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tecn
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discipLiNAtecNOLOgiA
prOfº: sÉrie:
O CIRCUITO INTEGRADO 555 NO MULTISIM
introdução ao Multisim
software de simulação de circuitos da National instruments
InstitutoNewton C. Bragawww.newtoncbraga.com.br
escOLA:
eNsiNOMÉdiO
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InstitutoNewton C. Bragawww.newtoncbraga.com.br pv013 - O CIRCUITO INTEGRADO 555 NO MULTISIM
O circUitO iNtegrAdO 555
O circuito integrado 555 consiste em um timer de uso geral que pode operar tanto na configuração astável quanto monoestável. A pina-gem básica deste CI é mostrada na figura 1
Na prática, os fabricantes acrescentam prefixos para identificar os seus 555, e denominações como LM555, NE555, µA555 e outras são comuns. Temos ainda versões “diferentes” do 555 que empregam tecnologias mais avançadas que a tradicional linear. Assim, um primei-ro destaque é o 555 CMOS, também especificado como TL7555 ou TLC7555, e que se caracteriza por
poder operar com tensões menores que o 555 comum, ter menor consumo e alcançar freqüências mais eleva-das. Na figura 2 temos um diagrama simplificado das fun-ções existentes no circuito integrado 555.
Esses blocos podem ser usados de duas formas básicas, as quais são astável (free running) e monoes-tável (pulso único). Na versão astável, o circuito opera como oscilador gerando sinais retangulares disponíveis na saída do pino 3. Na versão monoestável, o circuito gera um pulso retangular único ao ser disparado exter-namente.
As características principais do 555 são:
Figura 1 — CirCuito iNtEgraDo Do 555
2
O Circuito Integrado 555 O circuito integrado 555 consiste em um timer de uso geral que pode operar tanto na configuração astável quanto monoestável. A pinagem básica deste CI é mostrada na figura 1
Na prática, os fabricantes acrescentam prefixos para identificar os seus 555, e denominações como LM555, NE555, µA555 e outras são comuns. Temos ainda versões "diferentes" do 555 que empregam tecnologias mais avançadas que a tradicional linear. Assim, um primeiro destaque é o 555 CMOS, também especifi-cado como TL7555 ou TLC7555, e que se caracteriza por poder operar com ten-sões menores que o 555 comum, ter menor consumo e alcançar freqüências mais elevadas. Na figura 2 temos um diagrama simplificado das funções exis-tentes no circuito integrado 555.
Prof. Ventura, Beto e
Cleto, personagens
criados pelo Prof,.
Newton . Eles apare-
cem em estórias de
tecnologia publicadas
em diversas revistas
técnicas
Figura 1—Circuito integra-
do 555
Figura 2 —Por den-
tro do circuito inte-
grado 555
PV013—O Circuito Integrado 555
2
O Circuito Integrado 555 O circuito integrado 555 consiste em um timer de uso geral que pode operar tanto na configuração astável quanto monoestável. A pinagem básica deste CI é mostrada na figura 1
Na prática, os fabricantes acrescentam prefixos para identificar os seus 555, e denominações como LM555, NE555, µA555 e outras são comuns. Temos ainda versões "diferentes" do 555 que empregam tecnologias mais avançadas que a tradicional linear. Assim, um primeiro destaque é o 555 CMOS, também especifi-cado como TL7555 ou TLC7555, e que se caracteriza por poder operar com ten-sões menores que o 555 comum, ter menor consumo e alcançar freqüências mais elevadas. Na figura 2 temos um diagrama simplificado das funções exis-tentes no circuito integrado 555.
Prof. Ventura, Beto e
Cleto, personagens
criados pelo Prof,.
