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C.I. 555

Presentación comercial

CA 555 ------ RCA

LM555 ------ Nacional NE555 ------ Signetics

MC1555 ------ Motorola

MC1455

556 => 2 x 555

558 => 4 x 555

Serie CMOS

75557556

Pin out:

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Características

Serie bipolar

Alimentación: 4,5V a 16V

Para una tensión de alimentación de 5V y a la salida en estado bajo el consumo decorriente del integrado es de 3 a 5mA.

Para una tensión de alimentación de 15V y a la salida en estado bajo el consumo de

corriente es de 9 a 12mA.

Para un estado alto el consumo de corriente es de 1mA menos que para el estado bajo.

Esta variaron de corriente puede producir una modulación de la tensión de alimentación

con los cambios de estado del 555, generando interferencias en otras etapas.Como solución se adopta un capacitor de desacople entre V+ y masa.

Salida de potencia:  puede suministrar una corriente de hasta 200mA con unaalimentación de 15V, siendo los niveles de salida de 2,5V y 12,5 V para un bajo y un

alto respectivamente.

Serie CMOS:

Alimentación: 2V a 18VEl consumo del chip es de 80µA, por tal motivo esta serie es ideal para trabajar con

 pilas.

Otra ventaja de esta serio es que no produce interferencia de fuente debido a consumo

 propio por los cambios de estado.

Salida de potencia:  es capaz de suministrar una corriente de 100mA con 15V dealimentación. Los niveles de tensión de salida son de 2V y 13,3V para un bajo y un alto

respectivamente.

Se debe tener en cuanta que ambas series no poseen protección interna contra

cortocircuitos.

Estructura interna:

Se lo puede construir con componentes discretos para obtener mayores tiempos detrabajo y manejo de potencia.

Para aplicaciones generales, de baja tensión, potencia limitada y frecuencias del ordende KHz. se utiliza el 555 integrado

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Componentes internos:

R: son tres resistencias iguales de 5K Ω para obtener un divisor de tensión de3

1 y

3

2 de

la fuente con posibilidad de controlar estos valores a través del pin5.

Comparadores: se la tensión en el pin6 (umbral) es mayor que VA, la tensión VC para

a un estado alto y viceversa.Si la tensión en el pin2 (disparo) es menor que VB la salida VD para a un estado alto y

viceversa.Reset:  con una estado alto en el pin 4 las salidas VE y VF se encuentran en estado

normal de funcionamiento, con un estado bajo la salida VE para a un estado bajo y VF aun estado alto, quedando en esta situación hasta que aparece un estado alto en el pin 4.

T7: este transistor trabaja al corte y la saturación y se utiliza para la carga y descarga delcapacitor da la red RC externa que determinara la frecuencia de oscilación del

dispositivo.

Precaución: este transistor cuando satura queda conectado directamente a masa, por lo

que habrá que limitar la tensión y corriente aplicadas, teniendo especial cuidado con el

contacto directo con el pin 8 (alimentación)

Flip-Flop: es un biestables R-S con compuertas NOR.

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Astable:

C5: es el capacitor de desacople de interferencia que puede ingresar por el pin 5.

El valor típico es de…. siendo necesario en la serie CMOS.El capacitor C inicialmente se encuentra descargado, por lo tanto VC = 0V, V3 en

estado alto y T7 se encuentra cortado. Al conectar el circuito comienza la carga delcapacitor a través de RA y RB hasta alcanzar la tensión de umbral, en este momento la

salida pasa a un estado bajo y T7 comienza a conducir (saturación) descargando elcapacitor a través de RB y T7.

Al llegar VC a la tensión de disparo cambia la salida con lo cual corta T7 y se reinicia el

ciclo

C.I 555

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Cálculo de t1, t2 y la frecuencia de oscilación:

C  R    

Vc = vi + (vf – vi) (1- e   /t 

) 

  

  

vivf vivc  = (1- e

   /t  )

 

  

 

vivf 

vivc - 1 = - e

   /t  

ln

 

  

 

vivf 

vivc1   = ln ( e

   /t ) 

ln 

  

  

vivf vivc1   =

C  Rt 

.  ln e 

 

  

 

vivf 

vivcC  Rt  1ln..  

T1)

R = RA + RB

Vc = 3

2

 . V+ Vi = 3

1

. V+ Vf = V+

t = -(RA + RB ) . ln

 

 

 

 

vv

vv

3

13

1.

