UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA ESCUELA PROFESIONAL PROFESIONAL DE ING. ELECTRONICA
LABORATORIO 2 DE SISTEMAS DIGITALES TEMA
:
ASTABLES Y MONOSTABLES
PROF PROFE ESOR SOR
: ING. NG. Utri Utrillla Sala Salaz zar Dari Dario o
CURSO
: LABORATORIO DE SISTEMAS SISTEM AS DIGITALES
INTEGRANTES:
ATA ATALAYA LAYA GOICOCHEA GOICOC HEA UAN OSE
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ASTABLES Y MONOSTABLES
Un ()lti*i+ra,or es un circuito oscilador capaz de generar una onda cuadrada. Según su funcionamiento, los multivibradores se pueden dividir en dos clases: De funcionamiento continuo, astable o de oscilación libre: genera ondas a
•
partir de la propia fuente de alimentación. De funcionamiento impulsado: a partir de una señal de disparo o impulso
•
sale de su estado de reposo. •
Si posee dos de dichos estados, se denomina biestable.
•
Si poseen uno, se le llama monoestable.
En su forma ms simple son dos sencillos transistores realimentados entre s!. Usando redes de resistencias " condensadores en esa realimentación se pueden definir los periodos de inestabilidad. Un circuito integrado multivibrador mu" popular es el ###, $ue usa un sofisticado diseño para lograr una gran precisión " fle%ibilidad con mu" pocos componentes e%ternos.
!.-D/0ri+a l 0o10to ,l 0ir0)ito ()lti*i+ra,or a/ta+l3 a1ali0 /) 4)10io1a(i1to 5 (10io1 lo/ ar6(tro/ 0ara0tr7/ti0o/ , lo/ )l/o/3 5 a1alizar lo/ 0ir0)ito/ )tiliza1,o ()lti*i+ra,or/ a/ta+l/.
Un astable es un multivibrador $ue no tiene ningún estado estable, lo $ue significa $ue posee dos estados &cuasi'estables& entre los $ue conmuta, permaneciendo en cada uno de ellos un tiempo determinado. (a frecuencia de conmutación depende, en general, de la carga " descarga de condensadores. Entre sus múltiples aplicaciones se cuentan la generación de ondas periódicas )generador de relo*+ " de trenes de pulsos.
El funcionamiento de este circuito es el siguiente:
ircuito astable
En este modo se genera una señal cuadrada oscilante de frecuencia: F 8 !9T 8 !."" 9 C;?
(a señal cuadrada tendr como valor alto -cc )apro%imadamente+ " como valor ba*o -. Si se desea a*ustar el tiempo $ue est a nivel alto " ba*o se deben aplicar las fórmulas: Salida a nivel alto: T! 8 $.'&#;;C Salida a nivel ba*o: T2 8 $.'&#;R+;C 2.-D/0ri+ir l 0o10to ,l 0ir0)ito ()lti*i+ra,or (o1o/ta+l3 a1ali0 /) 4)10io1a(i1to 5 ,/0ri+a lo/ tio/ , (o1o/ta+l/ 5 /)/ 0ara0tr7/ti0a/ a/7 0o(o lo/ 0ir0)ito/ (o1o/ta+l/.
El monoestable es un circuito multivibrador $ue realiza una función secuencial consistente en $ue al recibir una e%citación e%terior, cambia de estado " se mantiene en /l durante un periodo $ue viene determinado por una constante de tiempo. 0ranscurrido dicho per!odo, la salida del monoestable vuelve a su estado original. 1or tanto, tiene un estado estable )de a$u! su nombre+ " un estado casi estable.
2uncionamiento monostable.
uando la señal de disparo est a nivel alto )e*. #- con -cc #-+ la salida se mantiene a nivel ba*o )-+, $ue es el estado de reposo. Una vez se produce el flanco descendente de la señal de disparo " se pasa por el valor de disparo, la salida se mantiene a nivel alto )-cc+ hasta transcurrido el tiempo determinado por la ecuación: T 8 !.!;Ra;C
Es recomendable, para no tener problemas de sincronización $ue el flanco de ba*ada de la señal de disparo sea de una pendiente elevada, pasando lo ms rpidamente posible a un nivel ba*o )idealmente -+. NOTA: en el modo monoestable, el disparo deber!a ser puesto nuevamente a nivel alto antes $ue termine la temporización. ".@C)6l / la ,i4r10ia 1tr )1 a/ta+l 5 (o1o/ta+l a/7 0o(o la ,i4r10ia 1tr )1 (o1o/ta+l r,i/ara+l 5 1o r,i/ara+l ()/tr 0ir0)ito/ r60ti0o/ ara li0arlo/.
a> (a diferencia entre un 3stable es $ue este es un multivibrador $ue no tiene ningún estado estable, lo $ue significa $ue posee dos estados &cuasi'estables& entre los $ue conmuta, permaneciendo en cada uno de ellos un tiempo determinado. (a frecuencia de conmutación depende, en general, de la carga " descarga de condensador4 mientras $ue, el 5onoestable es un circuito multivibrador $ue realiza una función secuencial consistente en $ue al recibir una
e%citación e%terior, cambia de estado " se mantiene en /l durante un periodo $ue viene determinado por una constante de tiempo.
