Informe Laboratorio 2555 Curso Integrador DEFINITIVO Miguel y Cesar (1)

Informe Laboratorio 2, Curso Integrador, Ing. Gabriela Sierra

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Informe Laboratorio 2 (ircuito Inte!rado """# I. Introducción

II. Objetivo General

3iguel Laguado 11411, Cesar (am'rez 114167

El circuito integrado IC 555 se utiliza en una variedad de temporizador  se aplica en la generaci!n de pulsos de oscilaciones. El 555 pued puede e ser ser util utiliz izad ado o para para prop propor orci cion onar ar retardos en el tiempo, como un oscilador,  como como un circ circui uito to inte integr grad ado o flip flip"f "flo lop. p. Su derivador proporciona #asta cuatro circuitos de sincronizaci!n en un solo pa$uete. En el pres presen ente te trab traba%o a%o se anal analiz izar ara a el &E 555 555 amplia ampliamen mente, te, desde desde conoce conocerr la funci! funci!n n de todo su patilla%e, #asta la aplicaci!n de este como modulado ador de anc#o de pulso  posici!n de pulso. La manera en la $ue se presenta es mediante el mont monta% a%e e en un prot protob oboa oard rd de las las dos dos config configura uracio ciones nes establ estableci ecidas das en la gu'a gu'a de apo apoo, o, las las cual cuales es corre orres spond ponden en a una una confi onfigu gura raci ci!n !n com como mono monoes esta tabl ble e &o" &o" (edi (edisp spar arabl able e  otra otra conf config igura uraci ci!n !n como como astabl astable e )oscil )oscilado ador*+ r*+ se tendr tendr como como apoo apoo fotograf'a fotograf'as s tomadas tomadas tanto al monta%e monta%e como a las se-ales generadas en cada uno de los casos con el ob%etivo de facilitar la comp compre rens nsi! i!n n del lect lector or sobr sobre e el anl anlis isis is realizado  a la vez para ser ms didcticos. dems se presenta la construcci!n de dos apli aplica caci cion ones es con con su resp respec ecti tivo vo anl anlis isis is  mate materi rial al de apo apoo+ o+ esta estas s apli aplica caci cion ones es se basa basan n en la gu'a gu'a de apo apoo o  las las cual cuales es corresponder a un modulador de anc#o de pulso  de posici!n de pulso )anteriormente mencionados*. Como omo cons consec ecue uenc ncia ia se espe espera ra #abe #aber r estudiado  analizado ampliamente el circuito integrado &E 555, adems de sus aplicaciones configuraciones. Se espera $ue sea de agrado  de gran auda al lector.

Construi Const ruirr en una prot protobo oboard ard  com compre prende nder r las diferentes configuraciones diferentes configuraciones posibles con el circuito integrado &E 555. III. Objetivos Específicos •

•

•

•

•

•

nalizar  comprender las grficas obtenidas de la configuraci!n del 555 como monoestable &o"(edisparable. E/amin E/aminar ar e interp interpret retar ar las grfic grficas as obtenidas de la configuraci!n del 555 como astable )oscilador*. plicar  estudiar el comportamiento del &E 555 como modulador de anc#o de pulso. (econo (econocer cer el funcio funcionami namient ento o de &E 555 555 como como modu modula lado dorr de anc# anc#o o de pulso. plicar  observar el comportamiento del &E 555 como modulador de posici!n de pulso. (econocer el funcionamiento del &E 555 como modulador de posici!n de pulso.

