UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRONICA LABORATORIO DE CIRCUITOS DIGITALES LABORATORIO 3 .- Circuitos Schmitt Trigger , puertas de tres estados, buffer inversor con salida en colector abierto, Profesor : Ing. Oscar Casimiro Pariasca ALUM:F!I" #$TI%%& 'I!!( )*%COS ++--/
Timer 555
I. OBJETIVO: +. *nali0ar 1 comprobar el funcionamiento funcionamiento de circuitos l2gicos especiales tales como el el Schmitt Trigger, Trigger, puertas de tres estados, buffer inversor con salida en colector abierto 1 timer.
II.
MATERIALES y EQUIPO :
3 CI. TT!: 4!S 4!S, , 4!S+, 4!S+, 4!S+/ 4!S+/,, 4!S+/ 4!S+/ 2 4!S6 4!S6/4, /4, timer timer 555. 3 7 8iodos 8iodos !8 , %es %esiste istenci ncias as %9+;, %9+;, +; +; < , 4;, 4;, 7 %esiste %esistenci ncias as %9+ %9+ ohm, ohm, = >att? >att? Conden Condensad sadore ores: s: +@F, +@F, +@F, @F, + @F 3 Protob Protoboard oard.. *la *lambre mbre s2lido *A# Bo. 6 difere diferentes ntes colore colores? s? pelad pelador or de alamb alambre? re? alica alicate te de punt puntaa 3 Fuente de ol oltaDe taDe C.C. regulada de 5 oltios? oltios? )ultEmetro.
III.
CUESTIONARIO PREVIO
+.
$n S!"#$$ I%&er$er estG diseHado para operar o cambiar de estado cuando su seHal de entrada pasa por encima de un voltaDe de umbral superior o UTV lEmite, en cu1o caso la salida cambia 1 va !OA, 1 permanecerG en ese estado hasta ue la seHal de entrada cae por debaDo de la 'aDa Te Tensi2n nsi2n $mbral o LT LTV V nivel en cu1o caso la seHal de salida va *!TO. n otras palabras, un Schmitt inversor tiene algJn tipo de !#s$'res#s incorporado en su circuito de conmutaci2n. sta acci2n acci2n de co conmu nmutac taci2n i2n en entre tre un umb umbral ral lEmite superior superior e infer inferior ior proporciona proporciona una OB K OFF seHal de salida mucho mGs limpio 1 mGs rGpido el cambio 1 hace ue el inversor ideales Schmitt para la conmutaci2n de cualuier seHal de entrada lenta subida o lenta caEda 1, como tal, podemos utili0ar un Schmitt desencadenar convertir estas seHales anal2gicas en seHales digitales, como se muestra.
INVERSOR SC(MITT TRIGGER
$na aplicaci2n mu1 Jtil de inversores Schmitt es cuando se utili0an como osciladores o convertidores de onda senoidal a la pla0a para su uso como seHales de reloD de onda cuadrada.
SC(MITT NO PUERT PUERTA A INVERSOR OSCILADOR
l primer circuito muestra una mu1 simple oscilador tipo %C baDa potencia utili0ando un convertidor de Schmitt para generar una forma de onda de salida de onda cuadrada. Inicialmente el condensador C se descargue por completo por lo ue la entrada al inversor es !OA, resultando en una salida invertida ue es LI#L. * medida ue la salida del inversor se realimenta a su entrada 1 el condensador a travMs de la resistencia % del condensador comien0a a cargarse hacia arriba. Cuando la tensi2n de los condensadores de carga alcan0a el lEmite de umbral superior del inversor, el inversor cambia de estado, la salida se convierte en !OA 1 el condensador comien0a a descargarse a travMs de la resistencia hasta ue alcan0a el nivel de umbral mGs baDo fuera el inversor cambia de estado nuevamente. ste alternar por el inversor produce una seHal de salida de onda cuadrada con un ciclo de trabaDo del 66N 1 cu1a frecuencia se da como: 9 /7 K %C. l segundo circuito convierte una entrada de onda sinusoidal o cualuier entrada de oscilaci2n para el casoQ en una salida de onda cuadrada. !a entrada al inversor estG conectado a la uni2n de la red de divisor de potencial ue se utili0a para establecer el punto del circuito de reposo. !os bloues de condensadores de entrada cualuier componente 8C presente en la seHal de entrada ue s2lo permite la seHal de onda sinusoidal pasar. Como esta seHal pasa a los puntos de umbral superior e inferior del convertidor de la salida tambiMn cambia de *!TO a !OA, 1 asE en la producci2n de una forma de onda de salida de onda cuadrada. ste circuito produce un impulso de salida en el flanco ascendente positivo de la forma de onda de entrada, pero mediante la cone
.