Newton . Eles apare-
cem em estórias de
tecnologia publicadas
em diversas revistas
técnicas
Figura 1—Circuito integra-
do 555
Figura 2 —Por den-
tro do circuito inte-
grado 555
PV013—O Circuito Integrado 555
Figura 2 — Por DENtro Do Cir-Cuito iNtEgraDo 555
Faixa de Tensões de Alimentação 4,5 - 18 V
Corrente máxima de saída +/- 200 mA
Tensão de limiar típica com alimentação de 5 V 3,3 V
Corrente de limiar típica 30 nA
Nível de disparo típico com alimentação de 5 V 1,67 V
Tensão de reset típica 0,7 V
Dissipação máxima 500 mW
Corrente típica de alimentação com 5 V 3 mA
Corrente típica de alimentação com 15 V 10 mA
Tensão típica de saída no nível alto com 5 V de alimentação (Io = 50 mA) 3,3 V
Tensão típica de saída no nível baixo com 5 V de alimentação (Io = 8 mA) 0,1 V
As características dessa tabela são dadas para o NE555 da Texas Instruments, podendo variar levemente para CIs de outros fabricantes ou ainda com eventuais sufixos indicando linhas especiais.
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InstitutoNewton C. Bragawww.newtoncbraga.com.br pv013 - O CIRCUITO INTEGRADO 555 NO MULTISIM
cONfigUrAÇÕes
O circuito integrado 555 pode ser empregado em duas configu-rações básicas, astável e monoestável. Estudaremos apenas a astável em nosso curso. Na figura 3 temos o circuito básico do 555 na confi-guração astável.
Esse circuito pode gerar sinais de 0,01 Hz a 500 kHz e os valo-res limites para os componentes usados são:
R1, R2 = 1k a 3,3 Mohms
C = 500 pF a 2 200 µF
A freqüência de oscilação é dada por:
f = 1,44 /[(R1 + 2R2) C]
Onde:
f é a freqüência em hertz
R1 e R2 são os valores dos resistores em Ohms
C é a capacitância em farads.
O tempo em que a saída permanece no nível alto é dado por:
th = 0,693 x C (R1 + R2)
O tempo em que a saída permanece no nível baixo é dado por:
tl = 0,693 x R2 x C
Veja que, nessa configuração, o ciclo ativo não pode ser 50% em nenhum caso, pois o tempo de carga do capacitor é sempre maior que o tempo de descarga. Para se obter ciclos ativos menores existem configurações em que os percursos das correntes de carga e descarga são alterados, mas nesse caso, não vale o programa do programa para cálculo de freqüência.
Também é importante observar que a carga e descarga do capacitor permitem a obtenção de uma forma de onda dente-de-serra sobre esse componente, con-forme ilustra a figura 4.
Evidentemente, trata-se de um ponto do circuito em que esse sinal é de alta impedância e, portanto, não pode ser usado direta-mente para excitar cargas de maior potência.
3
Esses blocos podem ser usados de duas formas básicas , as quais são astável (free running) e monoestável (pulso único). Na versão astável, o circuito opera co-mo oscilador gerando sinais retangulares disponíveis na saída do pino 3. Na ver-são monoestável, o circuito gera um pulso retangular único ao ser disparado ex-ternamente. As características principais do 555 são:
Características: (*)
(*) As características dessa tabela são dadas para o NE555 da Texas Instru-ments, podendo variar levemente para CIs de outros fabricantes ou ainda com e-ventuais sufixos indicando linhas especiais.
CONFIGURAÇÕES O circuito integrado 555 pode ser empregado em duas configurações básicas, astável e monoestável. Estudaremos apenas a astável em nosso curso. Na figura 3 temos o circuito básico do 555 na configuração astável.
Faixa de Tensões de Alimentação 4,5 - 18 V
Corrente máxima de saída +/- 200 mA
Tensão de limiar típica com alimentação de 5 V 3,3 V
Corrente de limiar típica 30 nA
Nível de disparo típico com alimentação de 5 V 1,67 V
Tensão de reset típica 0,7 V
Dissipação máxima 500 mW
Corrente típica de alimentação com 5 V 3 mA
Corrente típica de alimentação com 15 V 10 mA
Tensão típica de saída no nível alto com 5 V de ali-
mentação (Io = 50 mA)
3,3 V
Tensão típica de saída no nível baixo com 5 V de
alimentação (Io = 8 mA)
0,1 V
Figura 3—Circuito Inte-
grado 555 usado como
astável
PV013—O Circuito Integrado 555
Figura 3—CirCuito iNtEgraDo 555 uSa-Do CoMo aStÁVEL.
