ASTABLES Y MONOSTABLES MONOSTABLES I.
INTRODUCCIÓN
En el presente laboratorio, se desarrollara e l análisis funcional de los circuitos generadores de pulsos astables y monoestables; los cuales representan los circuitos generadores de pulsos para el funcionamiento de los circuitos con Flip flops entre ellos: los Registros, Co ntadores, Maquinas de estados, memorias y todo circuito secuencial.
II.
OBJETIVOS 1. OBJETIVOS GENERALES
Analizar e Implementar los diversos circuitos astables y monoestables, utilizando dispositivos integrados TTL y CMOS. La visualización del funcionamiento de cada una de los circuitos generadores son implementados utilizando diodos leds en las salidas. Implementar circuitos básicos con IC TTL y CMOS. Adquirir destreza para el montaje y c ableado de circuitos digitales en el protoboard y/o en circuito impreso. Que el estudiante aprenda utilizar los principios básicos para el análisis de circuitos digitales secuenciales mediante simuladores y que tenga la capacidad de re alizar la detección de fallos, corregirlos y comprobar su buen funcionamiento.
2. OBJETIVOS ESPECIFICOS
III.
Para cada circuito generador de pulsos implementar con circuitos integrados IC555 o IC556 (Doble IC555). Buscar las referencias correspondientes en los manuales adecuados. Se implementará como entradas lógicas pulsadores y como salidas lógicas leds. Implementar cada circuito en protoboard, analizar su funcionamiento y luego comprobar el funcionamiento de cada uno de ellos.
RESUMEN
Como primer paso para el desarrollo del presente laboratorio se debe consultar los manuales correspondientes para cada objetivo. Luego se debe analizar los circuitos multivibradores (astable y /o monostable) en forma teórica y luego simularlos con algún software especializado y depurar los errores. Por último se implementa el circuito con los circuitos integrados realizando conjuntamente pruebas individuales de su funcionamiento y al terminar dicho proceso se procede a hacer las pruebas y desarrollar las tablas de estados o co nstruir los diagramas de tiempo.
IV.
MARCO TEORICO
El circuito IC 555 fue desarrollado originalmente por la firma Signetics en 1972. Es una unidad de propósito general, y puede utilizarse para operación estable sobre una amplia escala de frecuencias con ajuste de la duración del pulso; como generador monoestable, disparado por otro pulso diferente, y también como modulador de pulsos capaz de producir un tren de pulsos cuya duración sea proporcional a la amplitud de un voltaje de entrada.
Fig.1 556
versión doble del integrado 555.
Este integrado contiene en su interior dos 555 totalmente independientes entre sí, de modo que respetando las patitas que corresponden a las entradas y la salida de cada uno de ellos, se puede realizar el circuito y obtener los mismos resultados.
Fig.2
IC 7555 Este temporizador permite lograr tiempos que van desde 5 hasta 30 minutos utilizando el circuito integrado 7555 (versión CMOS del famoso 555 ).
Fig.3 El circuito integrado 7555 funciona como multivibrador monoestable, entregando un pulso de nivel alto a su salida por un tiempo establecido los valores de R y C externos al circuito integrado El tiempo es dado por la fórmula: 1.1 x RC. Donde R es la combinación en serie de los resistores de 8.2M (ver gráfico) y C es el capacitor de 33uF
74121 A continuación se muestra el pasador diagrama para el 74121. Hay tres entradas de activación del dispositivo, dos negativas borde activación (A) los insumos, un flanco positivo Schmittactivación (B) de entrada. Si A1 o A2 es baja y B es alta, o si B es alta y A1 o A2 a nivel bajo, el one-shot se disparará.
Tengamos en cuenta también que los pines 2, 8, 12 y 13 no están conectados a nada dentro de la IC. Por lo tanto, estos pines están etiquetados “NC” para “No Connection”. El tiempo del impulso se determina por una resistencia externa y un condensador conectado a EXT R, y R EXT / C EXT. Si el valor del condensador C conectado a EXT 1uF es mayor que el ancho de pulso (TW) = 0,33 * R * C EXT .
