Temporizador de ci Clase 8

1. Clase 8
555 y 566
Electrónica 1

2. Temporizador 555
Operación de la Unidad Temporizadora de CI
• Otro circuito integrado analógico-digital es el
versátil temporizador 555. Este circuito integrado
esta compuesto por una combinación de
comparadores lineales y multivibradores
biestables, flip-flops, digitales como se ilustra en
la figura 1.

3. Temporizador 555
Figura 1 Detalle del CI temporizador 555

4. Temporizador 555
Operación como Astable
• Una aplicación popular del CI 555 se encuentra
como un multivibrador astable o circuito de reloj.
El siguiente análisis de la operación del 555 como
un circuito astable incluye los detalles de las
distintas partes de la unidad así como la forma en
la que se utilizan las diferentes entradas y salidas.

5. Temporizador 555
Operación como Astable
• La figura 2 muestra un circuito astable construido
mediante el empleo de un resistor y de un
capacitor externo para fijar el intervalo de
temporización de la señal de salida.

6. Temporizador 555
Figura 2 Multivibrador Astable que utiliza un CI 555

7. Temporizador 555
Operación como Astable
• El capacitor C se carga hacia Vcc mediante los
resistores externos 𝑅 𝐴 𝑦 𝑅 𝐵 . En referencia a la
figura 2, el voltaje del capacitor se eleva hasta
llegar a ser superior a 2𝑉𝑐𝑐/3. Este voltaje es el
voltaje de umbral en la terminal 6, el cual
accionara al comparador 1 para que dispare el
flip-flop de forma que la salida, terminal 3, vaya a
nivel bajo.

8. Temporizador 555
Operación como Astable
• El capacitor C se carga hacia Vcc mediante los
resistores externos 𝑅 𝐴 𝑦 𝑅 𝐵 . En referencia a la
figura 2, el voltaje del capacitor se eleva hasta
llegar a ser superior a 2𝑉𝑐𝑐/3. Este voltaje es el
voltaje de umbral en la terminal 6, el cual
accionara al comparador 1 para que dispare el
flip-flop de forma que la salida, terminal 3, vaya a
nivel bajo.

9. Temporizador 555
Operación como Astable
• Ademas el transistor de descarga se encenderá,
lo que ocasionara que el capacitor se descargue a
través de la terminal correspondiente 7 y de 𝑅 𝐵.
• El voltaje del capacitor luego disminuirá hasta que
caiga por debajo del nivel de disparo (Vcc/3).

10. Temporizador 555
Operación como Astable
• El flip-flop se disparar de forma que la salida
vuelva a ser alta y el transistor de descarga se
apague, de manera que el capacitor pueda
cargarse de nuevo mediante los resistores
𝑅 𝐴 𝑦 𝑅 𝐵 hacia Vcc.

11. Temporizador 555
Operación como Astable
• La figura 3a muestra las formas de onda del
capacitor y de salida que genera el circuito
astable. El calculo de los intervalos de tiempo
durante los cuales la salida es alta o baja, puede
efectuarse mediante las siguientes relaciones.
• 𝑇𝐴𝐿𝑇𝑂 ≅ 0,7 𝑅 𝐴 + 𝑅 𝐵 𝐶
• 𝑇𝐵𝐴𝐽𝑂 ≅ 0,7𝑅 𝐵 𝐶

12. Temporizador 555
Operación como Astable
• El periodo total será
• 𝑓 =
1
𝑇
≈
1,44
𝑅 𝐴+2𝑅 𝐵 𝐶

13. Temporizador 555
Figura 3 Multivibrador Astable (a) circuito, (b) forma de onda

14. Temporizador 555
Operación como Astable
• El periodo puede calcularse de forma directa a
partir de
• 𝑇 = 0,693 𝑅 𝐴 + 2𝑅 𝐵 𝐶 ≈ 0,7 𝑅 𝐴 + 2𝑅 𝐵 𝐶
• Y la frecuencia a partir de
• 𝑓 =
1
𝑇
≈
1,44
𝑅 𝐴+2𝑅 𝐵 𝐶

15. Temporizador 555
Operación como Astable
• Problema. Determine la frecuencia y trace la
forma de onda salida del circuito de la figura 3a.

16. Temporizador 555
Operación como Astable
• Solución. Mediante las ecuaciones.
• Mediante las ecuaciones se obtiene:
• 𝑇𝐴𝐿𝑇𝑂 = 0,7 𝑅 𝐴 + 2𝑅 𝐵 𝐶 ⟹
• 𝑇𝐴𝐿𝑇𝑂 = 0,7 7.5 × 103 + 7,5 × 103 0,1 × 10−6
• 𝑇𝐴𝐿𝑇𝑂 = 1,05𝑚𝑠

17. Temporizador 555
Operación como Astable
• Solución. Mediante las ecuaciones.
• Mediante las ecuaciones se obtiene:
• 𝑇𝐴𝐿𝑇𝑂 = 0,7 𝑅 𝐴 + 2𝑅 𝐵 𝐶 ⟹
• 𝑇𝐴𝐿𝑇𝑂 = 0,7 7.5 × 103 + 7,5 × 103 0,1 × 10−6
• 𝑇𝐴𝐿𝑇𝑂 = 1,05𝑚𝑠

