PRE INFORME
1. Describir el concepto de circuito multivibrador astable, analice su funcionamiento y mencione los parámetros característicos de los pulsos y analizar los circuitos utilizados multivibradores astables.
MULTIVIBRADOR ASTABLE: Un multivibrador astable es un oscilador de relajación; su frecuencia de salida depende de la carga y descarga de condensadores. No tiene ningún estado estable, lo que significa que que posee dos estados "cuasi-estables" entre los que conmuta, permaneciendo en cada uno de ellos un tiempo determinado. La frecuencia de conmutación depende, en general, de la carga y descarga de condensadores. Entre sus múltiples aplicaciones se cuentan la generación de ondas pe riódicas (generador de reloj) y de trenes de impulsos.
FUNCIONAMIENTO:
Al aplicar la la tensión de de alimentación alimentación (Vcc), los dos transistores iniciaran la conducción, ya que sus bases reciben un potencial positivo a través de las resistencias R-2 y R-3, pero como los transistores no serán exactamente idénticos, por el propio proceso de fabricación y el grado de impurezas del material semiconductor, uno conducirá antes o más rápido que el otro. Supongamos que es TR-1 el que conduce primero. En estas condiciones el voltaje en su colector estará próximo a 0 voltios, por lo que el C-1 comenzará a cargarse a través de R-2. Cuando el voltaje en C-1 alcance los 0,6 V, TR-2 comenzará a conducir, pasando la salida a nivel bajo (tensión próxima a 0V). C-1, que se había cargado vía R-2 y unión
base-emisor de TR-2, se descargará ahora provocando el bloqueo de TR-1. C-2 comienza a cargarse vía R-3 y al alcanzar la tensión de 0,6 V provocará nuevamente la conducción de TR-1, la descarga de C-1, el bloqueo de TR-2 y el pase a nivel alto (tensión próxima a Vcc (+) de la salida Y). A partir de aquí la secuencia se repite indefinidamente, dependiendo los tiempos de conducción y bloqueo de cada transistor de las relaciones R-2/C-1 y R-3/C-2. Estos tiempos no son necesariamente iguales, por lo que pueden obtenerse distintos ciclos de trabajo actuando sobre los valores de dichos componentes.
2. Describir el concepto de circuito multivibrador monostable, analice su funcionamiento y describa los tipos de monostables y sus características, asi como los circuitos monostables.
3. De los manuales técnicos obtener las características de los IC 555, 556, 7555, 74121, 74122, 741º23, 74221, CD 4047B; que realizan la función de multivibradores, analice su tabla de verdad y funcionamiento.
IC 555: Funcionamiento:
4.¿Cual es la diferencia entre un astable y monoestable?; así como la diferencia entre un monoestable redisparable y no redisparable; muestre circuitos prácticos paraexplicarlos. a) La diferencia entre un Astable es que este es un multivibrador que no tiene ningún estado estable, lo que significa que posee dos estados "quasi-estables" entre los que conmuta, permaneciendo en cada uno de ellos un tiempo determinado. La frecuencia de conmutación depende, en general, de la carga y descarga de condensadore;mientras que, el Monoestable es un circuito multivibrador que realiza una función secuencial consistente en que al recibir una excitación exterior, cambia de estado y se mantiene en él durante un periodo que viene determinado por una constante de tiempo. Transcurrido dicho periodo de tiempo, la salida del monoestable vuelve a su estado original. Por tanto, tiene un estado estable (de aquí su nombre) y un estado casi estable. b) En cuanto a la diferencia entre un monoestable redisparable y no redisparable, es que el monoestable no redisparable son aquellos monoestable que comienza su temporización ( Tw ) una vez sea activada su entrada de disparo y su salida se encuentra en su estado estable. En la figura N°1 se muestra la salida de un circuito monoestable no redisparable con la entrada de disparo activa por flanco de subida y el estado estable de la salida es el cero lógico.
Figura N°1 En cambio los monoestables redisparable
son aquellos monoestable que comienza su
temporización ( Tw ) cada vez que se active su entrada de disparo, sin importar si la salida se encuentra en su estado estable ó inestable. En la figura N°2 se muestra la salida de un circuito monoestable redisparable disparado por flanco de subida y el estado estable en la salida es el cero lógico
Figura N°2
5. Analice el funcionamiento del cristal de cuarzo; investigar sus características, ventajas y desventajas. Analice circuitos prácticos generadores de pulsos con cristal de cuarzo. El cristal de cuarzo es utilizado como componente de control de la frecuencia de circuitos osciladores convirtiendo las vibraciones mecánicas en voltajes eléctricos a una frecuencia específica. Esto ocurre debido al efecto "piezoeléctrico". La piezo-electricidad es electricidad creada por una presión mecánica. En un material piezoeléctrico, al aplicar una presión mecánica sobre un eje, dará como consecuencia la creación de una carga eléctrica a lo largo de un eje ubicado en un ángulo recto respecto al de la aplicación de la presión mecánica. En algunos materiales, se encuentra que aplicando un campo eléctrico según un eje, produce una deformación mecánica según otro eje ubicado a un ángulo recto respecto al primero. Por las propiedades mecánicas, eléctricas, y químicas, el cuarzo es el material más apropiado para fabricar dispositivos con frecuencia bien controlada. La siguiente figura muestra la ubicación de e lementos específicos dentro de una piedra de cuarzo
Esta extraña propiedad llamada Piezoelectricidad, que consiste en que si se somete a una presión mecánica, se comprime algo y se carga de electricidad y viceversa, si se cargas de electricidad, se expande algo y genera una fuerza mecánica. Si se hace un condensador (dos placas conductoras situadas frente a frente) utilizando como dieléctrico (lo que queda en medio de las placas) una lámina de cuarzo, al cargar dicho condensador el cuarzo se deforma, y al retirar la carga vuelve a su estado primitivo y devuelve la carga. Esto repetido es una oscilación eléctrica por parte del condensador y mecánica por parte del cuarzo. La frecuencia a la que se produce depende de sus dimensiones y la actividad propia del cristal, que como son muy constantes resulta muy estable. Esta es su principal característica frente a otros osciladores: La Estabilidad. Para hacer que el cristal y sus placas oscilen, hay que suministrarle energía, como si fuera un
péndulo al que hay que dar un ligero empujón después de cada batida. Esto se consigue disponiendo el cristal de cuarzo formando parte de la realimentación de un amplificador
Circuito Eléctrico Equivalente
El circuito eléctrico equivalente que se muestra a continuación es un esquema del cristal de cuarzo trabajando a una determinada frecuencia de resonancia. El capacitor Co o capacdad en paralelo , representa en total la capacidad entre los electrodos del cristal más la capacidad de la carcaza y sus terminales. R1,C1 y L1 conforman la rama principal del cristal y se conocen como componentes o parámetros motional donde:
L1 representa la masa vibrante del cristal, C1 representa la elasticidad del cuarzo y R1 representa las pérdidas que ocurren de ntro del cristal.