l circuito integrado 4+/ consta de / inversores con salida colector abierto mG<. +5Q. !a tabla de la verdad de cada inversor es mu1 sencilla, simplemente invertimos el valor de la entrada. !os inversores son mu1 usados en electr2nica, gracias a ellos podemos adaptar circuitos ue necesitan ser controlados por l2gicas inversas. TambiMn combinando varios uno detrGs de otro podemos generar retardos peueHos, necesarios a veces para acceder a circuitos de forma segura. ste circuito integrado en su versi2n 4!S+/ se vende por unos ,6 uros. Tabla verdad del inversor 4+/ ntrada
Salida
*
R
L
!
! L !a salida de cada puerta l2gica ue contiene el dispositivo, debe ser conectada, mediante una resistencia pull3 up, al positivo de alimentaci2n a modo de carga. s posible controlar salidas con niveles altos de tensi2n. Como eDemplo puede servir el dispositivo integrado SB4+/. Contiene / inversores con una distribuci2n de pines similar al SB4/ 1a estudiado. Sin embargo, la salida a nivel l2gico +, puede llegar a alcan0ar del orden de los +5, siempre ue se conecte la salida a dicha tensi2n mediante la resistencia 1a mencionada. U+5 8C
6.
PUERTAS DE TRES ESTADOS *lgunos dispositivos contienen funciones l2gicas con la posibilidad de ue sus salidas ueden desconectadas elMctricamente respecto al resto del circuito. Se dice ue la salida de esa funci2n estG en estado de alta impedancia &Q. lMctricamente dicha salida estG aislada del resto de la funci2n. l gobierno de ese tercer estado de alta impedancia &Q se reali0a mediante una seHal de entrada adicional ue posee la funci2n l2gica de este tipo de dispositivos. )ediante esta seHal se activa o desactiva dicho estado, haciendo ue la salida de la puerta l2gica presente el nivel l2gico apropiado de salida o bien ue dicha salida uede aislada. !a figura 3 nos muestra el diagrama de cone
APLICACI)N
. *nali0ar el funcionamiento interno del CI. !)555. 8escribir el uso de sus terminales.
l dispositivo 555 es un circuito integrado mu1 estable cu1a funci2n primordial es la de producir pulsos de tempori0aci2n con una gran precisi2n 1 ue, ademGs, puede funcionar como oscilador. Sus caracterEsticas mGs destacables son: Tempori0aci2n desde microsegundos hasta horas. )odos de funcionamiento: • )onoestable. • *stable. • *plicaciones:
Tempori0ador. Oscilador. • 8ivisor de frecuencia. • )odulador de frecuencia. • #enerador de seHales triangulares. • Pasemos ahora a mostrar las especificaciones generales del 555 c 9 disparoQ: •
Es*e#f#+#o%es ,e%er+es e /// V
/Vo$#os
Fre2e%#+ "4#"+ 5As$+6e7
01Vo$#os
0/Vo$#os
No$+s aria con el )fg 1 el diseHo
53VL0 a 3)L0
N#&e e $e%s#8% V 5"e#o7
6.63
/./3
+.3
Bominal
Error e fre2e%#+ 5As$+6e7
W 5N
W 5N
W 5N
Temperatura 5X C
Error e $e"*or#9+#8% 5Mo%oes$+6e7
W +N
W +N
W +N
Temperatura 5X C
M4#"o &+or e R+ : R6
6.3)eg
/.3)eg
+3)eg
V+or ";%#"o e R+
53
53
53
V+or ";%#"o e R6
63
63
63
Rese$ V(
.KY.6
.KY.6
.KY.6
Corr#e%$e e s+#+ 5*#%-37
Wma
Wma
Wma
FUNCIONAMIENTO *ntes de entrar a e
Cada comparador tiene dos entradas de voltaDe donde una es inversora 1 se le asigna el signo 3Q 1 la otra no inversora a la ue se le asigna el signo UQ. *l comparador $+Q se le llama comparador de umbral 1 a $Q comparador de disparo. Por lo tanto si aplica un voltaDe ma1or en la patilla no inversora o de signo positivo ue en la inversora o de signo negativo, la salida del comparador es de un nivel alto 1 si a la patilla no inversora se le aplica un voltaDe menor ue a la patilla inversora la salida del comparador serG de un nivel baDo. !os voltaDes de referencia utili0ados para los comparadores puede variarse al aplicar un voltaDe e
