Universidad Nacional Mayor de San Marcos La Decana de América
Facultad de Ingeniería Electrónica y Eléctrica
EAP: 19.1 Ingeniería Electrónica Curso: Laboratorio de Circuitos Digitales II Tema: Circuitos Temporizadores Tipo de Informe: Previo Profesor: Ing. Oscar Casimiro Pariasca Alumna: Romero Diaz, Bianca Elizabeth
Código: 14190145
Fecha: 16/04/2017
CUESTIONARIO PREVIO
1. Analizar el funcionamiento interno del CI. LM555. Describir el uso de sus terminales. Consta de dos comparadores de voltaje (U1 y U2), un flip-flop (U3), un amplificador de corriente o buffer (U4) y un transistor de descarga (Q1). En el caso de las resistencias que aparecen en el dibujo sirven como divisores de tensión (Ra, Rb y Rc).
Cada comparador tiene dos entradas de voltaje donde una es inversora y se le asigna el signo (-) y la otra no inversora a la que se le asigna el signo (+). Al comparador (U1) se le llama comparador de umbral y a (U2) comparador de disparo. Por lo tanto si aplica un voltaje mayor en la patilla no inversora o de signo positivo que en la inversora o de signo negativo, la salida del comparador es de un nivel alto y si a la patilla no inversora se le aplica un voltaje menor que a la patilla inversora la salida del comparador será de un nivel bajo. Los voltajes de referencia utilizados para los comparadores puede variarse al aplicar un voltaje externo a la patilla 5 de lo contrario se recomienda conectarlo a tierra a través de un condensador. En flip-flop cuando se aplica momentáneo en la entrada S y R está en bajo la salida Q es alta y si se le aplica un alta a R y S esta en bajo la salida Q será baja, si por alguna razón R y S están en bajo al mismo
tiempo se mantiene la condición que existió previamente pero si las dos son altas es un valor que no se puede determinar. Terminales del CI:
• GND (normalmente la 1): es el polo negativo de la alimentación, llamado tierra. • Disparo (normalmente la 2): Es en esta patilla, es el inicio del tiempo de retardo, si el 555 se modifica como monostable. El pin va por bajo del nivel de 1/3 del voltaje de alimentación. Suele ser de corta duración, hasta que la entrada de disparo pase a alto otra vez. • Salida (normalmente la 3): se ve el resultado de la operación del temporizador, ya sea conectado como monostable, astable u otro. Cuando la salida es alta, el voltaje será la alimentación en 1.7 Voltios. Esto obliga a estar en casi 0 voltios con la la patilla de reset. (normalmente la 4). • Reset (normalmente la 4): Si se pone a un nivel bajo de 0.7 Voltios, tiene que poner la patilla de salida a nivel bajo. Si esta patilla no se utiliza hay que conectarla a Vcc para evitar que el 555 se "resetee". • Control de voltaje (normalmente la 5): Cuando el temporizador este en modo de controlador de voltaje, el voltaje en esta patilla puede variar casi desde Vcc. Así es posible modifica los tiempos de salida en alto o bajo. El control de voltaje de unos 45 y un 90 % de Vcc en monostable. causará la frecuencia original en frecuencia (FM). Si esta patilla no se
utiliza, se recomienda ponerle un condensador de 0.01μF para evitar las interferencias. • Umbral (normalmente la 6): Es una entrada a un comparador interno de 555 y se utiliza para poner la salida a nivel bajo. • Descarga (normalmente la 7): Utilizado para descargar el condensador externo utilizado por el temporizador para su funcionamiento. • V+ (normalmente la 8): También llamado Vcc, alimentación, es el pin donde se conecta el voltaje de alimentación de 4.5 voltios hasta 18 voltios. Hay versiones que llegan hasta 18 Voltios. 2. Explicar los tres estados posibles de un temporizador 555 (alto, bajo y memoria). ¿Cómo están controlados por los terminales de disparo y de umbral? El 555 tiene dos posibles estados de operación, y uno de “memoria”. Estos los definen tanto la entrada de disparo, terminal 2, como la de umbral, terminal 6. La entrada de disparo se compara con un voltaje de umbral inferior 1/3 VCC. La entrada de umbral se compara con un voltaje de umbral superior por medio del comparador 2 con 2/3 VCC. Funcionaría como el flip-flop. Los tres estados posibles del temporizador 555 se pueden resumir a 2 que son los estados de multivibrador astable y multivibrador monoestable.
