4. Funcionamiento del 555 en el modo ASTABLE

FUNCIONAMIENTO DEL 555 EN MODO ASTABLE

Proceso de formación para técnicos CAI

Información preliminar

El circuito integrado 555 es un dispositivo altamente estable que se utiliza para la generación de señales de pulsos. En la figura se muestra la distribución de pines y las dos formas de presentación más usuales: el encapsulado de doble fila o DIP y el metálico.

Objetivos

• Analizar la operación del 555 en el modo astable.

• Observar cómo varía la frecuencia de la salida en función de los componentes externos.

+info

En la figura se muestra la distribución interna de bloques del circuito integrado 555. Consta, básicamente, de dos comparadores de voltaje (U1 y U2), un flip flop(U3), un amplificador de corriente o buffer (U4) y un transistor de descarga (Q1). Las resistencias Ra, Rb y Rc de 5KΩ sirven como divisores de voltaje.

El comparador superior (U1) se denomina comparador de umbral o de threshold y el inferior (U2) comparador de disparo o de trigger. Cada comparador tiene dos entradas de voltaje: una inversora, marcada con el signo menos y una no inversora marcada con el signo más.

El funcionamiento de cada comparador es muy sencillo: cuando en la entrada (+) se aplica un voltaje mayor que el de la entrada (-), la salida del comparador es un nivel alto. Si por el contrario, en la entrada (+) se aplica un voltaje menor que el de la entrada (-), entonces la salida es un nivel bajo.

Los voltajes anteriores se denominan voltajes de referencia. La función de Ra, Rb y Rc es, precisamente, establecer estos voltajes de referencia. El voltaje externo aplicado a la entrada (+) de U1 se denomina voltaje de umbral y el aplicado a la entrada (-) de U2 voltaje de disparo.

ENTRADA

SALIDA

FLIP FLOP

La operación del flip flop es muy simple: cuando se aplica momentáneamente un alto a la entrada S y la entrada R está en bajo la salida Q se hace alta. En cambio, si se aplica un alto a R y S está en bajo, la salida Q se hace baja. En el primer caso, se dice que el flip flop está set, es decir con un 1 en su salida, y en el segundo que está en Reset, es decir con un 0.

Clic en las imagenes para conocer más del flip flop

R y S

Operación en modo astable

Esta configuración se denomina comúnmente circuito de reloj o simplemente, reloj. Observe que la entrada de umbral (TRH, pin 6) está conectada a la entrada de disparo (TRG, pin 2). El circuito formado por las resistencias R1 y R2 y el condensador C1 controla el voltaje de entrada de los comparadores. Cuando se conecta la fuente de alimentación, este voltaje es de 0v porque C1 está completamente descargado. Bajo esta condición, el comparador de umbral aplica un bajo a la entrada R del flip flop y el de disparo un alto a la entrada S.

Cuando el voltaje...

Como resultado ...

Durante el tiempo de descarga, la salida del circuito, es de nivel bajo. El tiempo de descarga es siempre más rápido que el de carga porque depende únicamente de los valores de R2 y C1. La suma de los tiempos de carga y descarga define el período (T) de la señal de salida. Por tanto:

El tiempo que demora el condensador C1 en cargarse desde Vcc/3 (voltaje de disparo) hasta 2/3 de Vcc (voltaje de umbral) se denomina tiempo de carga (Tc) y se evalúa mediante la siguiente fórmula:

Durante el tiempo de carga, la salida del circuito es de nivel alto. El tiempo que demora C1 en descargarse desde 2/3 de Vcc hasta 1/3 de Vcc se denomina tiempo de descarga (Td) y se calcula mediante la fórmula:

Tdescarga = Td = 0.693R2 C1

Tcarga = Tc = 0.693 (R1+R2)C1

T = Tc + Td = 0.693 (R1 + 2 R2) C1

Materiales a utilizar

• 1 circuito integrado 555 (IC1).
• 1 resistencia de 10 K^(R1)
• 1 potenciómetro de 1 M^(R2)
• 1 resistencia de 220 ^ (R3)
• 1 condensador de 10 uF /16v (C1)
• 1 LED (D1)
• 1 Fuente de 5V, 1 A o una pila alcalina de 9V con conector (B1)
• 1 Breadboard
• Puentes de alambre telefónico #22 ó # 24.

Aplicación

Cuando la salida es alta; D1 se prende y cuando es baja se apaga. Como resultado el LED parpadea a una determinada frecuencia, ajustable mediante el potenciómetro R2.

En la figura se muestra el circuito que vamos a utilizar en esté experimento para comprobar la operación del 555 en el modo astable (reloj). Las resistencias R1 y R2 y el condensador C1 establecen las características de la señal de salida. Para detectar la presencia de pulsos se utiliza el monitor lógico formado por el LED D1 y la resistencia R3.

Actividades práctiCas

🗹Construya el circuito impreso para este circuito y realice nuevamente las pruebas. 🗹 Compruebe matemáticamente el funcionamiento del circuito.