queIndicar las partes principales quecomponen un CI 555componen un CI 555
ll Explicar el uso y el principio de operaciExplicar el uso y el principio de operacióónnde circuitos astables y monoestables conde circuitos astables y monoestables conel 555el 555
ll Calcular los componentes externos de unCalcular los componentes externos de unCI 555 en configuraciCI 555 en configuracióón astable yn astable ymonoestablemonoestable
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INTRODUCCIINTRODUCCIÓÓNN::ll El CI 555 es un circuito integrado compuesto porEl CI 555 es un circuito integrado compuesto por
unun FlipFlip--FlopFlop del tipo RS, dos comparadoresdel tipo RS, dos comparadoressimples y un transistor de descarga.simples y un transistor de descarga.
ll Proyectado para aplicaciones deProyectado para aplicaciones de temporizaciontemporizacion,,este integrado es de feste integrado es de fáácil adquisicicil adquisicióón en eln en elmercado especializado en Electrmercado especializado en Electróónica. Es tannica. Es tanversversáátil y posee tantas aplicaciones que setil y posee tantas aplicaciones que seconvirticonvirtióó en un integrado industrial, pudiendoen un integrado industrial, pudiendotrabajar en dos modos de operacitrabajar en dos modos de operacióón:n:
Monoestable (posee un estado estable)Monoestable (posee un estado estable)Estable (no posee estado estable)Estable (no posee estado estable)
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CARACTERCARACTERÍÍSTICAS GENERALESSTICAS GENERALES::ll El circuito puede alimentarse con tensiEl circuito puede alimentarse con tensióón continuan continua
comprendida entre 5 y 15 voltios, aunque hay versionescomprendida entre 5 y 15 voltios, aunque hay versionesque admiten tensiones de alimentacique admiten tensiones de alimentacióón hasta 2 V., peron hasta 2 V., perono son de uso corriente. Si se alimenta a 5V esno son de uso corriente. Si se alimenta a 5V escompatible con la familia TTL.compatible con la familia TTL.
La corriente de salida mLa corriente de salida mááxima puede ser de hastaxima puede ser de hasta100mA., muy elevada para un circuito integrado,100mA., muy elevada para un circuito integrado,permitiendo excitar directamente relpermitiendo excitar directamente reléés y otros circuitoss y otros circuitosde alto consumo sin necesidad de utilizar componentesde alto consumo sin necesidad de utilizar componentesadicionales. La estabilidad en frecuencia es de 0,005%adicionales. La estabilidad en frecuencia es de 0,005%porpor ººCC..
Necesita un nNecesita un núúmero mmero míínimo de componentes exteriores,nimo de componentes exteriores,la frecuencia de oscilacila frecuencia de oscilacióón (1Mhz), (300Khz) se controlan (1Mhz), (300Khz) se controlacon dos resistencias y un condensador. Cuando funcionacon dos resistencias y un condensador. Cuando funcionacomo monoestable el retardo se determina con loscomo monoestable el retardo se determina con losvalores de una resistencia y de un condensador.valores de una resistencia y de un condensador.
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DIAGRAMA DE BLOQUESDIAGRAMA DE BLOQUESINTERNOINTERNO::
Consta de 23 transistores, 2 diodos, y 12 resistencias (3 de 5k)
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DIAGRAMA DE BLOQUESDIAGRAMA DE BLOQUESINTERNOINTERNO::
ll BBáásicamente se compone de dos amplificadores operacionalessicamente se compone de dos amplificadores operacionalesmontados como comparadores, un circuitomontados como comparadores, un circuito biestablebiestable del tipo RS (JK)del tipo RS (JK)del que se utiliza su salida negada, un buffer de salida inversodel que se utiliza su salida negada, un buffer de salida inversor quer quepuede entregar o absorber una corriente de 200mA. y un transistopuede entregar o absorber una corriente de 200mA. y un transistorrque se utiliza para descarga del condensador deque se utiliza para descarga del condensador de temporizacitemporizacióónn..