IV. Planteamiento del Problema

0or medio del siguiente informe se espera realizar un anlisis a las diferentes funciones $ue puede tener el circuito integrado &E555 al realizarse diferentes monta%es sobre este, por lo $ue el problema $ue se plantea para el info inform rme e es sobr sobre e la mane manera ra en la $ue $ue el grup grupo o de trab traba% a%o o pued puede e util utiliz izar ar o de $u $u form forma a apli aplica carr los los cono conoci cimi mien ento tos s $ue $ue se conseguirn con la realizaci!n del laboratorio  el respectivo informe. ebido a $ue el grupo de traba%o nunca #a uti utiliza lizado do un circu ircuiito integ ntegra rado do 555, 555, el desarrollo de la prctica de laboratorio ser


un poco complicada debido a $ue se desconoce totalmente $u tipo de reacci!n se observara en el osciloscopio al #acer funcionar el circuito correspondiente usando un &E555, por lo $ue se investigara de manera profunda acerca de las caracter'sticas ms importantes del circuito integrado 555, adems de sus funciones  aplicaciones $ue sern probadas en el transcurso del laboratorio. La importancia del laboratorio recae en $ue el uso del circuito integrado &E555 es algo imprescindible para un estudiante de Ingenier'a Electr!nica debido a los futuros proectos $ue se realizaran gracias al uso de este, incluendo el proecto $ue se est realizando actualmente, por lo $ue la formulaci!n del problema se realizara con base a las aplicaciones $ue se podrn realizar de a#ora en adelante gracias al aprendiza%e de este tipo de circuito integrado. V. $ormulación del Problema

89u tipo de aplicaciones podr realizar el grupo de traba%o por medio de la asimilaci!n de los datos  funcionamiento del integrado &E555: VI. %arco &eórico ircuito inte!rado """'

El temporizador IC 555 es un circuito integrado )c#ip* $ue se utiliza en una variedad de temporizador  se aplica en la generaci!n de pulsos  de oscilaciones. El 555 puede ser utilizado para proporcionar retardos de tiempo, como un oscilador,  como un circuito integrado flip"flop. Sus derivados proporcionan #asta cuatro circuitos de sincronizaci!n en un solo pa$uete. Introducido en 16;1 por Signetics, el 555 sigue siendo de uso generalizado debido a su

2

facilidad de uso, precio ba%o  la estabilidad. Lo fabrican muc#as empresas en bipolares  tambin en C3
En 16;, >ans Camenzind, un ingeniero nacido en Suiza, $uin despus de terminar su educaci!n secundaria via%! a Estados ?nidos para realizar los estudios de ingenier'a, se tom! un mes de vacaciones de su empleo en Signetics )a#ora 0#illips* para escribir un libro, pero en vez de volver al final de las vacaciones, le pidi! a la compa-'a $ue lo contratase como consultor durante un a-o, para usar los principios del oscilador controlado por tensi!n o @C< en el desarrollo de un circuito integrado temporizador+ esta idea no era del agrado del departamento de ingenier'a de Signetics, pero afortunadamente a rt Aur, el responsable de 3ercadotecnia de la empresa, la idea le entusiasm!  le dio el contrato a Camenzind, $uien despus de seis meses, complet! el dise-o final )los primeros dise-os no #ac'an uso de redes (C para la temporizaci!n  por ello preve'an un circuito integrado de 1B patillas $ue era muc#o ms comple%o  caro* El 555 fue pionero en muc#os aspectos, no solo fue el primer circuito integrado temporizador, tambin fue el primero en venderse desde su salida al mercado a ba%o precio )?S ,;5*, cosa nunca #ec#a #asta entonces por ningDn productor de semiconductores. Cabe acotar $ue por las diferencias entre Camenzind  el departamento de ingenier'a de Signetics, el proecto durmi! durante un a-o antes de ser finalmente producido en masa por Signetics. El temporizador fue introducido en el mercado en el a-o 16;2 por Signetics con el


nombre SE555F&E555  fue llamado H#e IC Hime 3ac#ine )La Máquina del Tiempo en Circuito Integrado *. Este circuito tiene mu diversas aplicaciones,  aun$ue en la actualidad se emplea ms su remozada versi!n C3
=

@oltios, pone la patilla de salida a nivel ba%o. Si por algDn motivo esta patilla no se utiliza #a $ue conectarla a alimentaci!n para evitar $ue el temporizador se reinicie. •

5* Cuando el temporizador se utiliza en el modo de controlador de volta%e, el volta%e en esta patilla puede variar casi desde @cc )en la prctica como @cc "1.; @* #asta casi  @ )apro/. 2 @ menos*. s' es posible modificar los tiempos. 0uede tambin configurarse para, por e%emplo, generar pulsos en rampa.

