PRACTICA DE LABORATORIO II

CIRCUITOS DE TIEMPO

OBJETIVO Conocer el funcionamiento del módulo temporizador 555.

FUNDAMENTO TEORICO

One-shotsLos one-shots son multivibradores monoestables, es decir, circuitos de almacenamiento

digital con un único estado estable. Son llevados en forma temporal a un estado transitorio

mediante una transición 0 a 1 o 1 a 0 en sus entradas y permanecen en dicho estado durante

un tiempo especificado por la constante de tiempo de una red RC en los pines del paquete del

dispositivo.

El módulo temporizador 555El módulo temporizador 555 es un dispositivo de memoria que se utiliza en muchas

aplicaciones, pues se puede configurar para utilizarse como un one-shot o como un

multivibrador astable, u oscilante. El 555 contiene un latch SR, como muestra la figura 1. Las

entradas S y R del latch son controladas por las salidas de dos comparadores analógicos C1 y

C2. Una segunda entrada reset, R1, se puede controlar en forma directa. La salida de cualquier

comparador es 1 lógico si su entrada superior tiene un voltaje mayor que su entrada inferior.

Una entrada de cada comparador se mantiene con un voltaje fijo mediante un divisor de

voltaje con tres resistencias. La entrada inferior del comparador C1 se mantiene en 2/3 Vcc,

mientras que la entrada superior del comparador C2 está en 1/3 Vcc.

El latch se establece (Salida=1) aplicando una señal 1 lógica al disparador. Esta señal se

invierte a 0 lógico antes de entrar al comparador C2, haciendo que el voltaje en la entrada

inferior sea menor que el valor 1/3 Vcc en la entrada superior, lo que hace que el comparador

C2 aplique un 1 lógico a la entrada S del latch. El latch C1 se restablece llevando la entrada

límite a un voltaje mayor que 2/3 Vcc, lo que hace que el comparador C1 aplique un 1 lógico a

la entrada R del latch. Como en cualquier latch SR, hay que tener cuidado y no permitir que

sea S=R=1.

Figura 1: Módulo 555 (temporizador de precisión).

Funcionamiento astableEl funcionamiento astable se logra haciendo que el 555 se dispare a sí mismo; es decir,

cambiando en forma alternada las entradas de disparo y de límite mediante un circuito RC,

como se muestra en la figura 2. La frecuencia de oscilación es una función de las resistencias

RA y RB y del capacitor C, y se calcula como sigue. El tiempo que tarda el capacitor en cargarse a

través de RA y RB, y con ello el tiempo durante el cual la salida es 1 es igual a

tH=0.693(R A+RB )(C ) ... (1)

De manera análoga, el tiempo que tarda en descargarse el capacitor determina el tiempo

durante el cual la salida es 0 y está dado por

tL=0 .693 (RB)(C ) ... (2)

Al combinar las ecuaciones 1 y 2 obtenemos el periodo de oscilación T como

T=tH+tLT=0 .693(RA+2 RB )(C ) .... (3)

La frecuencia de oscilación f es simplemente el inverso del periodo T definido en la ecuación 3,

que es

f= 1 .44(RA+2 RB)(C ) ... (4)

Figura 2: Módulo temporizador 555, configurado para el funcionamiento astable.

Por ejemplo, para obtener f=45Hz, hay que elegir los siguientes valores para los componentes:

RA=100k

RB=100k

C=3.125uF

Para los que conocen de circuitos analógicos, el dispositivo funciona como sigue. Cuando la

salida es 1, Q’=0 y el transistor Q1 se apaga; es decir, se comporta como un circuito abierto.

Esto hace que el capacitor C se carga a través de las resistencias RA y RB hasta que el voltaje en

los pines Disparador/Límite sea lo bastante alto como para que S=0 y R=1. Esto reestablee

(reset) el latch, haciendo que la salida sea 0 y Q’=1. En esta condición el transistor Q1 se

enciende; es decir, se comporta como un circuito cerrado, lo que provoca que el capacitor C se

descargue a través de RB y Q1 hasta que el voltaje en los pines Disparador/Limite sea lo

bastante bajo como para que los comparadores produzcan R=0 y S=1, estableciendo el latch.