ll Una red de tres resistencias iguales fija los niveles de referenUna red de tres resistencias iguales fija los niveles de referencia encia enla entrada inversora del primer operacional, y en la no inversorla entrada inversora del primer operacional, y en la no inversora dela delsegundo operacional, a 2/3 y 1/3 respectivamente de la tensisegundo operacional, a 2/3 y 1/3 respectivamente de la tensióón den dealimentacialimentacióónn
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PRESENTACION DEL 555PRESENTACION DEL 555
Fig. -1. Forma metálica Fig. - 2. Tipo dip1.Tierra 5. Tensión e control2.Disparo 6. Nivel de referencia3.Salida 7. Descarga4.Aceramiento 8. Alimentación Vcc
XR555-Exer
NE555-Fairchild
MC14555/MC1555-Motorola
LM555-National
CA555/CA555C-RCA
Fabricantes:
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CONFIGURACION MONOESTABLE
1) t<0, V2=+Vcc
2)t>0,V2=0
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OPERACIOPERACIÓÓN MONOESTABLE FORMAS DEN MONOESTABLE FORMAS DEONDAONDA
Ecuacion de carga delcapacitor
Si t=T, Vc=2/3Vcc
Un impulso reset aplicado, durante el intervalo de temporizacion bloquea el impulso desalida (Condiciones normales terminal 4 a +Vcc
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OPERACIOPERACIÓÓN MONOESTABLEN MONOESTABLECircuito practicoCircuito practico
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OPERACIOPERACIÓÓN MONOESTABLEN MONOESTABLEll Inicialmente, la tensiInicialmente, la tensióón de disparo es +n de disparo es +VccVcc. Como el disparador (. Como el disparador (triggertrigger))
estestáá conectado a la entrada inversora del comparador 2, una tensiconectado a la entrada inversora del comparador 2, una tensióón den de++VccVcc en esta entrada hace con que se tenga nivel bajo en la salidaen esta entrada hace con que se tenga nivel bajo en la salida de estede estecomparador (ya que la tensicomparador (ya que la tensióón en la entrada, +n en la entrada, +VccVcc, es mayor que la, es mayor que latensitensióón en la entrada no inversora, +1/3Vcc). Esto hace que eln en la entrada no inversora, +1/3Vcc). Esto hace que el flipflip--flopflop JKJKQuede en su estado normal (con nivel alto en la salida Q y nivelQuede en su estado normal (con nivel alto en la salida Q y nivel bajo en labajo en lasalida /Q), saturando al transistor de descarga y dejando C descsalida /Q), saturando al transistor de descarga y dejando C descargado.argado.
ll Cuando la tensiCuando la tensióón de disparo va al nivel bajo con un pulso invertido, lan de disparo va al nivel bajo con un pulso invertido, latensitensióón en la entrada no inversora (+1/3Vcc) es mayor que la tensin en la entrada no inversora (+1/3Vcc) es mayor que la tensióón en lan en laentrada inversora (0V), en el comparador 2. Esto hace con que suentrada inversora (0V), en el comparador 2. Esto hace con que su salidasalidatome el nivel alto, reseteando eltome el nivel alto, reseteando el flipflip--flopflop (nivel bajo en la salida Q y nivel(nivel bajo en la salida Q y nivelalto en la salida /Q) y consecuentemente cortando al transistoralto en la salida /Q) y consecuentemente cortando al transistor dededescarga. Asdescarga. Asíí C se carga por RAC se carga por RA
ll Cuanto mayor la constante de tiempo RAC, mas tiempo lleva para qCuanto mayor la constante de tiempo RAC, mas tiempo lleva para que laue latensitensióón en C llegue a +2/3Vcc (tensin en C llegue a +2/3Vcc (tensióón de control). Esto determina eln de control). Esto determina elancho del pulso o laancho del pulso o la temporizaciontemporizacion en la salida que esta dada por:en la salida que esta dada por:
ll T= 1,1 * RA * CT= 1,1 * RA * Cll Donde T esta dado en segundos, RA enDonde T esta dado en segundos, RA en ohmsohms y C en faradios.y C en faradios.