0ranscurrido dicho periodo de tiempo, la salida del monoestable vuelve a su estado original. 1or tanto, tiene un estado estable )de a$u! su nombre+ " un estado casi estable.
+> En cuanto a la diferencia entre un monoestable redisparable " no redisparable, es $ue el monoestable no redisparable son a$uellos monoestable $ue comienza su temporización ) 06 + una vez sea activada su entrada de disparo " su salida se encuentra en su estado estable. En cambio los monoestables redisparable son a$uellos monoestable $ue comienza su temporización ) 06 + cada vez $ue se active su entrada de disparo, sin importar si la salida se encuentra en su estado estable ó inestable. .-A1ali0 l 4)10io1a(i1to , 0ri/tal 0ara0tr7/ti0a/3 *1taa/ 5 ,/*1taa/. 1ra,or/ 0o1 )l/o , 0ri/tal.
, 0)arzo i1*/tiar /)/ A1ali0 0ir0)ito/ r60ti0o/
El cristal de cuarzo es utilizado como componente de control de la frecuencia de circuitos osciladores convirtiendo las vibraciones mecnicas en volta*es el/ctricos a una frecuencia espec!fica. Esto ocurre debido al efecto &piezoel/ctrico&. (a piezo'electricidad es electricidad creada por una presión mecnica. En un material piezoel/ctrico, al aplicar una presión mecnica sobre un e*e, dar como consecuencia la creación de una carga el/ctrica a lo largo de un e*e ubicado en un ngulo recto respecto al de la aplicación de la presión mecnica. En algunos materiales, se encuentra $ue aplicando un campo el/ctrico según un e*e, produce una deformación mecnica según otro e*e ubicado a un ngulo recto respecto al primero. 1or las propiedades mecnicas, el/ctricas, " $u!micas, el cuarzo es el material ms apropiado para fabricar dispositivos con frecuencia bien controlada Esta e%traña propiedad llamada 1iezoelectricidad, $ue consiste en $ue si se somete a una presión mecnica, se comprime algo " se carga de electricidad " viceversa, si se cargas de electricidad, se e%pande algo " genera una fuerza mecnica. Si se hace un condensador )dos placas conductoras situadas frente a frente+ utilizando como diel/ctrico )lo $ue $ueda en medio de las placas+ una lmina de cuarzo.
7 al retirar la carga vuelve a su estado primitivo " devuelve la carga. Esto repetido es una oscilación el/ctrica por parte del condensador " mecnica por parte del cuarzo. (a frecuencia a la $ue se produce depende de sus dimensiones " la actividad propia del cristal, $ue como son mu" constantes resulta mu" estable. Esta es su principal caracter!stica frente a otros osciladores: (a Estabilidad. 1ara hacer $ue el cristal " sus placas oscilen, ha" $ue suministrarle energ!a, como si fuera un p/ndulo al $ue ha" $ue dar un ligero empu*ón despu/s de cada batida. Esto se consigue disponiendo el cristal de cuarzo formando parte de la realimentación de un amplificador ircuito El/ctrico E$uivalente. '. D/0ri+ir la/ 0ara0tr7/ti0a/ , lo/ ()lti*i+ra,or/ CMOS3 @0)6l/ /o1 /)/ *1taa/ 5 ,/*1taa/.
5U(08-893D;ES DE 5;S (as compuertas 5;S pueden ser útiles para muchas aplicaciones dadas su alta impedancia de entrada, su ba*o consumo de potencia, alta velocidad, ba*o costo " su e%cursión de salida desde ambos e%tremos de la fuente de alimentación )
-E>03?3S DES-E>03?3S
9a*o consumo de potencia esttica, gracias a la alta impedancia de entrada de los transistores de tipo 5;S2E0 " a $ue, en estado de reposo, un circuito 5;S sólo e%perimentar corrientes parsitas. Esto es debido a $ue en ninguno de los dos estados lógicos e%iste un camino directo entre la fuente de alimentación " el terminal de tierra, o lo $ue es lo mismo, uno de los dos transistores $ue forman el inversor 5;S bsico se encuentra en la región de corte en estado estacionario. Debido al carcter capacitivo de los transistores 5;S2E0, " al hecho de $ue estos son empleados por duplicado en pare*as n5;S'p5;S, la velocidad de los circuitos 5;S es comparativamente menor $ue la de otras familias lógicas. @racias a su carcter regenerativo, los circuitos 5;S son robustos frente a ruido o degradación de señal debido a la impedancia del metal de intercone%ión.