)escripción de las entradas del tempori*ador """' •

G+) )normalmente la 1* es el polo

negativo de la alimentaci!n, generalmente tierra )masa*. •

•

•

,alida )normalmente la =* $u'

mbral )normalmente la 4* Es una

entrada a un comparador interno $ue se utiliza para poner la salida a nivel ba%o.

)isparo )normalmente la 2* Es

donde se establece el inicio del tiempo de retardo si el 555 es configurado como monoestable. Este proceso de disparo ocurre cuando esta patilla tiene menos de 1F= del volta%e de alimentaci!n. Este pulso debe ser de corta duraci!n, pues si se mantiene ba%o por muc#o tiempo la salida se $uedar en alto #asta $ue la entrada de disparo pase a alto otra vez.

ontrol de voltaje )normalmente la

•

)escar!a )normalmente la ;*

?tilizado para descargar con efectividad el condensador e/terno utilizado por el temporizador para su funcionamiento. •

Voltaje de alimentación (V# )normalmente la 7* es la patilla

donde se conecta el volta%e de alimentaci!n $ue va de B.5 @ #asta 14 @.

veremos el resultado de la operaci!n del temporizador, a sea $ue est conectado como monoestable, astable u otro. Cuando la salida es alta, el volta%e ser el volta%e de alimentaci!n )@cc* menos 1.; @. Esta salida se puede obligar a estar en casi  voltios con la auda de la patilla de reinicio )normalmente la B*. •

-einicio )normalmente la B* Si se

pone a un nivel por deba%o de .;

%ultivibrador astable'


Este tipo de funcionamiento se caracteriza por una salida con forma de onda cuadrada )o rectangular* continua de anc#o predefinido por el dise-ador del circuito. El es$uema de cone/i!n es el $ue se muestra. La se-al de salida tiene un nivel alto por un tiempo t1  un nivel ba%o por un tiempo t2. La duraci!n de estos tiempos dependen de los valores de (1, (2  C, segDn las f!rmulas siguientes

B

fuente de alimentaci!n  la patilla ;+ desde la patilla ; #acia el condensador se coloca un diodo con el nodo apuntando #acia el condensador, despus de esto se coloca un diodo con el ctodo del lado del condensador seguido del resistor (2  este en paralelo con el primer diodo, adems de esto los valores de los resistores (1  (2 tienen $ue ser de la misma magnitud



La frecuencia con $ue la se-al de salida oscila est dada por la f!rmula

%ultivibrador monoestable'

El per'odo es simplemente Hambin decir $ue si lo $ue $ueremos es un generador con frecuencia variable, debemos variar la capacidad del condensador, a $ue si el cambio lo #acemos mediante los resistores (1 Fo (2, tambin cambia el ciclo de traba%o o anc#o de pulso )D* de la se-al de salida segDn la siguiente e/presi!n

>a $ue recordar $ue el per'odo es el tiempo $ue dura la se-al #asta $ue sta se vuelve a repetir )Hb " Ha*. 0ara realizar un ciclo de traba%o igual al 5J se necesita colocar el resistor (1 entre la

En este caso el circuito entrega un solo pulso de un anc#o establecido por el dise-ador. El es$uema de cone/i!n es el $ue se muestra. La f!rmula para calcular el tiempo de duraci!n )tiempo en el $ue la salida est en nivel alto* es

&!tese $ue es necesario $ue la se-al de disparo sea de nivel ba%o  de mu corta duraci!n para iniciar la se-al de salida.