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OPERACIOPERACIÓÓN MONOESTABLEN MONOESTABLEll La tensiLa tensióón de control, generalmente es de 2/3Vcc, puede sern de control, generalmente es de 2/3Vcc, puede ser
desacoplada a travdesacoplada a travéés de un otros de un otro capacitorcapacitor conectado al Terminal 5 yconectado al Terminal 5 ya tierra (ta tierra (tíípicamente de 0,01uF), para mejorar la inmunidad alpicamente de 0,01uF), para mejorar la inmunidad alruido. Esta tensiruido. Esta tensióón tambin tambiéén puede ser alterada, a travn puede ser alterada, a travéés dels delterminal 5, a fin de obtener otras tensiones diferentes de 2Vcc/terminal 5, a fin de obtener otras tensiones diferentes de 2Vcc/3.3.
ll Alterando los valores de C y RA, el periodo deAlterando los valores de C y RA, el periodo de temporizaciontemporizacion puedepuedeser controlado entre cerca de 5ms hasta aproximadamente 1 hora.ser controlado entre cerca de 5ms hasta aproximadamente 1 hora.Pero en unaPero en una temporizaciontemporizacion encima de 5 minutos la confiabilidadencima de 5 minutos la confiabilidadqueda comprometida debido a los altos valores de RA e Cqueda comprometida debido a los altos valores de RA e Cnecesarios para estanecesarios para esta temporizaciontemporizacion..
ll El valor mEl valor míínimo de RA esta limitado por el transistor de descarganimo de RA esta limitado por el transistor de descarga(generalmente 1000ohm es el m(generalmente 1000ohm es el míínimo permitido). Con relacinimo permitido). Con relacióón aln alvalor mvalor mááximo de RA, generalmente los fabricantes recomiendan unximo de RA, generalmente los fabricantes recomiendan unmmááximo de 20Mohm, mas encima de 100Mohm la precisiximo de 20Mohm, mas encima de 100Mohm la precisióón quedan quedacomprometida.comprometida.
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OPERACIOPERACIÓÓN MONOESTABLEN MONOESTABLE
ll Curvas para cCurvas para cáálculo operacilculo operacióón monoestablen monoestable
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OPERACIOPERACIÓÓN ASTABLE (OSCILADORN ASTABLE (OSCILADOR):):
ll En este tipo de operaciEn este tipo de operacióón, son colocadas las resistencias R1 y R2 en serien, son colocadas las resistencias R1 y R2 en serieen lugar de RA en la operacien lugar de RA en la operacióón monoestable, inicialmenten monoestable, inicialmente VcVc=0=0
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Carga del Capacitor:
Descarga del Capacitor:
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OPERACIOPERACIÓÓN ASTABLE (OSCILADORN ASTABLE (OSCILADOR):Circuito):Circuito
practicopractico
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OPERACIOPERACIÓÓN ASTABLEN ASTABLE
Curvas para cálculo de componentes operación astableEl valor máximo para R1 + R2 es de 3,3Mohm y el valor mínimo para R1 o R2 es de1Kohm, lo que permite una faja de ajuste de frecuencia del orden de 3300:1.El valor mínimo del capacitor C es de 1000pF y la frecuencia máxima de oscilación1Mhz, el mejor desempeño es conseguido para frecuencias menores que 300KhzEl CI555 es ideal para aplicaciones donde la estabilidad de frecuencia requeridasea mayor que 1%, con ella es posible conseguir pulsos de periodo desde algunosmicrosegundos hasta horas
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OPERACIOPERACIÓÓN ASTABLEN ASTABLE(OSCILADOR(OSCILADOR))
ll Como punto de partida, vamos a suponer que inicialmente elComo punto de partida, vamos a suponer que inicialmente el flipflip--flopflop estestáá resetadoresetado (Q en nivel bajo y /Q en nivel alto). As(Q en nivel bajo y /Q en nivel alto). Asíí eleltransistor esta cortado y C se esta cargando a travtransistor esta cortado y C se esta cargando a travéés de lass de lasresistencias (R1 + R2). C se carga hasta que excede la tensiresistencias (R1 + R2). C se carga hasta que excede la tensióón den decontrol (2/3Vcc), Haciendo con que la tensicontrol (2/3Vcc), Haciendo con que la tensióón en la entrada non en la entrada no--inversora (terminal 6) comparador 1 sea mayor que la tensiinversora (terminal 6) comparador 1 sea mayor que la tensióón en sun en suentrada inversora, eso hace con que su salida va a nivel alto,entrada inversora, eso hace con que su salida va a nivel alto,setandosetando elel flipflip--flopflop..