4
Esse circuito pode gerar sinais de 0,01 Hz a 500 kHz e os valores limites para os componentes usados são:
R1, R2 = 1k a 3,3 Mohms C = 500 pF a 2 200 µF
A freqüência de oscilação é dada por:
f = 1,44 /[(R1 + 2R2) C]
Onde: f é a freqüência em hertz R1 e R2 são os valores dos resistores em Ohms C é a capacitância em farads.
O tempo em que a saída permanece no nível alto é dado por:
th = 0,693 x C (R1 + R2)
O tempo em que a saída permanece no nível baixo é dado por:
tl = 0,693 x R2 x C
Veja que, nessa configuração, o ciclo ativo não pode ser 50% em nenhum caso, pois o tempo de carga do capacitor é sempre maior que o tempo de descarga. Pa-ra se obter ciclos ativos menores existem configurações em que os percursos das correntes de carga e descarga são alterados, mas nesse caso, não vale o progra-ma do CD para cálculo de freqüência. Também é importante observar que a carga e descarga do capacitor permitem a obtenção de uma forma de onda dente-de-serra sobre esse componente, confor-me ilustra a figura 4.
Evidentemente, trata-se de um ponto do circuito em que esse sinal é de alta im-pedância e, portanto, não pode ser usado diretamente para excitar cargas de mai-or potência.
PV013—O Circuito Integrado 555
Figura 4—Formas de onda
no circuito.
Figura 4 - ForMaS DE oNDa No CirCuito.
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InstitutoNewton C. Bragawww.newtoncbraga.com.br pv013 - O CIRCUITO INTEGRADO 555 NO MULTISIM
circUitO 1— AstáveL 555 cOM Leds
O primeiro circuito faz com que a sida do circuito fique trocando de estado ligando e desligando numa velocidade que vai depender do capacitor. Desta forma, quando a saída vai ao nível alto o LED U2 acende e quando ela vai ao nível baixo o LED U1 acende. Como a saída fica trocando de estado alternadamente, os LEDs piscam alternadamente.
Obs: Dizemos nível alto quando a tensão é igual à da alimentação e nível baixo quando é zero volt. Use LEDs Virtuais de cores diferentes. O circuito para montagem está na figura 5.
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Circuito 1— Astável 555 com LEDs O primeiro circuito faz com que a sida do circuito fique trocando de estado ligando
e desligando numa velocidade que vai depender do capacitor. Desta forma, quando a saída vai ao nível alto o LED U2 acende e quando ela vai ao nível baixo o LED U1 acende. Como a saída fica trocando de estado alternadamente, os LEDs piscam alternadamente. Obs: Dizemos nível alto quando a tensão é igual à da alimentação e nível baixo quando é zero volt. Use LEDs Virtuais de cores diferentes. O circuito para montagem está na figura 5.
Onde estão os componentes: A1 — 555 na caixa mixed—timer LEDs U1 e U2 —na caixa diodes e na caixa de Basic 3D para os LEDs virtuais V1 e terra – na caixa Sources R1,R2, R3 e R4 na caixa Basic C1, na caixa Basic Importante: observe o (+) do LED. Se inverter não funciona! Use a chave I/O para dar inicio à simulação.
Experimente: A) Alterar a frequência das piscadas clicando em C1 —propriedades e alterando
o valor. B) Altere também a frequência mudando de valores os resistores. C) Desligue um dos LEDs para ver se o outro pisca. Explique.
Atividade: monte o circuito na matriz de contatos.
Circuito 2— Pisca-Pisca de Potência O circuito integrado 555 não tem capacidade para acionar uma lâmpada, que exi-ge muito maior corrente. Assim, para acionar uma lâmpada precisamos de um cir-cuito adicional “de potência”. Ligando a saída OUT a este circuito podemos fazer a lâmpada piscar.