Circuitos Generadores de pulsos (Osciladores) Circuitos Osciladores Serie
Un circuito básico oscilador resonante serie, utiliza un cristal que está diseñado para oscilar en su frecuencia resonante serie natural. En éste circuito no hay capacitores en la realimentación Los circuitos resonantes serie son usados por la baja cantidad de componentes que se utilizan, pero estos circuitos pueden tener componentes parásitos que intervienen en la realimentación. y en el caso que el cristal deje de funcionar oscilarán a una frecuencia impredecible. El esquema del circuito oscilador serie es:
De la figura del circuito básico del oscilador resonante serie se ve que no existen componentes
para ajustar la frecuencia de oscilación. R1 es utilizado para polarizar el inversor en su región lineal de operación y además provee realimentación negativa al inversor. C1 es un capacitor de acople para bloquear la componente de continua. R2 está para controlar la potencia que se entrega al cristal, limitando la corriente a través de él.
Circuitos Osciladores Paralelo
Un circuitos oscilador paralelo utiliza un cristal que está diseñado para operar con un valor específico de capacidad de carga. Esto resultará en un cristal que tendrá una frecuencia mayor que la frecuencia resonante serie, pero menor que la verdadera frecuencia resonante paralelo. Un circuito básico se muestra a continuación.
Este circuito utiliza un inversor simple para hacer el oscilador, donde R1 y R2 cumplen las mismas funciones que en el circuito del oscilador resonante serie, con dos capacitores en la realimentación, que componen la capacidad de carga y en conjunto con el cristal darán lugar a la frecuencia a la cual oscilará el circuito. O sea que ajustes en los capacitores de carga, darán lugar a una variación pequeña en la frecuencia de oscilación, permitiendo un ajuste fino de la misma. El cristal es resonante paralelo, especificado para trabajar con una deteminada capacidad de carga a la frecuencia deseada y con la tolerancia y estabilidad deseadas. La capacidad de carga para el cristal en este circuito puede ser calculada con la siguiente fórmula:
donde para inversores de las familias lógicas CMOS de alta velocidad:
Cs es la capacidad parásita del circuito y normalmente se estima entre 3pf a 1 0pf. R1 es del orden de 8.2 MOhm a 10 MOhm R2 es del orden de 470 Ohm a 2200 Ohm
6. Describir las características de los multivibradores CMOS, ¿cuáles son sus ventajas y desventajas?. MULTIVIBRADORES DE CMOS Las compuertas CMOS pueden ser útiles para muchas aplicaciones dadas su alta impedancia de entrada, su bajo consumo de potencia, alta velocidad, bajo costo y su excursión de salida desde ambos extremos de la fuente de alimentación (“rail to rail”) VENTAJAS
DESVENTAJAS
Bajo consumo de potencia estática, gracias a la alta impedancia de entrada de los transistores de tipo MOSFET y a que, en estado de reposo, un circuito CMOS sólo experimentará corrientes parásitas. Esto es debido a que en ninguno de los dos estados lógicos existe un camino directo entre la fuente de alimentación y el terminal de tierra, o lo que es lo mismo, uno de los dos transistores que forman el inversor CMOS básico se encuentra en la región de corte en estado estacionario.
Debido al carácter capacitivo de los transistores MOSFET, y al hecho de que estos son empleados por duplicado en parejas nMOS-pMOS, la velocidad de los circuitos CMOS es comparativamente menor que la de otras familias lógicas.
Gracias a su carácter regenerativo, los circuitos CMOS son robustos frente a ruido o degradación de señal debido a la impedancia del metal de interconexión.
Son vulnerables a latch-up: Consiste en la existencia de un tiristor parásito en la estructura CMOS que 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 baja resistencia a la corriente de alimentación que acarrea la destrucción del dispositivo. Siguiendo las técnicas de diseño adecuadas este riesgo es prácticamente nulo. Generalmente es suficiente con espaciar contactos de sustrato y pozos de difusión con suficiente regularidad, para asegurarse de que está sólidamente conectado a masa o alimentación.
Según se va reduciendo el tamaño de los transistores, las corrientes parásitas empiezan a ser comparables a las corrientes dinámicas (debidas a la conmutación de los dispositivos).
Los circuitos CMOS son sencillos de diseñar.
La tecnología de fabricación está muy desarrollada, y es posible conseguir densidades de integración muy altas a un precio mucho menor que otras tecnologías