ll Con el nivel alto en Q, el transistor de descarga entra en saturCon el nivel alto en Q, el transistor de descarga entra en saturaciacióónnhaciendo con que C se descargue por R2. La tensihaciendo con que C se descargue por R2. La tensióón en C disminuyen en C disminuyehasta que quede menor que la tensihasta que quede menor que la tensióón de entrada non de entrada no--inversora delinversora delcomparador 2 (1/3Vcc). La salida del comparador 2 va a nivel altcomparador 2 (1/3Vcc). La salida del comparador 2 va a nivel alto,o,resetandoresetando elel flipflip--flopflop y vuelve al punto de partida. Esta operaciy vuelve al punto de partida. Esta operacióónnastableastable se repite indefinidamente.se repite indefinidamente.
ll La tensiLa tensióón en C varia entre 1/3Vcc y 2/3Vcc, Tambin en C varia entre 1/3Vcc y 2/3Vcc, Tambiéén puede sern puede seralterada externamente, actuando sobre la tensialterada externamente, actuando sobre la tensióón de controln de control(terminal 5).(terminal 5).
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OPERACIOPERACIÓÓN ESTABLEN ESTABLE(OSCILADOR(OSCILADOR))
ll La duraciLa duracióón del periodo alto o tiempo de carga esta dado por:n del periodo alto o tiempo de carga esta dado por:ll T1= 0,7 * (R1+R2) * CT1= 0,7 * (R1+R2) * Cll Y la duraciY la duracióón del periodo bajo o tiempo de descarga esta dado por:n del periodo bajo o tiempo de descarga esta dado por:ll T2= 0,7 * R2 * CT2= 0,7 * R2 * Cll El periodo total (T) es:El periodo total (T) es:ll T= T1 + T2 = 0,7 * (R1 + 2 R2) * CT= T1 + T2 = 0,7 * (R1 + 2 R2) * Cll LaLa frecuenciafrecuencia (f) es: 1/T (Hz)(f) es: 1/T (Hz)ll El cicloEl ciclo úútil (D) esta dadotil (D) esta dado por:T1por:T1/T/Tll Si R2 fuera mucho mayor que R1 (R2= 100Kohm y R1= 1Kohm,Si R2 fuera mucho mayor que R1 (R2= 100Kohm y R1= 1Kohm,
por ejemplo), los periodos altos y bajos serpor ejemplo), los periodos altos y bajos seráán casi iguales. El valorn casi iguales. El valorde R1 serde R1 seráá despreciable en relacidespreciable en relacióón al valor de R2, asn al valor de R2, asíí la frecuenciala frecuenciaserseráá:50%:50%
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OPERACIOPERACIÓÓN ESTABLEN ESTABLEPara ciclos utiles por debajo del 50% se introduce un diodo en paralelo con R2 de
Esta forma el tiempo en que la salida permanece en +Vcc sera menor al tiempo enque la salida esta en 0V.