.
Fig.4
74122
Fig.5
CD 4047B Básicamente el Circuito Integrado CMOS CD4047 es un multivibrador que puede ser utilizado como astable o monoestable. Para la implementación de uno o de otro circuito utiliza tan solo una capacidad con una resistencia, haciendo realmente sencillo el cálculo de la frecuencia de salida. El mismo posee tres salidas de frecuencia: la frecuencia principal (pin 13) y dos salidas complementarias, una negada y la otra normal, estas dos son divisores de frecuencias, es decir, son salidas equivalentes a la mitad de la salida principal. La principal ventaja de este oscilador, es que su ciclo de trabajo es constante del 50%, con una oscilación muy estable. Admite un amplio rango de tensiones de alimentación desde 3 V hasta 15V y permite obtener frecuencias de oscilación de hasta 1 MHz.
Fig.6
V.
CIRCUITOS IMPLEMENTADOS
1. Presentar todos los circuitos implementados, sus valores de tiempos y frecuencias indicadas (teóricamente y experimentalmente) y breve análisis de su funcionamiento. Circuito N°1: CIRCUITO ASTABLE:
+5v
U1
8
4
C C V
R
Q DC
5
C2
2
RA R3
3
220
7
CV
RB D N G TH
TR
0.1uF
1
LED-YELLOW 6
555
C1
Ecuaciones: Tc 0.693(Ra Rb) C1
Td T
f
0.693xRbxC1
Tc Td 0.693(Ra 2 Rb) C1 1
T
DC(%)
Tc T
x100%
D1
CIRCUITO A:
Ra= 100KΩ
Rb= 100kΩ
C1= 4.7μF
Tiempo de Carga (Tc) Tiempo de Descarga (Td) Periodo (T) Frecuencia (f) Ciclo de Trabajo (DC(%))
Teóricos 0.65s 0.33s 0.98s 1.02 Hz 63.65%
Experimentales 0.70 0.45 1.15 0.869 60.86%
Teóricos 1.52s 0.83s 2.36s 0.42 Hz 63.65%
Experimentales 1.60 0.98 2.58 0.387 62.015
Teóricos 4.29s 1.85s 6.14s 0.16 Hz 69.86%
Experimentales 5.1 2.3 7.4 0.135 68.918
CIRCUITO B:
Ra= 100KΩ
Rb= 120kΩ
C1= 10μF
Tiempo de Carga (Tc) Tiempo de Descarga (Td) Periodo (T) Frecuencia (f) Ciclo de Trabajo (DC(%))
CIRCUITO C:
Ra= 220KΩ
Rb= 167kΩ
C1= 16μF
Tiempo de Carga (Tc) Tiempo de Descarga (Td) Periodo (T) Frecuencia (f) Ciclo de Trabajo (DC(%))
2. Implementar el circuito de la Figura 2, analice y funcionamiento y repita la experiencia del paso anterior. Con las resistencias y condensadores indicados.(Utilizar las resistencias y condensador del circuito anterior y analizar en forma teórica y experimental los valores de Tc, Td, T, f y DC ) . Circuito N°2:
A. Para el circuito especifico:
RA= 100Kohm RB= 100Kohm C1= 4.7 Uf
Valores obtenidos Tiempo de carga (Tc) Tiempo de descarga (Td) Periodo (T) Frecuencia(f) Ciclo de trabajo (DC (%))
Experimentales 0.35 0.35 0.70 1.428
Teóricos 0.3257 0.3257 0.6514 1.535 50%
B. Para el circuito específico:
RA= 100Kohm RB= 120Kohm C1= 10 Uf
Valores obtenidos Tiempo de carga (Tc) Tiempo de descarga (Td) Periodo (T) Frecuencia(f) Ciclo de trabajo (DC (%))
Experimentales 0.78 0.96 1.74 0.574
Teóricos 0.693 0.831 1.524 0.655 45.47%
C. Para el circuito específico:
RA= 220Kohm RB= 167Kohm C1= 16 Uf
Valores obtenidos Tiempo de carga (Tc) Tiempo de descarga (Td) Periodo (T) Frecuencia(f) Ciclo de trabajo (DC (%))
Experimentales 3.25 2.47 5.72 0.174
Teóricos 2.439 1.851 4.290 0.233 56.85%