n flip3flop cuando se aplica momentGneo en la entrada S 1 % estG en baDo la salida R es alta 1 si se le aplica un alta a % 1 S esta en baDo la salida R serG baDa, si por alguna ra02n % 1 S estGn en baDo al mismo tiempo se mantiene la condici2n ue e
F2%#o%+"#e%$o
.e-
///
e%
e-
"o.o
por los
+s$+6-e
n la siguiente figura se muestra el tipo de cone
%+, % 1 el condensador se encargaran de controlar el voltaDe de entrada de los comparadores. *ntes de conectar la fuente el voltaDe es cero 1a ue el condensador se encuentra totalmente descargado, en esta condici2n el comparador de umbral aplica un baDo a la entrada % del flip3flop 1 alto a S de tal forma ue R es es baDo 1 el transistor estG apagado 1 el condensador se descarga a travMs de alto al mismo tiempo la salida Q %+ 1 %. Con la fuente de alimentaci2n conectada el condensador C+ comien0a a cargarse hasta alcan0ar las K6 partes del voltaDe de la fuente ccQ haciendo ue el comparador de umbral apliue un alto a la entrada % 1 un baDo en alto el transistor R+ esta encendido haciendo ue el a la entada S por lo ue R estarG en baDa 1 Q condensador comience a descargarse a travMs de la resistencia % 1 el transistor. Cuando el voltaDe en el condensador se hace inferior al voltaDe de disparo o sea +K6 del voltaDe de la fuente el comparador de disparo aplica un alto a S 1 el de umbral un baDo a % la salida vuelve a ser alta 1 se repite el ciclo anterior, haciendo ue se genere el tren de pulsos. O*er+#8%
.e-
///
e%
"o.o
"o%oes$+6-e
n la siguiente figura se muestra la forma de c2mo conectar el 555 en modo monoestable en el cual generara un pulso de una duraci2n determinada 1 calculada previamente, la resistencia %+ 1 %, el condensador R+ 1 el bot2n pulsador S+ se encargaran de controlar el voltaDe aplicado a las entadas de los comparadores 1 a travMs de estos se determina el monto del disparo 1 la duraci2n del mismo.
estG en *l inicio el pulsador se encuentra apagado por lo ue se aplica un baDo a la entrada S del flip3flop, Q alto 1 la salida es baDa? el transistor esta encendido por lo ue descarga el condensador 1 conecta a tierra la entrada del u mb r a l . *l presionar el interruptor la patilla inversora del comparador de disparo recibe un baDo 1 aplica un alto a la entrada S del flip3flop haciendo ue la salida pase a tener un estado alto, al soltar el interruptor la entrada S retorna a su nivel baDo pero la salida se mantiene en alto. *l mismo tiempo el transistor R+ estG apagado 1 el condensador comien0a a cargarse cuando este supera los K6 del voltaDe de alimentaci2n el comparador de umbral aplica un alto a % 1 la salida vuelve a ser baDa, con esto se logr2 ue el estado alto durara por un tiempo determinado.
TERMINALES DEL TEMPORI>ADOR /// Pin +3 Tierra o masa: #round Q Cone
4. 8eterminar en forma analEtica el tiempo de duraci2n del pulso de salida de un CI 555 trabaDando como multivibrador monoestable. Calcular los tiempos de duraci2n del pulso de salida del circuito del e
l "2$#r+or "o%os$+6e entrega a su salida un solo pulso de un ancho establecido por el diseHador tiempo de duraci2nQ. l esuema de cone
Cone
7. Presente los circuitos de simulaci2n de este e
IV. VI. CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES. http:KK>>>.academia.eduK-65///6K)NC6N-68$!O]+]!CT% NC6N-6BIC*]8I#IT*!]IB8IC]'I'!IO#%*FI* http:KK>>>.electronics3tutorials.>sKlogicKlogic].html http:KK>>>.applelogic.orgKfilesK4!S/.pdf http:KKcopro.com.arK!ista]de]los]circuitos]integrados]de]la]4]serie.html http:KKelectronica3teoria1practica.comKcircuito34+/3ttlK http:KK>>>.uv.esKmarinDlKelectroK555.htm https:KKmaneuired45++75.files.>ordpress.comK+K++Ktempori0ador3555.pdf http:KKelectronica3electronics.comKinfoK555K555.html
Semestre 2015-II
Ing. Oscar Casimiro P.