Multivibrador Astable
Este tipo de funcionamiento se caracteriza por una salida con forma de onda cuadrada (o rectangular) continua de ancho predefinido por el diseñador del circuito. El esquema de conexión es el que se muestra. La señal de salida tiene un nivel alto por un tiempo t1 y un nivel bajo por un tiempo t2. La duración de estos tiempos depende de los valores de R1, R2 y C, según las fórmulas siguientes: [segundos] y [segundos] La frecuencia con que la señal de salida oscila está dada por la fórmula:
el período es simplemente:
También decir que si lo que queremos es un generador con frecuencia variable, debemos variar la capacidad de condensador, ya que si el cambio lo hacemos mediante los resistores R1 y/o R2,
también cambia el ciclo de trabajo o ancho de pulso (D) de la señal de salida según la siguiente expresión:
Hay que recordar que el período es el tiempo que dura la señal hasta que ésta se vuelve a repetir (Tb - Ta). Para realizar un ciclo de trabajo igual al 50% se necesita colocar el resistor R1 entre la fuente de alimentación y la terminal 7; desde la terminal 7 hacia el condensador se coloca un diodo con el ánodo apuntando hacia el condensador, después de esto se coloca un diodo con el cátodo del lado del condensador seguido del resistor R2 y este conjunto de diodo y resistor en paralelo con el primer diodo, además de esto los valores de los resistores R1 y R2 tienen que ser de la misma magnitud. Multivibrador monoestable
En este caso el circuito entrega a su salida un solo pulso de un ancho establecido por el diseñador. El esquema de conexión es el que se muestra. La fórmula para calcular el tiempo de duración (tiempo en el que la salida está en nivel alto) es: [segundos]
[segundos] Nótese que es necesario que la señal de disparo, en la terminal #2 del 555, sea de nivel bajo y de muy corta duración para iniciar la señal de salida. 3. Determinar en forma analítica la frecuencia de la señal de salida de un CI 555 trabajando como multivibrador astable. ¿Cómo se calcula el Ciclo de Trabajo?. Calcular los tiempos en alto y bajo de la señal de salida del circuito del experimento. Cuál es la frecuencia de salida?
Las formulas para calcular los tiempos Th , Tl y Tt son: Th = 0.693 X C1 X (R1 + R2) Th = 0.693 X .00001 X (1000 + 150,000) = 0.693 X .00001 X 151000 = 1.042 seg Tl = 0.693 X C1 X R2 = 0.693 X .00001 X 150,000 = 1.035 seg El Tiempo Total es: Tt = Th + Tl = 2.077 seg Ahora caculamos la frecuencia: F = 1/Tt = 0.5 Hertz (Hz) o ciclos por segundo. El Ciclo de Trabajo (Duty Cycle) es la razón del tiempo en ON al tiempo total: D.C = 1/2 o 50% (50% ON y 50% OFF) 4. Determinar en forma analítica el tiempo de duración del pulso de salida de un CI 555 trabajando como multivibrador monoestable. Calcular los tiempos de duración del pulso de salida del circuito del experimento. Cálculo para el Tiempo – ON (T) : T = 1.1 X R1 X C1 T = 1.1 X 100,000 X .000025 = 2.75 Segundos 5. Explicar el uso y aplicaciones del CI 74LS121, 74LS122 y 74LS123 como multivibrador astable y/o monoestable. Mostrar la dependencia del ancho de salida en función de los valores de la resistencia y del condensador externos.
