El CI 555 es un circuito integrado popular que puede funcionar como generador de impulsos o temporizador. Está compuesto de dos comparadores de tensión, un biestable SR, un transistor de descarga y una etapa de salida. El circuito produce señales de control mediante las entradas de umbral, disparo y reset para controlar la salida.
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555 Flipflop
1. A. Hermosa
El circuito integrado 555
A2.1 Introducción
El CI 555 es un circuito muy popular dada su versatilidad como
generador de señales. Mediante unos pocos componentes externos, permite
eficaces aplicaciones, básicamente, como generador de impulsos (clock) y
como monoestable (temporizador).
Puede funcionar con una tensión de alimentación entre unos 4,5 y 18 V y
tiene una alta cargabilidad de salida (puede proporcionar una corriente de
200 mA). Asimismo, es muy estable térmicamente y bastante inmune a las
variaciones de la tensión de alimentación.
En su versión clásica aparece en un encapsulado DIL de 8 patillas, de
tecnología bipolar. Posteriormente apareció el modelo 556, en formato de DIL
de 14 patillas, que contiene dos circuitos 555 idénticos.
Existe también en tecnología CMOS (por ejemplo, el TLC555, de Texas
Instruments ).
En su versión clásica, tecnología bipolar, la corriente típica de consumo (ICC)
es de unos 3 mA (para VCC = 5 V). En tecnología CMOS el consumo es de
sólo unos 100 µA (VDD = 5 V), aunque en contrapartida tiene menos
cargabilidad de salida (además de otras diferencias respecto a la versión
bipolar, que puede ser necesario tener en cuenta en ciertas aplicaciones).
A2.2 Estructura interna
En la figura A2.1 se muestra su estructura interna y del patillaje del CI
en su versión más popular (DIL de 8 patillas).
La estructura interna del 555 se basa en dos comparadores de tensión, un
biestable SR activado por niveles, un transistor de descarga y la etapa de
salida (buffer).
2. A. Hermosa
Un divisor resistivo, compuesto por las tres resistencias R (de 5 KΩ), produce
dos tensiones de referencia:
V1 = 1/3 Vcc
V2 = 2/3 Vcc
Constituyen las tensiones de comparación de los comparadores. Los dos
comparadores controlan el estado del biestable SR y en consecuencia el
estado de la salida (patilla 3).
+ VCC
8
R
Umbral
Control
6
5
V2
R
Disparo
Comparador 2
2
Buffer
R
Salida
Biestable
Comparador 1
CL Q
S
V1
3
Q
R
Descarga
7
1
4
GND
Reset
a)
GND
1
Disparo
2
Salida
3
Reset
4
8
7
Descarga
6
Umbral
5
555
+ VCC
Control
b)
Figura A2.1. a) Estructura interna del 555. b) Formato de encapsulado más popular.
3. A. Hermosa
Asimismo, el biestable actúa sobre un transistor NPN de salida cuya
saturación permite la descarga de un condensador exterior.
El circuito de salida, buffer, es controlado por el biestable y se pueden
obtener 200 mA.
A2.2.1 Señales de control
El control del circuito se realiza mediante las entradas umbral y disparo.
Tensión umbral (patilla 6):
La patilla umbral es la entrada no inversora del comparador 2. En la otra
entrada del comparador, la inversora, se encuentra la tensión de referencia
V2 = 2/3 Vcc. Cuando la tensión en la entrada umbral (patilla 6) es superior a
2/3 VCC, la salida del comparador activa la entrada R del biestable y en
consecuencia la salida Q pasa a nivel bajo y la Q a nivel alto; esto hace que
la salida (patilla 3) se ponga a potencial de masa (0 V) y, a la vez, se sature
el transistor de descarga (con lo cual la patilla 7 también se pone a potencial
de masa).
Así, pues:
Tensión umbral >
2
VCC
3
⇒
Patilla 3 (Salida) = 0 V
Patilla 7(Descarga) = 0 V
Tensión de disparo (patilla 2):
Esta entrada constituye la entrada inversora del comparador 1. En la otra
entrada del comparador se encuentra la tensión de referencia V1 = 1/3 Vcc.
Cuando la tensión en la patilla 2 desciende por debajo de 1/3 de Vcc , el
comparador activa la entrada S del biestable y esto hace que Q = 1 y Q = 0 ;
o sea, la salida (patilla 3) se pone a nivel alto (≅ VCC ) y se bloquea el
4. A. Hermosa
transistor de descarga (con lo cual la patilla 7 se pone en estado de alta
impedancia, colector abierto).
Tensión disparo <
1
VCC ⇒
3
Patilla 3 (Salida) ≅ VCC
Patilla 7(Descarga) = Colector abierto
Reset (patilla 4):
Esta entrada, activa por nivel bajo (< 1V), es de estado prioritario y fuerza el
biestable al estado Q = 0 , Q = 1 ; la salida (patilla 3) pasa a nivel bajo y se
satura el transistor de descarga (patilla 7 a masa), se hace un reset.
Reset < 1V ⇒
Patilla 3 (Salida) ≅ 0 V
Patilla 7(Descarga) ≅ 0 V
Tensión de control (patilla 5):
Esta entrada permite modificar los niveles de tensión de referencia,
aplicando un tensión externa. Tiene utilidad para hacer modulaciones,
controles de frecuencia por tensión. Cuando no se utiliza, esta entrada se
desacopla a masa por medio de un condensador típicamente de 100 nF.