18. Temporizador 555
Operación como Astable
• Solución.
• 𝑇𝐵𝐴𝐽𝑂 = 0,7𝑅 𝐵 𝐶 ⟹
• 𝑇𝐵𝐴𝐽𝑂 = 0,7 7,5 × 103 0,1 × 10−6 = 0,525𝑚𝑠
• 𝑇 = 𝑇𝐴𝐿𝑇𝑂 + 𝑇𝐵𝐴𝐽𝑂 = 1,05𝑚𝑠 + 0,525𝑚𝑠 = 1,575𝑚𝑠

19. Temporizador 555
Operación como Astable
• Solución.
• 𝑓 =
1
𝑇
=
1
1,575×10−3 ≈ 635𝐻𝑧
• Las formas de onda se encuentra en la figura 3b

20. Temporizador 555
Multivibrador Astable (a) circuito

21. Temporizador 555
Multivibrador Astable

22. Temporizador 555
Multivibrador Astable

23. Temporizador 555
Operación como Monoestable
• El temporizador 555 puede también emplearse
como un circuito multivibrador monoestable o de
disparo único, como se observa en la figura 4.

24. Temporizador 555
Figura 4 Multivibrador Monoestable (a) circuito, (b) forma de
onda

25. Temporizador 555
Operación como Monoestable
• Cuando la señal de entrada de disparo se vuelve
negativa, esta acciona el disparo único, lo que
provoca que la salida en la terminal 3 se vuelva
alta durante un periodo.
• 𝑇𝐴𝐿𝑇𝑂 = 1,1𝑅 𝐴 𝐶

26. Temporizador 555
Operación como Monoestable
• El capacitor C se cargara Vcc mediante el resistor
𝑅 𝐴 . Durante el intervalo de la carga, la salida
permanece en el nivel alto. Cuando el voltaje a
través del capacitor alcance el nivel de umbral de
2Vcc/3, el comparador 1 accionara el flip-flop lo
que ocasionara que la salida se vaya a nivel bajo.

27. Temporizador 555
Operación como Monoestable
• El transistor de descarga también pasa a nivel
bajo, ocasionando que el capacitor permanezca
cercano a 0V hasta que se dispare nuevamente.

28. Temporizador 555
Operación como Monoestable
• La figura 4b muestra la señal de disparo de
entrada y la forma de onda de salida resultante
para el temporizador 555 que opera como disparo
único. Los periodos para este circuito pueden ir
de microsegundos hasta varios segundos, esto
hace que este CI resulte útil para un rango de
aplicaciones.

29. Temporizador 555
Operación como Monoestable
• Problema. Determine el periodo de forma de onda
de salida para el circuito de la figura 5 cuando el
disparo es un pulso negativo.

30. Temporizador 555
Operación como Monoestable

31. Temporizador 555
Operación como Monoestable

32. Temporizador 555
Operación como Monoestable
• Solución.
• 𝑇𝐴𝐿𝑇𝑂 = 1,1𝑅 𝐴 𝐶
• 𝑇𝐴𝐿𝑇𝑂 = 1,1 7,5 × 103 0,1 × 10−6 = 0,825𝑚𝑠

33. Temporizador 555
Operación como Monoestable

34. Temporizador 555
Operación como Monoestable al presionar el push
button en el circuito el tiempo debe de ser 821us

35. Temporizador 555
Operación como Monoestable al presionar el push
button en el circuito el tiempo debe de ser 821us

36. Temporizador 555
Operación como Monoestable al presionar el push
button en el circuito el tiempo debe de ser 821us

37. VCO 556
Oscilador controlado por Voltaje
• Un oscilador controlado por voltaje (VCO, por sus
siglas de Voltage-Controlled-Oscillator) es un
circuito que proporciona una señal variable de
salida (por lo general de forma cuadrada o
triangular) cuya frecuencia puede ajustarse a lo
largo de un rango controlado por un voltaje de dc.

38. VCO 556
Oscilador controlado por Voltaje
• Un ejemplo de un VCO es la unidad CI 556, la
cual contiene los circuitos necesarios para
generar tanto señales con forma de onda
cuadrada, como triangular y cuya frecuencia se
establece mediante un resistor y un capacitor
externo y que luego es modificada por medio de
un voltaje de dc aplicado.

39. VCO 556
Oscilador controlado por Voltaje
• La figura 6a muestra que el 556 contiene fuentes
de corriente para cargar y descargar un capacitor
externo 𝐶1 a una velocidad establecida por el
resistor 𝑅1 y por el voltaje de entrada de dc de
modulación.
•

40. VCO 556
Figura 6 Generador de Funciones 556 a)Diagrama de
Bloques
•

41. VCO 556
Oscilador controlado por Voltaje
• La figura 6b muestra la conexión de la terminales
de la unidad 556 y un resumen de formulas y de
los limites de los valores. El oscilador puede
programarse en un rango de frecuencias de 10 a
1 mediante una selección adecuada de un
capacitor y de un resistor externo y luego modular
a lo largo de un rango de frecuencia de 10 a 1
mediante un voltaje de control Vc.