3. Implementar el circuito de la figura analice su funcionamiento, con valores de resistencias y condensadores indicados. Calcular valor teorico y experimental. Circuito N°3: Circuito Monostable:
U1
8
4
C C V
R
R1 Q DC
R2 5
2
C2
3 7
R3
CV
TR
D N G TH 1
6
D1
555
C1
Circuito A:
R1= 120kΩ
R2= 100kΩ
C1= 4.7μF
Periodo (T)
Teórico
Experimental
0.62 s
0.75 s
Teórico
Experimental
1.32 s
1.5 s
Circuito B:
R1= 120kΩ
R2= 100kΩ
C1= 10μF
Periodo (T)
LED-YELLOW
Circuito C:
R1= 100kΩ
R2= 100kΩ
C1= 10μF
Periodo (T)
Teórico
Experimental
1.1 s
1.2 s
4. Utilizando el IC CD4047B, implementar los circuito mostrados en la Figura 4; Analice su funcionamiento y determine sus valores teóricos y experimentales del tiempo de duración del pulso. (Importante) El valor de R: (De 10 KOhm hasta 1MOhm) El valor de C: (Mayor que 100pF en astable y Mayor que 1000pF en monostable) . Circuito N°4:
Para una resistencia R=1MΩ y una capacitor de 0.1μF.
5. Implementar el circuito de la figura, y analice su funcionamiento.
Circuito N°5:
Analizando el funcionamiento del circuito vemos que es una sirena electrónica automática, empleado por el circuito integrado LM556 (doble 555) como Astable. Los capacitores electrolíticos en paralelo junto a los demás componentes externos son los responsables de establecer el intervalo de tiempo en las oscilaciones de la sirena; los otros componentes establecen la tonalidad de la sirena (parte osciladora de alta frecuencia del LM556).El transistor TIP31C tiene como función la de dar potencia al altavoz de 8Ohm para que suene la sirena con un volumen moderado y suficiente para aplicaciones menores.
6. El siguiente circuito es un una alarma, en el cual la señal de entrada provoca el disparo de la alarma. Esta seguirá activada aunque la señal de entrada que origino el disparo desaparezca
Circuito N°6:
Para este circuito notamos que al no activar el sensor la alarma esta silenciada (el sensor se activara en 0), una vez activada el sensor por un pequeño pulso la alarma sonara y al activar o desactivar el sensor la alarma no dejara de sonar no importe en qué estado se encuentre.
2. De los manuales del fabricante describa todas las características técnicas de los IC TTL y CMOS astables y monoestables.
IC 555:
CARACTERISTICAS:
Funciona en Modo Astable y Monoestable.
Tiempo ajustable para trabajar por ciclos.
Producción y suministro TTL compatible.
Reemplazo para SE555 y NE555.
Estabilidad de temperatura, mejor que 0.005%/°C
IC 556:
CARACTERISTICAS:
Frecuencia máxima de funcionamiento superior a 500KHz.
Tiempo de microsegundos.
Opera en Astable y Monoestable.
Alta corriente de salida con fuente o sumidero de 200mA.
Ciclo de trabajo regulable.
TTL compatible.
Temperatura de estabilidad de 0.005%/°C.
3. Describa circuitos de aplicación de los circuitos astables y monostables. Aplicaciones de un IC 555:
Tiempo de Precisión.
Generación de pulsos.
Tiempo secuencial.
Generación de Retardo.
Pulso de amplitud modulada.
Generador de rampa lineal
Divisor de Frecuencia.
Contador ascendente descendente de 0-9.
Retardo para alarma.