Esta operación continúa de manera indefinida.

MATERIALES Y EQUIPOS

1 CI 555

2 Resistencias 100k

1 Resistencias 3k

1 Potenciómetro 100k

1 Capacitor 3.3uF

1 Capacitor 0.01uF

1 Multímetro

1 Protoboard

PROCEDIMIENTO

1. Implementar el circuito que se muestra en la figura 2 con los siguientes valores:

RA=100k

RB=100k

C=3.3uF

2. Sustituir la resistencia RA por un potenciómetro de 100k.

3. Variar la resistencia del potenciómetro de 20k en 20k y anotar los resultados de amplitud

y frecuencia para cada caso.

f= 1 .44(RA+2 RB)(C )

f= 1.44(100 k+2 (100 k ))(3.125uF)

=1.536Hz

Para el caso : Ra = Potenciómetro 100K y Ra =1k

f= 1.44(1k+2 (100k ))(3.125uF )

=2.293Hz

Para el caso : Ra = Potenciómetro 100K y Ra =10k

f= 1.44(10k+2 (100k ))(3.125uF )

=2.19Hz

Para el caso : Ra = Potenciómetro 100K y Ra =20k

f= 1.44(20k+2 (100 k ))(3.125uF)

=2.094Hz

Para el caso : Ra = Potenciómetro 100K y Ra =30k

f= 1.44(30k+2 (100 k ))(3.125uF)

=2.0035Hz

Para el caso : Ra = Potenciómetro 100K y Ra =40k

f= 1.44(40k+2 (100 k ))(3.125uF)

=1.92Hz

Para el caso : Ra = Potenciómetro 100K y Ra =50k

f= 1.44(50k+2 (100k ))(3.125uF)

=1.84Hz

Para el caso : Ra = Potenciómetro 100K y Ra =60k

f= 1.44(60 k+2 (100k ))(3.125uF)

=1.77Hz

Para el caso : Ra = Potenciómetro 100K y Ra =70k

f= 1.44(70k+2 (100k ))(3.125uF)

=1.71Hz

Para el caso : Ra = Potenciómetro 100K y Ra =80k

f= 1.44(80 k+2 (100 k ))(3.125uF)

=1.65Hz

Para el caso : Ra = Potenciómetro 100K y Ra =90k

f= 1.44(90 k+2 (100 k ))(3.125uF)

=1.6Hz

Simulación del circuito implementado

La señal obtenida en el osciloscopio

4. Implementar un flip-flop JK temporizado utilizando como reloj un CI 555.

CUESTIONARIO

1. Implementar un flip-flop D

2. Implementar 555 como PWM

Observaciones:

El laboratorio se desarrolló sin osciloscopio por lo cual en el presente informe se ofrecen solo

valores teóricos de frecuencia.

CONCLUSIONES:

Este tipo de funcionamiento del temporizador 555 se caracteriza por una salida con forma de onda cuadrada(o rectangular) continua de ancho predefinido por el diseñador del circuito y que se repite en forma continua.

La señal de salida tiene un nivel alto por un tiempo T1 y en un nivel bajo un tiempo T2.

Los tiempos de duración, tanto en nivel alto como en nivel bajo, dependen de los valores de las resistores: Ra y Rb y del capacitor C.

- Las tiempos de los estados alto y bajo de la onda de salida se muestran en las siguientes fórmulas:

T1 = 0.693 x (Ra+Rb) x C1= [segundos]

T2 = 0.693 x Rb x C1= [segundos]

- El período es: T = 1/f

Hay que recordar que el período es el tiempo que dura la señal, desde un punto cualquiera en la forma de onda de la salida hasta que éste se vuelve a repetir. Ver (Tb - Ta), en el gráfico arriba a la derecha.