42. VCO 556
Figura 6 Generador de Funciones 556 Configuración de
Terminales y resumen de los datos de operación
•

43. VCO 556
Oscilador controlado por Voltaje
• La frecuencia de operación libre o de operación
central, 𝑓0, se puede calcular a partir de
• 𝑓0 =
2
𝑅1 𝐶1
𝑉+−𝑉 𝐶
𝑉+

44. VCO 556
Oscilador controlado por Voltaje
• Con las siguientes restricciones prácticas de los valores
de circuito:
• 1. 𝑅1 deberá encontrarse en el rango 2𝑘Ω ≤ 𝑅1 ≤ 20𝑘Ω
• 2. 𝑉𝐶 deberá encontrarse en el rango
3
4
𝑉+ ≤ 𝑉𝐶 ≤ 𝑉+
• 3. 𝑓𝑜 deberá ser menor a 1MHz
• 4. 𝑉+ deberá estar en un rango de 10V a 24V

45. VCO 556
Oscilador controlado por Voltaje
• La figura 7 muestra un ejemplo en el que utiliza el
generador de funciones 566 para proporcionar tanto
señales de onda cuadrada como triangular a una
frecuencia fija establecida por 𝑅1, 𝐶1 𝑦 𝑉𝐶. Un divisor de
voltaje de resistores 𝑅2 𝑦 𝑅3 proporcionan un voltaje de dc
de modulación de un valor fijo.

46. VCO 556
Figura 7 Operación del VCO entrada de modulación de
frecuencia
•

47. VCO 556
Oscilador controlado por Voltaje
• 𝑉𝐶 =
𝑅3
𝑅2+𝑅3
𝑉+ =
10𝑘Ω
1,5𝑘Ω+10𝑘Ω
12𝑉 = 10,4𝑉
• El cual se encuentra de forma adecuada en el rango
•
3
4
𝑉+
≤ 𝑉𝐶 ≤ 𝑉+
⟹
3
4
12𝑉 ≤ 𝑉𝐶 ≤ 12 ⟹ 0,75𝑉 ≤ 𝑉𝐶 ≤ 12𝑉

48. VCO 556
Oscilador controlado por Voltaje
• Al emplear la ecuación se tiene
• 𝑓0 =
2
𝑅1 𝐶1
𝑉+−𝑉 𝐶
𝑉+
• 𝑓0 =
2
10×103 820×10−12
12−10,4
12
≈ 32,5𝑘𝐻𝑧

49. VCO 556
Oscilador controlado por Voltaje
• El circuito de la figura 8 muestra la forma en la que puede
ajustarse la frecuencia de salida de la onda cuadrada,
mediante el empleo del voltaje de entrada 𝑉𝐶 desde cerca
de 9V hasta aproximadamente 12V, sobre el rango
completo de frecuencia de 10 a 1. Con el otro del
potenciómetro en el máximo, el voltaje de control será
• 𝑉𝐶 =
𝑅3+𝑅4
𝑅2+𝑅3+𝑅4
𝑉+ =
5𝑘Ω+18𝑘Ω
510Ω+5𝑘Ω+18𝑘Ω
+12𝑉 = 11,74𝑉

50. VCO 556
Figura 8 Conexión de un 566 como unidad de VCO

51. VCO 556
Oscilador controlado por Voltaje
• Con el brazo de control de 𝑅3 en el nivel mínimo, el voltaje
de control será:
• 𝑉𝐶 =
𝑅4
𝑅2+𝑅3+𝑅4
𝑉+ =
18𝑘Ω
510Ω+5𝑘Ω+18𝑘Ω
+12𝑉 = 9,19𝑉
• Lo que resulta en una frecuencia superior de
• 𝑓0 =
2
𝑅1 𝐶1
𝑉+−𝑉 𝐶
𝑉+ ⟹
2
10×103 220×10−12
12−9,19
12
≈ 212,9𝑘𝐻𝑧

52. VCO 556
Oscilador controlado por Voltaje
• La frecuencia de la onda cuadrada de salida entonces
puede modificar mediante el potenciómetro 𝑅3 sobre un
rango de frecuencia de al menos 10 a 1.
• En lugar de variar de variar el ajuste del potenciómetro para cambiar
el valor de Vc, es posible aplicar un voltaje de modulación de entrada
𝑉𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎, como se indica en la figura 9.

53. VCO 556
Oscilador controlado por Voltaje
• La frecuencia de la onda cuadrada de salida entonces
puede modificar mediante el potenciómetro 𝑅3 sobre un
rango de frecuencia de al menos 10 a 1.
• En lugar de variar de variar el ajuste del potenciómetro para cambiar
el valor de Vc, es posible aplicar un voltaje de modulación de entrada
𝑉𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎, como se indica en la figura 9.

54. VCO 556
Figura 9 Operación del VCO con entrada de modulación en
frecuencia

55. VCO 556
Figura 9 Operación del VCO con entrada de modulación en
frecuencia