R1
1k
R2
100k
A1
555_VIRTUAL
GND
DIS
OUTRST
VCC
THR
CON
TRI
V1
12 V
R3470
R4470
C1470nF
U1
U2
Figura 5—Astável completo fazendo
dois LEDs piscar alternadamente.
PV013—O Circuito Integrado 555
Figura 5—aStÁVEL CoMPLEto FazENDo DoiS LEDS PiSCar aLtErNaDaMENtE.
Onde estão os componentes:
A1 — 555 na caixa mixed—timer
LEDs U1 e U2 —na caixa diodes e na caixa de Basic 3D para os LEDs virtuais
V1 e terra – na caixa Sources
R1, R2, R3 e R4 na caixa Basic
C1, na caixa Basic
Importante: observe o (+) do LED. Se inverter não funciona!
Use a chave I/O para dar inicio à simulação.
experimente:
A) Alterar a frequência das piscadas clicando em C1 —propriedades e alterando o valor.
B) Altere também a frequência mudando de valores os resistores.
C) Desligue um dos LEDs para ver se o outro pisca. Explique.
Atividade: monte o circuito na matriz de contatos.
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InstitutoNewton C. Bragawww.newtoncbraga.com.br pv013 - O CIRCUITO INTEGRADO 555 NO MULTISIM
circUitO 2— piscA-piscA de pOtêNciA
O circuito integrado 555 não tem capacidade para acionar uma lâmpada, que exige muito maior corrente. As-sim, para acionar uma lâmpada precisamos de um circuito adicional “de potência”. Ligando a saída OUT a este circui-to podemos fazer a lâmpada piscar.Monte este circuito em continuidade ao outro, apagando U1, U2 e R3, R4
A lâmpada está na caixa “indicadores” (indicators).
Ligando a simulação (I/O) a lâmpada vai piscar. Alte-re o capacitor para mudar o ritmo das piscadas.
Onde estão os componentes:
Transistores na caixa de BJT NPN e PNP
Resistores na caixa “basic”
X1 na caixa indicators
Terra e V1 na caixa “sources”
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Monte este circuito em continuidade ao outro, apagando U1, U2 e R3, R4
A lâmpada está na caixa “indicadores” (indicators). Ligando a simulação (I/O) a lâmpada vai piscar. Altere o capacitor para mudar o ritmo das piscadas.
Onde estão os componentes: Resistores na caixa “basic” Transistores na caixa de BJT NPN e PNP X1 na caixa indicators Terra e V1 na caixa “sources”
Questionário: 1. O que é um circuito integrado? 2. Por que a polaridade do LED é importante? 3. Quais são as funções do circuito integrado 555? 4. Que tipo de sinal gera o circuito integrado 555? ____________________
Mais: No site WWW.newtoncbraga.com.br, na seção Circuitos Simulados, existem de-zenas de circuitos para você montar no seu Multisim. Lá também está o link para baixar a versão do estudante por 30 dias. ________________________
R2
2205%
R3
2.2k5%
V112 V
Q1
BC548BPQ2
BD136
X112V_10W
Figura 6—Circuito de potên-
cia para acionar uma lâmpada
PV013—O Circuito Integrado 555
Figura 6 — CirCuito DE PotêNCia Para aCioNar
uMa LâMPaDa
rESPoNDa ao quEStioNÁrio:
1) O que é um circuito integrado?
2) Por que a polaridade do LED é importante?
3) Quais são as funções do circuito integrado 555?
4) Que tipo de sinal gera o circuito integrado 555?
para pesquisar !
No SitE WWW.NEWtoNCbraga.CoM.br, Na SEção CirCuitoS SiMuLaDoS, ExiStEM DEzENaS DE CirCuitoS Para VoCê MoNtar No SEu MuLtiSiM. LÁ taMbéM EStÁ o LiNk Para baixar a VErSão Do EStuDaNtE Por 30 DiaS.