Clase 8

555 y 566

Electrónica 1

Temporizador 555

Operación de la Unidad Temporizadora de CI

• Otro circuito integrado analógico-digital es el

versátil temporizador 555. Este circuito integrado

esta compuesto por una combinación de

comparadores lineales y multivibradores

biestables, flip-flops, digitales como se ilustra en

la figura 1.

Temporizador 555

Figura 1 Detalle del CI temporizador 555

Temporizador 555

Operación como Astable

• Una aplicación popular del CI 555 se encuentra

como un multivibrador astable o circuito de reloj.

El siguiente análisis de la operación del 555 como

un circuito astable incluye los detalles de las

distintas partes de la unidad así como la forma en

la que se utilizan las diferentes entradas y salidas.

Temporizador 555

Operación como Astable

• La figura 2 muestra un circuito astable construido

mediante el empleo de un resistor y de un

capacitor externo para fijar el intervalo de

temporización de la señal de salida.

Temporizador 555

Figura 2 Multivibrador Astable que utiliza un CI 555

Temporizador 555

Operación como Astable

• El capacitor C se carga hacia Vcc mediante los

resistores externos 𝑅𝐴 𝑦 𝑅𝐵 . En referencia a la

figura 2, el voltaje del capacitor se eleva hasta

llegar a ser superior a 2𝑉𝑐𝑐/3. Este voltaje es el

voltaje de umbral en la terminal 6, el cual

accionara al comparador 1 para que dispare el

flip-flop de forma que la salida, terminal 3, vaya a

nivel bajo.

Temporizador 555

Operación como Astable

• El capacitor C se carga hacia Vcc mediante los

resistores externos 𝑅𝐴 𝑦 𝑅𝐵 . En referencia a la

figura 2, el voltaje del capacitor se eleva hasta

llegar a ser superior a 2𝑉𝑐𝑐/3. Este voltaje es el

voltaje de umbral en la terminal 6, el cual

accionara al comparador 1 para que dispare el

flip-flop de forma que la salida, terminal 3, vaya a

nivel bajo.

Temporizador 555

Operación como Astable

• Ademas el transistor de descarga se encenderá,

lo que ocasionara que el capacitor se descargue a

través de la terminal correspondiente 7 y de 𝑅𝐵 .

• El voltaje del capacitor luego disminuirá hasta que

caiga por debajo del nivel de disparo (Vcc/3).

Temporizador 555

Operación como Astable

• El flip-flop se disparar de forma que la salida

vuelva a ser alta y el transistor de descarga se

apague, de manera que el capacitor pueda

cargarse de nuevo mediante los resistores

𝑅𝐴 𝑦 𝑅𝐵 hacia Vcc.

Temporizador 555

Operación como Astable

• La figura 3a muestra las formas de onda del

capacitor y de salida que genera el circuito

astable. El calculo de los intervalos de tiempo

durante los cuales la salida es alta o baja, puede

efectuarse mediante las siguientes relaciones.

• 𝑇𝐴𝐿𝑇𝑂 ≅ 0,7 𝑅𝐴 + 𝑅𝐵 𝐶

• 𝑇𝐵𝐴𝐽𝑂 ≅ 0,7𝑅𝐵𝐶

Temporizador 555

Operación como Astable

• El periodo total será

• 𝑓 =1

𝑇≈

1,44

𝑅𝐴+2𝑅𝐵 𝐶

Temporizador 555

Figura 3 Multivibrador Astable (a) circuito, (b) forma de onda

Temporizador 555

Operación como Astable

• El periodo puede calcularse de forma directa a

partir de

• 𝑇 = 0,693 𝑅𝐴 + 2𝑅𝐵 𝐶 ≈ 0,7 𝑅𝐴 + 2𝑅𝐵 𝐶

• Y la frecuencia a partir de

• 𝑓 =1

𝑇≈

1,44

𝑅𝐴+2𝑅𝐵 𝐶

Temporizador 555

Operación como Astable

• Problema. Determine la frecuencia y trace la

forma de onda salida del circuito de la figura 3a.

Temporizador 555

Operación como Astable

• Solución. Mediante las ecuaciones.

• Mediante las ecuaciones se obtiene:

• 𝑇𝐴𝐿𝑇𝑂 = 0,7 𝑅𝐴 + 2𝑅𝐵 𝐶 ⟹

• 𝑇𝐴𝐿𝑇𝑂 = 0,7 7.5 × 103 + 7,5 × 103 0,1 × 10−6

• 𝑇𝐴𝐿𝑇𝑂 = 1,05𝑚𝑠

Temporizador 555

Operación como Astable

• Solución. Mediante las ecuaciones.

• Mediante las ecuaciones se obtiene:

• 𝑇𝐴𝐿𝑇𝑂 = 0,7 𝑅𝐴 + 2𝑅𝐵 𝐶 ⟹

• 𝑇𝐴𝐿𝑇𝑂 = 0,7 7.5 × 103 + 7,5 × 103 0,1 × 10−6

• 𝑇𝐴𝐿𝑇𝑂 = 1,05𝑚𝑠

Temporizador 555

Operación como Astable

• Solución.

