PRIMER INFORME PREVIO DEL

LABORATORIO DE CIRCUITOS DIGITALES II

CICLO 2015-1

CIRCUITOS TEMPORIZADORES Informe Previo

Alumna: Libia Benacir Romero Escobedo

INFORME CIRCUITOS TEMPORIZADORES

I. Analizar el funcionamiento interno del CI. LM555. Describir el uso de sus

terminales.

Se alimenta de una fuente externa conectada entre sus terminales 8 (+Vcc) y 1(GND) tierra; el voltaje de la fuente va desde los 5 voltios hasta 15 voltios de corriente continua, la misma fuente se conecta a un circuito pasivo RC, que proporciona por medio de la descarga de su capacitor una seal de voltaje que est en funcin del tiempo, esta seal de tensin es de 1/3 de Vcc y se compara contra el voltaje aplicado externamente sobre la terminal 2 (TRIGGER) que es la entrada de un comparador.

Descripcin de las pines del 555

1) Tierra o masa: (Ground o GND) Conexin a tierra del circuito en general.

2) Disparo: (Trigger) Es en esta patilla, donde se establece el inicio del tiempo de

retardo, si el 555 es configurado como monoestable. Este proceso de disparo ocurre

cuando este pin va por debajo del nivel de 1/3 del voltaje de alimentacin. Este pulso

debe ser de corta duracin, pues si se mantiene bajo por mucho tiempo la salida se

quedar en alto hasta que la entrada de disparo pase a alto otra vez.

3) Salida: (Output) Aqu veremos el resultado de la operacin del temporizador, ya sea

que est conectado como monoestable, astable u otro. Cuando la salida es alta, el

voltaje ser el voltaje de aplicacin (Vcc) menos 1.7 Voltios. Esta salida se puede

obligar a estar en casi 0 voltios con la ayuda de la patilla # 4 (Reset)

4) Reset: Si se pone a un nivel por debajo de 0.7 Voltios, pone la patilla de salida # 3 a

nivel bajo. Si por algn motivo esta patilla no se utiliza hay que conectarla a Vcc para

evitar que el 555 se "resetee"

5) Control de voltaje: (Control) Cuando el temporizador se utiliza en el modo de

controlador de voltaje, el voltaje en esta patilla puede variar casi desde Vcc (en la

prctica como Vcc -1 voltio) hasta casi 0 V (aprox. 2 Voltios). As es posible modificar

los tiempos en que la patilla # 3 est en alto o en bajo independiente del diseo

(establecido por las resistencias y condensadores conectados externamente al 555).

El voltaje aplicado a la patilla # 5 puede variar entre un 45 y un 90 % de Vcc en la

configuracin monoestable.

Cuando se utiliza la configuracin astable, el voltaje puede variar desde 1.7 voltios

hasta Vcc. Modificando el voltaje en esta patilla en la configuracin astable causar

la frecuencia original del astable sea modulada en frecuencia (FM). Si esta patilla no

se utiliza, se recomienda ponerle un capacitor de 0.01uF para evitar las interferencias

6) Umbral: (Threshold) Es una entrada a un comparador interno que tiene el 555 y se

utiliza para poner la salida (Pin # 3) a nivel bajo

7) Descarga: (Discharge) Utilizado para descargar con efectividad el condensador

externo utilizado por el temporizador para su funcionamiento.

8) +Vcc: Tambin llamado Vcc, es el pin donde se conecta el voltaje de alimentacin

que va de 4.5 voltios hasta 16 voltios (mximo). Hay versiones militares de este

integrado que llegan hasta 18 Voltios

II. Explicar los tres estados posibles de un temporizador 555 (alto, bajo y memoria). Cmo estn controlados por los terminales de disparo y de umbral? Describir el uso de los dems terminales.

Astable. Tambin conocido como oscilador de carrera libre, es un circuito capaz de cambiar de un estado a otro sin intervencin externa, al ser conectado, automticamente comienza su ciclo permaneciendo en un estado por cierto tiempo, cambiando al otro estado y permaneciendo en este el mismo tiempo que el estado anterior, Es decir, tiene un ciclo activo del 50%. Un buen ejemplo de esto es circuito integrado 555, conectado como Multivibrador Astable, con el cul puede lograrse este efecto.

Biestable. Es un circuito capaz de cambiar de un estado al otro, pero a diferencia del anterior, este circuito necesita forzosamente de un pulso externo para cambiar sus estados, no puede hacerlo automticamente, y puede mantenerse en un solo estado indefinidamente siempre y cuando no reciba un pulso externo. Un buen ejemplo de esto es un Flip Flop (el ms sencillo, el de tipo "Set Reset"), este circuito necesita un pulso en cada una de sus entradas para poder cambiar entre estados.

Monoestable. Este circuito tiene la caracterstica de que necesita de un pulso externo para cambiar de estado, pasado un perodo de tiempo, este regresa al estado anterior, es imposible mantener el estado activo indefinidamente. A este circuito comnmente se le conoce como "Timer", Un buen ejemplo de esto, es nuevamente el circuito integrado 555, conectado como Multivibrador Monoestable.