Son vulnerables a latch'up: onsiste en la e%istencia de un tiristor parsito en la estructura 5;S $ue entra en conducción cuando la salida supera la alimentación. Esto se produce con relativa facilidad debido a la componente inductiva de la red de alimentación de los circuitos integrados. El latch'up produce
un camino de ba*a resistenciaa la corriente de alimentación $ue acarrea la destrucción del dispositivo. Siguiendo las t/cnicas de diseño adecuadas este riesgo es prcticamente nulo. @eneralmente es suficiente con espaciar contactos de sustrato " pozos de difusión con suficiente regularidad, para asegurarse de $ue est sólidamente conectado a masa o 3limentación. (os circuitos 5;S son sencillos de diseñar. Según se va reduciendo el tamaño de los transistores, las corrientes parsitas empiezan a ser comparables a las corrientes dinmicas )debidas a la conmutación de los dispositivos+. tecnolog!a de fabricación est mu" desarrollada, " es posible conseguir '. Describir las caracter!sticas de los multivibradores 5;S, Acules son sus venta*as " desventa*asB. 5U(08-893D;ES DE 5;S (as compuertas 5;S pueden ser útiles para muchas aplicaciones dadas su alta impedancia de entrada, su ba*o consumo de potencia, alta velocidad, ba*o costo " su e%cursión de salida desde ambos e%tremos de la fuente de alimentación )03?3S DES-E>03?3S 9a*o consumo de potencia esttica, gracias a la alta impedancia de entrada de los transistores de tipo 5;S2E0 " a $ue, en estado de reposo, un circuito 5;S sólo e%perimentar corrientes parsitas. Esto es debido a $ue en ninguno de los dos estados lógicos e%iste un camino directo entre la fuente de alimentación " el terminal de tierra, o lo $ue es lo mismo, uno de los dos transistores $ue forman el inversor 5;S bsico se encuentra en la región de corte en estado estacionario. Debido al carcter capacitivo de los transistores 5;S2E0, " al hecho de $ue estos son empleados por duplicado en pare*as n5;S'p5;S, la velocidad de los circuitos 5;S es comparativamente menor $ue la de otras familias lógicas. @racias a su carcter regenerativo, los circuitos 5;S son robustos frente a ruido o degradación de señal debido a la impedancia del metal de intercone%ión. Son vulnerables a latch'up: onsiste en la e%istencia de un tiristor parsito en la estructura 5;S $ue entra en conducción cuando la salida supera la alimentación. Esto se produce con relativa facilidad debido a la componente inductiva de la red de alimentación de los circuitos integrados. El latch'up produce un camino de ba*a resistencia a la corriente de alimentación $ue acarrea la destrucción del dispositivo. Siguiendo las t/cnicas de diseño adecuadas este riesgo es prcticamente nulo.
@eneralmente es suficiente con espaciar contactos de sustrato " pozos de difusión con suficiente regularidad, para asegurarse de $ue est sólidamente conectado a masa o alimentación. (os circuitos 5;S son sencillos de diseñar. Según se va reduciendo el tamaño de los transistores, las corrientes parsitas empiezan a ser comparables a las corrientes dinmicas )debidas a la conmutación de los dispositivos+. (a tecnolog!a de fabricación est mu" desarrollada, " es posible conseguir densidades de integración mu" altas a un precio mucho menor $ue otras tecnolog!as densidades de integración mu" altas a un precio mucho menor $ue otras tecnolog!as.
2.-I(l(tar l 0ir0)ito (o/tra,o3 a1ali0 /) 4)10io1a(i1to ara lo/ *alor/ ,a,o/: Dtr(i1 ara 0a,a 0a/o lo/ *alor/ tri0o/ 5 ri(1tal/: a.-Ti(o , 0ara +.-Ti(o , ,/0ara 0.-Prio,o ,.-Fr0)10ia<4> .-Ci0lo , tra+ao>
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ircuito astable me*orado:
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Donde: 0cN.KOF%)3+%)G+ 0dN.KOF%)9+%)G+ 0N0cP0d fN)GQ0+ D)R+N)0cQ0+%GR
Dato/ tri0o/:
-alores 3NG 9NG GNC.u2 3NG 9NGI GNGu2 3NII 9NGK GNIIu2
0c .FFs
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