• 𝑇𝐵𝐴𝐽𝑂 = 0,7𝑅𝐵𝐶 ⟹

• 𝑇𝐵𝐴𝐽𝑂 = 0,7 7,5 × 103 0,1 × 10−6 = 0,525𝑚𝑠

• 𝑇 = 𝑇𝐴𝐿𝑇𝑂 + 𝑇𝐵𝐴𝐽𝑂 = 1,05𝑚𝑠 + 0,525𝑚𝑠 = 1,575𝑚𝑠

Temporizador 555

Operación como Astable

• Solución.

• 𝑓 =1

𝑇=

1

1,575×10−3≈ 635𝐻𝑧

• Las formas de onda se encuentra en la figura 3b

Temporizador 555

Multivibrador Astable (a) circuito

Temporizador 555

Multivibrador Astable

Temporizador 555

Multivibrador Astable

Temporizador 555

Operación como Monoestable

• El temporizador 555 puede también emplearse

como un circuito multivibrador monoestable o de

disparo único, como se observa en la figura 4.

Temporizador 555

Figura 4 Multivibrador Monoestable (a) circuito, (b) forma de

onda

Temporizador 555

Operación como Monoestable

• Cuando la señal de entrada de disparo se vuelve

negativa, esta acciona el disparo único, lo que

provoca que la salida en la terminal 3 se vuelva

alta durante un periodo.

• 𝑇𝐴𝐿𝑇𝑂 = 1,1𝑅𝐴𝐶

Temporizador 555

Operación como Monoestable

• El capacitor C se cargara Vcc mediante el resistor

𝑅𝐴 . Durante el intervalo de la carga, la salida

permanece en el nivel alto. Cuando el voltaje a

través del capacitor alcance el nivel de umbral de

2Vcc/3, el comparador 1 accionara el flip-flop lo

que ocasionara que la salida se vaya a nivel bajo.

Temporizador 555

Operación como Monoestable

• El transistor de descarga también pasa a nivel

bajo, ocasionando que el capacitor permanezca

cercano a 0V hasta que se dispare nuevamente.

Temporizador 555

Operación como Monoestable

• La figura 4b muestra la señal de disparo de

entrada y la forma de onda de salida resultante

para el temporizador 555 que opera como disparo

único. Los periodos para este circuito pueden ir

de microsegundos hasta varios segundos, esto

hace que este CI resulte útil para un rango de

aplicaciones.

Temporizador 555

Operación como Monoestable

• Problema. Determine el periodo de forma de onda

de salida para el circuito de la figura 5 cuando el

disparo es un pulso negativo.

Temporizador 555

Operación como Monoestable

Temporizador 555

Operación como Monoestable

Temporizador 555

Operación como Monoestable

• Solución.

• 𝑇𝐴𝐿𝑇𝑂 = 1,1𝑅𝐴𝐶

• 𝑇𝐴𝐿𝑇𝑂 = 1,1 7,5 × 103 0,1 × 10−6 = 0,825𝑚𝑠

Temporizador 555

Operación como Monoestable

Temporizador 555

Operación como Monoestable al presionar el push

button en el circuito el tiempo debe de ser 821us

Temporizador 555

Operación como Monoestable al presionar el push

button en el circuito el tiempo debe de ser 821us

Temporizador 555

Operación como Monoestable al presionar el push

button en el circuito el tiempo debe de ser 821us

VCO 556

Oscilador controlado por Voltaje

• Un oscilador controlado por voltaje (VCO, por sus

siglas de Voltage-Controlled-Oscillator) es un

circuito que proporciona una señal variable de

salida (por lo general de forma cuadrada o

triangular) cuya frecuencia puede ajustarse a lo

largo de un rango controlado por un voltaje de dc.

VCO 556

Oscilador controlado por Voltaje

• Un ejemplo de un VCO es la unidad CI 556, la

cual contiene los circuitos necesarios para

generar tanto señales con forma de onda

cuadrada, como triangular y cuya frecuencia se

establece mediante un resistor y un capacitor

externo y que luego es modificada por medio de

un voltaje de dc aplicado.

VCO 556

Oscilador controlado por Voltaje

• La figura 6a muestra que el 556 contiene fuentes

de corriente para cargar y descargar un capacitor

externo 𝐶1 a una velocidad establecida por el

resistor 𝑅1 y por el voltaje de entrada de dc de

modulación.

•

VCO 556

Figura 6 Generador de Funciones 556 a)Diagrama de

Bloques

•

VCO 556

Oscilador controlado por Voltaje

• La figura 6b muestra la conexión de la terminales

de la unidad 556 y un resumen de formulas y de

los limites de los valores. El oscilador puede

programarse en un rango de frecuencias de 10 a

1 mediante una selección adecuada de un

capacitor y de un resistor externo y luego modular

a lo largo de un rango de frecuencia de 10 a 1

mediante un voltaje de control Vc.