El diagrama lógico, su tabla de verdad y las formas de onda de entrada y salida del 74121 se muestran en la figura. Las entradas para el 74121 son: A1, A2 y B, siendo entradas de disparo las A para un Monoestable, apareciendo en la entrada T una compuerta AND. FUNCIONAMIENTO : Si B se mantiene en un nivel ALTO (1), y una transición negativa en A1 y A2 disparará el circuito como se aprecia en la gráfica de señales (disparo negativo). Esto corresponde a las dos combinaciones inferiores de la tabla de verdad, que se indica en la figura. Si las entradas A1 y A2, ambas se mantienen en un nivel BAJO (0) con una transición positiva en B, se disparará el circuito como se aprecia en la gráfica (disparo positivo). Esto corresponde a las dos combinaciones superiores de la tabla de verdad. Una ecuación lógica para la entrada de disparo, será la siguiente: T = (A1 + A2) x B x Q. Cabe hacer notar que para que T sea de nivel ALTO (1), tanto A1 como A2 deben ser ALTOS (1), mientras que en la entrada de la compuerta, tanto A1 como A2 presentan un nivel BAJO (0). Como Q es de nivel BAJO (0) durante el ciclo de sincronización (estado inestable), no es posible que ocurra una transición en T durante ese tiempo.
Analizando la ecuación lógica para un T=0 o nivel BAJO será cuando Q = 0.
En otras disparado conmutar disparado
palabras, una vez que el circuito Monoestable haya sido para su ESTADO casi ESTABLE, el circuito debe pedir tiempo o devuelta para su estado estable, antes de poder ser nuevamente.
De esta forma, este circuito NO ES REDISPARABLE. El largo del pulso de salida Q se establece de acuerdo con los valores de la resistencia y el condensador de sincronismo, con la siguiente ecuación: t = 0,693 x R x C (S) MONOESTABLE REDISPARABLE 74123:
Para este circuito la lógica de entrada es mas simple que para el caso del 74121. Es un chip de 16 pines con dos circuitos iguales dentro de el, las entradas son: A , B y R , su salidas siguen siendo Q y Q . Su circuito, su tabla de verdad y sus formas de onda se muestran en la siguiente figura.
La primera combinación de la tabla de verdad muestra que el circuito se dispara si R y B presentan un nivel alto (1) y ocurre también una transición de bajo para alto en A. La segunda combinación dice que el circuito se dispara siempre y cuando la entrada A presente un nivel bajo (0), la entrada R un nivel alto y la entrada B presente una transición de bajo a alto. La tercera combinación de la tabla de verdad muestra que si A tiene un nivel bajo (0), B un nivel alto (1), mientras que la transición en R se encuentra de bajo a alto, el circuito también se disparará .
Las dos ultimas combinaciones de la tabla de verdad muestran la desactivación directa del circuito, independientemente de los niveles alto o bajo que asuman las entradas A y B, y siempre que la entrada R presente un nivel bajo ( 0 ) o tenga una transición de alto a bajo . La ecuación lógica para la entrada de disparo puede ser expresada como: T = A x B x R (S)
Al observar la ecuación, se puede apreciar que no existe en ella la salida Q, lo cual significa que este circuito se disparará cada vez que exista una transición de bajo a alto en T. 7. Calcular y dibujar el circuito de un multivibrador monoestable que genere un pulso de salida con un tiempo de duración de 1 segundo y 10 segundos. Es posible utilizar el mismo esquema planteado en la parte experimental. Solo se cambiaría el valor de C. Cálculo para el Tiempo – ON (T) : T = 1.1 X R1 X C1 Para un T = 1seg C1=10uF Para un T = 10seg C1=100uF 8. Analizar y simular los circuitos de la parte experimental. Envíe los circuitos de simulación. 9.- Analizar el funcionamiento interno del CI LM556. Describir el uso de sus terminales. El circuito integrado LM556 es una versión doble del popular LM555.
Contiene dos LM555 completos en su interior, con la totalidad de los pines accesibles desde el exterior, compartiendo ambos únicamente los correspondientes a la alimentación, tal como puede verse en la figura correspondiente.