Estructura para ciclo util menor a 50%
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CIRCUITO MODIFICADOClic
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APLICACIONESAPLICACIONES
ll luz de bicicleta de 40 LED con 20 LED queluz de bicicleta de 40 LED con 20 LED quedestellan alternativamente en 4.7Hzdestellan alternativamente en 4.7Hz
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APLICACIONES
ALARMA CON FOTOCELULA DETECTOR DE OSCURIDAD
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SIRENA BITONAL TEMPORIZADOR 10minutos
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SECUENCIADORClic
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CIRCUITO SECUENCIALClic
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CURVAS DEL SECUENCIALClic
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A: clk 5.000 V 0.000 V
B: q0 5.000 V 0.000 V
C: q1 5.000 V 0.000 V
D: q2 5.000 V 0.000 V
E: q3 5.000 V 0.000 V
CONTADORClic
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GENERADOR DIENTE DE SIERRAGENERADOR DIENTE DE SIERRA
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PWM CON EL LM555Clic
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MONTAR Y SIMULAR EL SIGUIENTE CIRCUITOClic
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VERSIVERSIÓÓN DOBLE DEL 555 (556):N DOBLE DEL 555 (556):
ll Este integrado contiene en su interior dos 555 totalmente indepeEste integrado contiene en su interior dos 555 totalmente independientesndientesentre sentre síí, de modo que respetando las patitas que corresponden a las, de modo que respetando las patitas que corresponden a lasentradas y la salida de cada uno de ellos, se puede realizar elentradas y la salida de cada uno de ellos, se puede realizar el circuito ycircuito yobtener los mismos resultados.obtener los mismos resultados.
ll Generalmente esta es una soluciGeneralmente esta es una solucióón que se emplea cuando el espacion que se emplea cuando el espaciodisponible en el circuito impreso es reducido y no da lugar a ladisponible en el circuito impreso es reducido y no da lugar a la colocacicolocacióónnde dos 555, porque en definitiva el costo serde dos 555, porque en definitiva el costo seráá prpráácticamente el mismo y lacticamente el mismo y lacantidad de componentes a utilizar tambicantidad de componentes a utilizar tambiéén.n.
ll Esto nos dice que siempre que sea posible es mejor usar dos 555Esto nos dice que siempre que sea posible es mejor usar dos 555 que unoque unosolo 556, y una razsolo 556, y una razóón de peso para esta aseveracin de peso para esta aseveracióón es que en caso de quen es que en caso de queuno de ellos se queme o sufra alguno de ellos se queme o sufra algúún deterioro, se reemplazan deterioro, se reemplaza ééstestesolamente, mientras que si fuera un 556 habrsolamente, mientras que si fuera un 556 habráá que cambiar los dos.que cambiar los dos.
ll En la figuraEn la figura -- 22 hemos realizado el esquema interno de un integrado 55622 hemos realizado el esquema interno de un integrado 556donde se observan las distintas etapas que componen a los dos 55donde se observan las distintas etapas que componen a los dos 555 que5 quecontiene, como ascontiene, como asíí tambitambiéén la identificacin la identificacióón de sus patitas y la funcin de sus patitas y la funcióón quen quecumplen. Note que la mitad lateral de este integrado correspondecumplen. Note que la mitad lateral de este integrado corresponde a un 555a un 555completo, y la otra mitad al otro.completo, y la otra mitad al otro.
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556556Clic
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SIMULACIONSIMULACION
Proteus (operacional)
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CONCLUSIONESCONCLUSIONESll El 555 es un integrado sumamente versEl 555 es un integrado sumamente versáátil, pudiendo sertil, pudiendo ser
configurado para trabajar en un rango muy amplio deconfigurado para trabajar en un rango muy amplio defrecuencias y configurado correctamente, puede trabajarfrecuencias y configurado correctamente, puede trabajarcon ciclos de trabajo de casi 0% al 100%.con ciclos de trabajo de casi 0% al 100%.
ll Para aplicaciones que requieran de mayor precisiPara aplicaciones que requieran de mayor precisióón, unan, unade las recomendaciones, es de utilizarde las recomendaciones, es de utilizar condensadorescondensadoresde tantalio, para asde tantalio, para asíí evitar las corrientes de fugaevitar las corrientes de fugacaracterísticas de los condensadores electrolde los condensadores electrolííticos.ticos.
ll Una de las grandes aplicaciones del 555, debido a queUna de las grandes aplicaciones del 555, debido a quepuede manejar 200puede manejar 200 mAmA de salida, es la de generar tonosde salida, es la de generar tonosaudibles, tal como una sirena.audibles, tal como una sirena.
ll Es importante hacer pruebas indicadas, siempre conEs importante hacer pruebas indicadas, siempre conprecauciprecaucióón, a fin de comprender bien las acciones quen, a fin de comprender bien las acciones quese desarrollan en su interior.se desarrollan en su interior.
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