VCO 556

Figura 6 Generador de Funciones 556 Configuración de

Terminales y resumen de los datos de operación

•

VCO 556

Oscilador controlado por Voltaje

• La frecuencia de operación libre o de operación

central, 𝑓0, se puede calcular a partir de

• 𝑓0 =2

𝑅1𝐶1

𝑉+−𝑉𝐶

𝑉+

VCO 556

Oscilador controlado por Voltaje

• Con las siguientes restricciones prácticas de los valores

de circuito:

• 1. 𝑅1 deberá encontrarse en el rango 2𝑘Ω ≤ 𝑅1 ≤ 20𝑘Ω

• 2. 𝑉𝐶 deberá encontrarse en el rango3

4𝑉+ ≤ 𝑉𝐶 ≤ 𝑉+

• 3. 𝑓𝑜 deberá ser menor a 1MHz

• 4. 𝑉+ deberá estar en un rango de 10V a 24V

VCO 556

Oscilador controlado por Voltaje

• La figura 7 muestra un ejemplo en el que utiliza el

generador de funciones 566 para proporcionar tanto

señales de onda cuadrada como triangular a una

frecuencia fija establecida por 𝑅1, 𝐶1 𝑦 𝑉𝐶 . Un divisor de

voltaje de resistores 𝑅2 𝑦 𝑅3 proporcionan un voltaje de dc

de modulación de un valor fijo.

VCO 556

Figura 7 Operación del VCO entrada de modulación de

frecuencia

•

VCO 556

Oscilador controlado por Voltaje

• 𝑉𝐶 =𝑅3

𝑅2+𝑅3𝑉+ =

10𝑘Ω

1,5𝑘Ω+10𝑘Ω12𝑉 = 10,4𝑉

• El cual se encuentra de forma adecuada en el rango

•3

4𝑉+ ≤ 𝑉𝐶 ≤ 𝑉+ ⟹

3

412𝑉 ≤ 𝑉𝐶 ≤ 12 ⟹ 0,75𝑉 ≤ 𝑉𝐶 ≤ 12𝑉

VCO 556

Oscilador controlado por Voltaje

• Al emplear la ecuación se tiene

• 𝑓0 =2

𝑅1𝐶1

𝑉+−𝑉𝐶

𝑉+

• 𝑓0 =2

10×103 820×10−1212−10,4

12≈ 32,5𝑘𝐻𝑧

VCO 556

Oscilador controlado por Voltaje

• El circuito de la figura 8 muestra la forma en la que puede

ajustarse la frecuencia de salida de la onda cuadrada,

mediante el empleo del voltaje de entrada 𝑉𝐶 desde cerca

de 9V hasta aproximadamente 12V, sobre el rango

completo de frecuencia de 10 a 1. Con el otro del

potenciómetro en el máximo, el voltaje de control será

• 𝑉𝐶 =𝑅3+𝑅4

𝑅2+𝑅3+𝑅4𝑉+ =

5𝑘Ω+18𝑘Ω

510Ω+5𝑘Ω+18𝑘Ω+12𝑉 = 11,74𝑉

VCO 556

Figura 8 Conexión de un 566 como unidad de VCO

VCO 556

Oscilador controlado por Voltaje

• Con el brazo de control de 𝑅3 en el nivel mínimo, el voltaje

de control será:

• 𝑉𝐶 =𝑅4

𝑅2+𝑅3+𝑅4𝑉+ =

18𝑘Ω

510Ω+5𝑘Ω+18𝑘Ω+12𝑉 = 9,19𝑉

• Lo que resulta en una frecuencia superior de

• 𝑓0 =2

𝑅1𝐶1

𝑉+−𝑉𝐶

𝑉+⟹

2

10×103 220×10−1212−9,19

12≈ 212,9𝑘𝐻𝑧

VCO 556

Oscilador controlado por Voltaje

• La frecuencia de la onda cuadrada de salida entonces

puede modificar mediante el potenciómetro 𝑅3 sobre un

rango de frecuencia de al menos 10 a 1.

• En lugar de variar de variar el ajuste del potenciómetro para cambiar

el valor de Vc, es posible aplicar un voltaje de modulación de entrada

𝑉𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎, como se indica en la figura 9.

VCO 556

Oscilador controlado por Voltaje

• La frecuencia de la onda cuadrada de salida entonces

puede modificar mediante el potenciómetro 𝑅3 sobre un

rango de frecuencia de al menos 10 a 1.

• En lugar de variar de variar el ajuste del potenciómetro para cambiar

el valor de Vc, es posible aplicar un voltaje de modulación de entrada

𝑉𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎, como se indica en la figura 9.

VCO 556

Figura 9 Operación del VCO con entrada de modulación en

frecuencia

VCO 556

Figura 9 Operación del VCO con entrada de modulación en

frecuencia