5

"Primer montaje' onfi!uración del """ como %onoestable +o0-edisparable

VII. )esarrollo de la pr/ctica

En el osciloscopio se mostraba lo siguiente

l mover la perilla del osciloscopio muestra lo siguiente 0,e!undo montaje' onfi!uración del """ como 1stable


4

restablecer la figura, por lo $ue no se tienen imgenes al respecto. 0&ercer montaje' 1plicación' %odulador de anco de pulso 3 de posición de pulso

En el osciloscopio se mostro lo siguiente

Se deb'a medir una se-al de =@pp  luego si conectarlo para energizar el circuito.

l mover las perillas del potenci!metro, esta grfica variaba la pro/imidad de cada ciclo  la altura de la misma, pero debido a realizar esa prueba se perdi! la imagen del osciloscopio  resulto imposible volver a


Luego se midi! la se-al de salida

;

ebido a $ue ( deb'a ser de =K, se utilizaron resistencias acomodadas en serie

con un valor igual debido a $ue no se ten'a otro potenci!metro a disposici!n. Hambin se midi! con el osciloscopio la entrada moduladora

El
En el tercer monta%e, al ser un monta%e con resistencia con una se-al constante  una resistencia constante, se usaron los siguientes acomodos en el osciloscopio Time ¿

=0,5 v

Time ¿

=50 µS

Frecuencia=2246 Hz

0uarto montaje' 1plicación4 %odulador de anco de pulso 3 de posición de pulso

Luego se midi! la se-al $ue entraba por la entrada moduladora por medio del pin
En el tercer monta%e, al ser un monta%e con resistencia con una se-al constante  dos resistencias constantes, se usaron los siguientes acomodos en el osciloscopio


Time ¿

=0,5 v

Time ¿

7

1500

=50 µS

1000

Frecuencia=8605 Hz

tH (µs)

500 0

VIII. 1n/lisis de -esultados

0

"Primer montaje' onfi!uración del """ como %onoestable +o0-edisparable

5000

10000

15000

RA(Ω)

5. 3odificando el valor de la resistencia

variable ( )medirla con el mult'metro*  disparando el 555 mediante una se-al de relo% de ba%a frecuencia )unos 1 M>z* introducida en H(IG, construir una grfica en $ue aparezca el tiempo de duraci!n t> de los impulsos de salida frente al valor de la resistencia ( )tomar unos veinte valores  a%ustar para obtener la constante de proporcionalidad del comportamiento lineal esperado*.

2. Comentar el resultado obtenido  e/plicar

el mecanismo de funcionamiento )a partir del es$uema de blo$ues del 555* de su comportamiento como monoestable )analizar los procesos de carga  descarga del condensador C*. -ta' El Circuito 3onoestable funciona como

un disparador. l aplicar un pulso negativo en la pata 2 )trigger* menor a 1F= @cc la salida se pone en estado alto.

-ta' Con la formula

El volta%e a travs del capacitor crece e/ponencialmente en un periodo de t> N 1,1 (  C l final de ese tiempo el volta%e es igual a 2F= @cc.

t H =1,1∗ RA∗C

Con un capacitor cermico 1B -1(6#

t(7s#

-1(6#

t(s#

5 1 15 2 25 = =5 B B5 5

55 11 145 22 2;5 == =75 BB B65 55

55 4 45 ; ;5 7 75 6 65 1

45 44 ;15 ;; 725 77 6=5 66 1B5 11

Grfica correspondiente

Este tipo de circuitos se basa en la carga  descarga del capacitor C. l aplicar un pulso negativo )menor a 1F= @cc* en el terminal 2 )trigger* el flip"flop interno del integrado coloca la salida en estado alto  levanta el cortocircuito a travs del capacitor. En ese momento el capacitor comienza a cargarse e/ponencialmente, durante un periodo igual a tN1,1( C l finalizar ese tiempo el capacitor estar cargado con un valor de 2F= @cc. Entonces el comparador resetea el flip"flop el cual lleva la salida a estado ba%o  descarga el capacitor. Hanto la carga como el l'mite del comparador son ambos directamente proporcional al


