Configuración de multivibrador astable y monoestable

Gustavo Hernando Avella Aguirre

11”A

Quevin barrera

Yopal 27 de abril de 2015

Modalidad de electrónica

Institución Educativa Braulio González

INTRODUCCION

Los multivibradores son en realidad osciladores, pero su forma de onda de salida no es una señal senoidal, sino que generan una onda cuadrada.Existen dos clases de multivibradores:

1. De funcionamiento continuo, también llamados libres, recurrentes o astables, mucho más conocidos por éste último nombre, que generan ondas sin la necesidad de más excitación exterior que la propia fuente dealimentación.2. De funcionamiento excitado, que requieren una tensión exterior de disparo o de excitación para salir de unas condiciones estáticas o de reposo.

CIRCUITO INTEGRADO 555. CONFIGURACIÓN COMO MULTIVIBRADOR

MONOESTABLE Y ASTABLE

Todos saben que el 555 es un circuito integrado bastante utilizado y conocido por todos ya que

tiene cientos de aplicaciones. El temporizador 555 es un dispositivo versátil y muy utilizado,

porque puede ser configurado de dos modos distintos, bien como multivibrador monoestable o

como multivibrador astable (ósea como oscilador). Un multivibrador astable no tiene estado

estable y varia, por tanto una y otra vez entre dos estados inestables, sin utilizar un circuito de

disparo externo.

En la siguiente figura se muestra la configuración del integrado.

LM 555 Configuración Astable

El LM555 es un circuito integrado que incorpora dentro de sí dos comparadores de voltaje, un flip

flop, una etapa de salida de corriente, divisor de voltaje resistor y un transistor de descarga.

Dependiendo de como se interconecten estas funciones utilizando componentes externos es

posible conseguir que dicho circuito realiza un gran numero de funciones tales como la del

multivibrador astable la cual desarrollaremos a continuación.

En este diagrama de bloques se indica que la red de resistencias que forman el divisor de voltaje

fija en 1/3 Vcc y 2/3 Vcc los puntos de comparación de los dos comparadores internos. Cuando se

le aplica al Threshold un voltaje mayor a 2/3 Vcc se resetea el flip flop haciendo el voltaje de salida

bajo (0) , haciendo que el transistor de descarga este ON.

En el caso del Trigger, aplicandole un voltaje menor que 1/3 Vcc el comparador cambia de estado,

seteando el flip flop y haciendo que el voltaje de salida sea alto (1). Este voltaje hace que el

transistor de descarga este OFF y sale por el pin #3 (out).

A continuación se reseña la función de cada terminal del circuito integrado:

a) Pin #1: Tierra o terminal común

b) Pin #2: Disparo (Trigger).

c) Pin #3: Salida

d) Pin #4: Preset. Aplicando un voltaje bajo se consigue interrumpir el intervalo temporizador

(timing cycle).

e) Pin #5: Voltaje de control. El voltaje conectado a este terminal varia los valores de referencia,

2/3 Vcc y 1/3 Vcc, de los comparadores del circuito.

f) Pin #6: Umbral (Theshold).

g) Pin #7: Transistor de descarga. Cuando se activa esta transistor hay un paso de baja resistencia

entre las patas 7 y 1.

h) Pin #8: Vcc. Entrada de alimentación de todo el circuito integrado.

En este modo el trigger está conectado con el threshold de manera que el sistema pueda

autodispararse.

El capacitor variará su carga entre 1/3 y 2/3 de Vcc.

El tiempo de carga está determinado por Ra + Rb y el de descarga por Rb.

t1 = 0,693 ( Ra + Rb ) C

t2 = 0,693 Rb C

El duty cycle es:

Rb

D = --------------

Ra + 2Rb

La frecuencia de operación viene dada por:

1,44

f = ----------------------

( Ra + 2Rb ) C

Las resistencias en Ohms y la capacidad en Faradios. La frecuencia se obtiene en Hertz.

Diagrama de tiempos

Se observa en el diagrama que con la variación de la tensión en el capacitor se obtiene la

conmutación de la salida.