III. Determinar en forma analtica la frecuencia de la seal de salida de un CI 555 trabajando como multivibrador astable. Cmo se calcula el Ciclo de Trabajo? Calcular los tiempos en alto y bajo de la seal de salida del circuito del experimento. Cul es la frecuencia de salida.

Si se usa en este modo el circuito su principal caracterstica es una forma de onda rectangular a la salida, en la cual el ancho de la onda puede ser manejado con los valores de ciertos elementos en el diseo. Para esto debemos aplicar las siguientes formulas: TA = 0.693 * (R1+R2) * C1 TB = 0.693 * (R2*C1) Donde TA es el tiempo del nivel alto de la seal y TB es el tiempo del nivel bajo de la seal. Estos tiempos dependen de los valores de R1 y R2. Recordemos que el periodo es = 1/f.

La frecuencia con que la seal de salida oscila est dada por la frmula: f = 1/(0.693 * C1 * (R1 + 2 * R2))

iv. Determinar en forma analtica el tiempo de duracin del pulso de salida de un CI 555

trabajando como multivibrador monoestable. Calcular los tiempos de duracin del pulso de salida del circuito del experimento.

En este caso el timmer 555 en su modo monoestable funcionar como un circuito de un tiro. Dentro del 555 hay un transistor que mantiene a C1 descargado inicialmente. Cuando un pulso negativo de disparo se aplica a terminal 2, el flip-flop interno se setea, lo que quita el corto de C1 y esto causa una salida alta (un high) en el terminal 3 (el terminal de salida). La salida a travs del capacitor aumenta exponencialmente con la constante de tiempo: t = R1 * C1 Cuando el voltaje a travs de C1 iguala dos tercios de Vcc el comparador interno del 555 se resetea el flip-flop, que entonces descarga el capacitor C1 rpidamente y lleva al terminal de salida a su estado bajo (low). El circuito e activado con un impulso de entrada que va en direccin negativa cuando el nivel llega a un tercio de Vcc. Una vez disparado, el circuito permanece en ese estado hasta que pasa el tiempo de seteo, aun si se vuelve a disparar el circuito. La duracin del estado alto (high) es dada por la ecuacin:

T= 1.1 * (R1*C1) El intervalo es independiente del voltaje de Vcc. Cuando el terminal reset no se usa, debe atarse alto para evitar disparos espontneos o falsos.

v. Explicar el uso y aplicaciones del CI 74LS121, como multivibrador astable y/o monoestable. Mostrar la dependencia del ancho de salida en funcin de los valores de la resistencia y del condensador externo.

Se activa de la transicin alta o baja. Ancho de pulso variable entre 30ns y 28s. Fluctuacin libre, entrada de Schmitt-trigger. Excelente a la inmunidad del ruido, tpicamente 1.2V. Ancho de pulso estable hasta el 90% del ciclo de trabajo. Compensacin de las variaciones de VCC y temperatura. Diodos de fijacin de entrada. Su periodo viene dado por la relacin: T=0.693 x R x C

vi. Explicar el uso del CI 74LS122 y 74LS123 como un multivibrador astable y/o como un monoestable. Mostrar la dependencia del ancho de salida en funcin de los valores de la resistencia y del condensador externo.

En DC activa multivibradores con funcin de control de ancho de pulso por tres mtodos. La anchura bsica de impulsos est programada por la seleccin de la resistencia externa y los valores de capacitancia. El 74LS122 tiene una resistencia de temporizacin interna que permite los circuitos que se utilizan con solo un condensador externo. Una vez activado, el ancho de pulso bsico puede ser extendido por relanzar la cerrada de bajo nivel activo (A) o de alto nivel activo (B).

Caractersticas:

Compensado para Vcc y temperatura variable Pulsos de salida muy largo, hasta 100% ciclo de trabajo Resistencias de tiempo interno sobre 74122 LS Su periodo viene dado por la relacin: T= 0.33 x R x C

vii. Calcular y dibujar el circuito de un monoestable que genere un pulso de salida con un tiempo de duracin de 1 segundo y 10 segundos.

Primero calculamos los valores de la resistencia y el condensador con la ecuacin: T=1.1 x R x C; tomamos como valor fijo un condensador de 10uf por conveniencia, entonces el valor aproximado de la resistencia para un tiempo de 1 segundo es:

1=1.1 x R x 10uf R= 90K

De la misma manera para 10 segundos tenemos dos opciones, tomar un valor de R 10 veces mayor o uno de C tambin 10 veces mayor, en este caso tomaremos una C de 100uf

viii. Analizar y simular los circuitos de la parte experimental. Enve los circuitos de

simulacin.

Multivibrador Astable

Segundo Circuito Multivibrador Astable

Al cambiar la resistencia R1=10M por uno de 1M:

Ahora reemplazando las resistencias R1=R2=10K y C=0.1uf :

En el pin 2:

El pin 3 se tiene la siguiente sea cuadrada:

Circuito Multivibrador monoestable