volta%e de alimentaci!n, el intervalo de tiempo es independiente de dic#o volta%e urante el ciclo temporizado cuando la salida esta a nivel alto cual$uier aplicaci!n de un pulso negativo en el trigger no tendr efecto sobre el temporizado siempre  cuando el nivel del trigger regrese al nivel alto 1uS antes del fin del tiempo temporizado. Sin embargo el circuito puede ser reseteado durante el ciclo temporizado aplicando un pulso negativo en el terminal de reset. La salida volver a estar a nivel ba%o, #asta $ue se produzca otro pulso sea aplicado al trigger. Cuando la funci!n de reset no se use, es recomendable conectarla a @cc para evitar activaciones en falso. En la operaci!n monoestable el trigger deber! estar en el nivel alto antes del fin del ciclo temporizado. En las grficas obtenidas se puede apreciar una forma mu similar a lo $ue se aprecia normalmente en la grfica de carga de un capacitor, lo diferente de la imagen puede ser causado por cual$uier interferencia producida al energizar el monta%e.O=P 8. 3odificar la frecuencia de relo% en el rango

5Q15M>z  medir el valor de ( cuando el ciclo de traba%o se #ace prcticamente del 1J. Construir una grfica con los datos  razonar su comportamiento. -ta' Con una frecuencia de 6;57 >z  con un

valor de ( de 6,= K se obtuvo la siguiente grfica $ue fue la ms estable, por lo $ue se supuso es el 1J del ciclo de traba%o, a $ue muestra tambin la carga  descarga del capacitor.

6

0,e!undo montaje' onfi!uración del """ como 1stable 5. 3edir el periodo, H  el tiempo de alta t>,

de la se-al de salida para distintos valores de (  ( )primero de%ar una de ellas fi%a  modificar la otra para construir una grfica, despus #acer lo mismo para la otra, medir unos veinte valores para cada grfica*.
&(7s#

-;(6#

&(7s#

2 5 7 11 1B 1; 2 2= 24 26

;27 ;; 712 75B 764 6=7 67 122 14B 114

=2 =5 =7 B1 BB B; 5 5= 54 56

11B7 116 12=2 12;B 1=14 1=57 1B 1BB2 1B7B 1524

&abla 2 dejando -; fijo en 59:6 -;(6#

&(7s#

-;(6#

&(7s#

2 5 7 11 1B

1B1B 1B=5 1B54 1B;; 1B67

=2 =5 =7 B1 BB

142B 14B5 1444 147; 1;7


1;

1516

B;

1;26

2

1

15B

5

1;5


2=

1541

5=

1;;1

24

11

1572

54

1;62


26

14=

56

171=

12

m 1=

1526 − 728 5900 − 200

=

0,14

0Gr/fica tabla 5 m 2=

1800

1813 − 1414 5900 − 200

=

0,07

1600

La relaci!n $ue #a entre las pendientes de ambas grficas es $ue la primera pendiente )cuando ( era un valor fi%o* es el doble $ue la segunda pendiente.

1400 1200 1000

tH (µs)

800

2. Calcular, con algunos de los valores a

600 400 200 0 0

2000 4000 6000 8000

medidos, el ciclo de traba%o )J del tiempo en $ue la se-al de salida es LH* de la se-al de salida del 555 configurado como oscilador, compararlo con el valor te!rico $ue se obtendr'a para los valores de (   (.

RB(Ω)

-ta' 0or medio de la formula

( )=

CT

0Gr/fica tabla 2

t H t H + t L

=

RA + RB

RA + 2 RB

2000

?sando los valores de cuando

1800 1600

•

1400 1200

tH (µs)

•

1000 800 600 400 200 0 0

2 valores de cuando ( es estable  ( varia 2 valores de cuando ( es estable  (a var'a

-1 (6#

-; (6#

& (<#

1 1 2 56

2 56 1 1

,67 ,;2 ,5 ,41

2000 4000 6000 8000

RA (Ω)

8. E/plicar, a partir del es$uema de blo$ues

del 555, el funcionamiento del temporizador como oscilador )analizar los procesos de carga  descarga del condensador C* -ta'

0Operaciones de la pendiente


1=

2. ibu%ar la forma de onda de la entrada

En este modo se genera se-al cuadrada oscilante de

moduladora  la de salida. E/plicar el resultado obtenido. -ta'

una La forma de onda de la salida )0in =
frecuencia A N 1FH N 1.BB F OC)(aR2(b*P La se-al 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 f!rmulas Salida a nivel alto H1 N .46=)(aR(b*C Salida a nivel ba%o H2 N .46=(bC

La forma de onda de la entrada moduladora )0in5*, es mu similar a la del funcionamiento monoestable del primer monta%e con unas interferencias, pero aun as' sigue siendo una se-al cuadrada a pesar de alimentarse con una senoidal.