Gráfico para el cálculo de Ra, Rb y C

Ahora calcularemos un astable usando el LM 555 para una frecuencia de 1KHz y un ciclo de trabajo

de 40%

1/(t1 + t2) = 1KHz

1/(t1 + t2) = 1/0,001s

t1 + t2 = 1ms

t1 = 60% 1ms = 0,6 ms

t2 = 40% 1ms = 0,4ms

0,4ms = 0,693 x Rb x C

0,4 = 0,693 x Rb x 0,1 uF

0,4ms/(0,693 x 0,1 uF) = Rb = 5K7

0,6ms = 0,693 (Ra+2Rb) x 0,1uF

(0,6ms/(0,693 x 0,1uF)) - Rb = Ra = 2K7

Funcionamiento del multivibrador astable con un 555

Este tipo de funcionamiento del temporizador 555 se caracteriza por una salida con forma de onda cuadrada(o rectangular) continua de ancho predefinido por el diseñador del circuito y que se repite en forma continua.

El esquema de conexión y las formas de onda de entrada y salida del multivibrador astable se muestran en los gráficos más adelante.

La señal de salida tiene un nivel alto por un tiempo T1 y en un nivel bajo un tiempo T2.

Los tiempos de duración, tanto en nivel alto como en nivel bajo, dependen de los valores de las resistores: R1 y R2 y del capacitor C1.

Conexión y onda de salida del multivibrador astable con temporizador 555

- Las tiempos de los estados alto y bajo de la omda de salida se muestran en las siguientes fórmulas:

T1 = 0.693 x (R1+R2) x C1(en segundos)

T2 = 0.693 x R2 x C1(en segundos)

- La frecuencia de oscillación de la onda de salida está dada por la fórmula:

f = 1 / [0.693 x C1 x (R1 + 2 x R2)]

- El período es: T = 1/f

Hay que recordar que el período es el tiempo que dura la señal, desde un punto cualquiera en la forma de onda de la salida hasta que éste se vuelve a repetir. Ver (Tb - Ta), en el gráfico arriba a la derecha.

Funcionamiento del circuito integrado 555 como multivibrador monoestable

Se denomina monoestable a un circuito que permanece estable en un solo estado. “El circuito 555 configurado como monoestable entrega a su salida un solo pulso de ancho establecido por el

diseñador del circuito. La señal de disparo (trigger) debe ser de nivel bajo y de muy corta duración [1]”.

La duración del estado alto de la señal de salida estará determinada por la resistencia R1 y el capacitor C1 a través de la siguiente formula:

Podemos calcular fácilmente R1 y C1 para obtener un pulso de tiempo deseado con la aplicación “NE555 monoestable” que puedes descargar aquí.

IMPLEMENTACIÓN EN EL PROTOBOARD.

En la siguiente figura podemos ver la implementación en el protoboard del CI 555 configurado como monoestable.

Usaremos una resistencia R1 de 38 kilo Ohms, un capacitor electrolítico C1 de 100 microfaradios (16 Volts) y para introducir la señal de disparo o trigger un pulsador S1. El capacitor C2 de 10

picofaradios (0.01 microfaradios) se implementa cuando la patilla 5 (control de voltaje) del CI 555 no se utiliza.

Pasamos a determinar la duración del estado alto de la señal de salida

Por lo que nuestro LED estará encendido aproximadamente 4 segundos por cada pulso en el push button.

El multivibrador monostable entrega a su salida un solo pulso de un ancho establecido por el diseñador (tiempo de duración).

El esquema de conexión y las formas de onda de la entrada y salida se muestran en los siguientes gráficos.

Ver que el tiempo en nivel alto de la salida de multivibrador monostabledepende del resistor R1 y el capacitorC1.

La fórmula para calcular el tiempo de duración (tiempo que la salida esta en nivel alto) es:

T = 1.1 x R1 x C1 (en segundos)

Conexión y onda de salida del multivibrador monostable con temporizador 555

Observar que es necesario que la señal de disparo, sea de nivel bajo y de muy corta duración en el PIN # 2 del circuito integrado para iniciar la señal de salida.