Este comportamiento tambin es llamado como stable. OBP 0&ercer montaje' 1plicación' %odulador de anco de pulso 3 de posición de pulso 5. 8En $u modo de operaci!n se encuentra

el 555  por $u:

0uarto montaje' 1plicación4 %odulador de anco de pulso 3 de posición de pulso

-ta' SegDn el comportamiento presentado

5. 8En $u modo de operaci!n se encuentra

por la figura debido a $ue la se-al @cc se mantiene en un nivel alto  estable durante el periodo #allado t>., adems de las similitudes con lo $ue respecta a la figura mostrada por el osciloscopio a la $ue se mostro con el primer monta%e a $ue solo se diferencian por ciertas interferencias de la grfica cuando se est mostrando la entrada moduladora, la operaci!n de este es monoestable.

el 555  por $u: -ta'

Homando en cuenta el diagrama circuital usado en esta aplicaci!n con el utilizado en el segundo monta%e, adems de la similitud entre las grficas  su comportamiento, se dice $ue la operaci!n del 555 en este monta%e es TstableU.


 diferencia del monta%e anterior, solo se tomo en cuenta la salida por medio del pin
moduladora  la de salida. E/plicar el resultado obtenido. -ta'

1B

Las aplicaciones $ue se pueden realizar gracias al uso del integrado &E555 son un temporizador, oscilador, divisor de frecuencia, modulador de frecuencia  generador de se-ales triangulares, pero por medio del informe se realizaron solamente las aplicaciones de oscilador  de modulador de frecuencia, por lo $ue se pueden utilizar esos conocimientos para aplicarse en la creaci!n de diversos proectos.

=. -eferencias ;iblio!r/ficas

La forma de onda obtenida es una onda cuadrada, lo $ue no concuerda al energizarse con una se-al triangular, aun$ue puede obtener esa forma en ciertas condiciones,  lo $ue muestra es un comportamiento de un temporizador como oscilador.

>5? ViMipedia la enciclopedia libre, 0gina

Veb, Circuito Integrado 555 #ttpFFes.WiMipedia.orgFWiMiFCircuitoXintegrado X555 >2? atas#eet catalog, pgina Web, &E555 ht t p: / / www. d at as hee t c at al og. c om/ dat as hee t s _pdf /

I=. onclusiones

N/ E/ 5 / 5 / NE5 55 . s h t ml

En el transcurso de la prctica de laboratorio se realizaron B monta%es para aprender sobre las caracter'sticas  funcionamientos del circuito integrado &E555, en donde los dos primeros monta%es se conoc'a sobre la funci!n $ue cumpl'a el circuito al acomodarlo de cierta manera, mientras $ue en los Dltimos dos se deb'a diferenciar la funci!n $ue estaba cumpliendo el &E555 al acomodarlo con valores constantes, a $ue los primeros monta%es usaban resistencias variables.

>8? Yona Hecno, 0gina Veb, (ecursos de

El condensador adicional $ue se utilizaba en cada monta%e tenia la funci!n de disminuir el ruido provocado por el circuito, pero al utilizarse a no sonaba ruido alguno, por lo $ue el ruido sin el capacitor a era lo suficientemente ba%o.

electr!nica #ttpFFWWW.zonatecno.netFElectronicaF(ecurso sFCircuito"3onoestable"con"el"555.#tml >@??v,

0gina Veb, Electr!nica, #ttpFFWWW.uv.esFmarin%lFelectroF555.#tm

555

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