3

2

1

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t = -(RA +RB) – 0,695

T1 = 0,69 (RA + RB) . C

T2)

R = RB

Vc =3

1 . V+ Vi =

3

2. V+ Vf = 0v

T2 = -RB.C.ln

 

 

 

 

3

23

2

3

1

1

T2 = -RB . C ( -0.693)

T = T1 + T2 ; F =t 

1 

F =C  RB RA )..2(

44,1

 

Casos particulares:

a) 

RB = 0

C.I 555C.I 555

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Con esta configuración se produce la descarga instantánea de C ya que sus terminales secortocircuitan por medio del T7.

Al descargar el capacitor puede destruir al transistor interno por la gran energía

almacenada en el condensados por lo tanto se limitara su valor a 100nf

b)  T1 ~  T2

1)  RA = 0

T1 = 0,69 (RA + RB ) . C

T2 = 0,69 . RB . C  RA = 0 (caso ideal ) No es possible Id ∞ 

C.I 555

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2)  RA IdRA + IdRB

Monoestable:

C.I 555

C.I 555

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T Td 

V Vdisp

3

1

 

Funcionamiento:

Con el pulso de disparo se obtiene a la salida tempos activos desde milisegundos hasta

horas.

Para grande periodos de tiempo es aconsejable la versión CMOS y varios 555 en

cascada.

A través de rd se le aplica un estado lógico alto al pin2, el capacitor se encuentra

descargado y el flip-flop interno en el estado (0 0), permaneciendo así hasta que se

aplique un pulso de estado bajo por el pin de disparo menos a3

1 de V+

Cuando se produzca el disparo la salida pasa a un estado alto, T7 pasa al estado de corte

y comienza la carga del capacitor al alcanzar la tensión de umbral el flip-flop cambia deestado, la salida pasa a un estado bajo y el transistor satura descargando al capacitor y

volviendo a las condiciones iniciales a la espera de un nuevo pulso de disparo.

Importante: el ancho del pulso (td) debe ser menor que el de salida “T” para lograr queel circuito se redispare.

Calculo de T:

Vc = Vi + (Vf – Vi) (1- e   /t 

) 

Vi = 0VVf = V+

Vc = V 3

2 

C  R    

T = 1,1. R .C

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Generador de señal rampa:

  Dado un circuito RC el tiempo de carga y descarga del capacitor esta vinculadocon la constante τ, el cual se relaciona con una expresión exponencial, por lo

tanto tensión y corriente tienen la misma relación

  Para evitar la forma de onda anterior se realiza la carga del capacitor a corrienteconstante, de esta forma la señal sobre el capacitor va a tener forma lineal.

Para lograrlo de reemplaza la resistencia que determina la carga en el circuito

astable por un generador de corriente constante (transistor mas polarización).

  RB se la usaría para tener una protección del integrado en el momento que satura

el transistor interno T7, ante valores grandes de C (mayor a 100nf).Para este caso hay que verificar el disparo seguro ya que la tensión sobre el pin 2

debe ser menos a3

1de V+

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  vv RB Ic3

13,0.  

Cálculo de T:

Schmitt trigger

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Caracteristicas de salida:

EDFBA

ABCDE

Este circuito tiene la propiedad de convertir variaciones lentas a la entrada en

variaciones abruptas a la salida, estando la tensión de entrada acotada entre un valor

máximo (tensión de umbral) y un valor mínimo (tensión de disparo).

Modulación de ancho de pulso (PWM / MAP):

a)  Por señal senoidal:

GAF: generador de audio frecuencia.

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El circuito se activa con el pulso proveniente del unijuntura.

La señal para modular ingresa por el pin 5 según la amplitud de la misma, en elmomento en que ingresa el pulso de disparo, hará variar el ancho del pulso de la señal

de salida.Esto se debe a que al variar la amplitud de la señal analógica cambia la tensión sobre el

capacitor por lo tanto tardara mas tiempo en alcanzar a esta nueva tensión, por lo que el pulso tendrá mas duración.

Las utilidades de estos circuitos PWM pueden ser: digitalización de señales senoidales,como así también la regulación de velocidad de pequeños motores de corriente

continua, por variación del valor medio de la señal

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 b) Por señal continua:

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Cálculo de los tiempos en juego:

Tiempo t

Astable (RB = 0) Td = 0,69 . Ra . CC  RA

Fo.

44,1  

Frecuencia libre de oscilación

T1, T2

t 

dt t iC 

ViVc0

)(1

   IC ctet i   )(  

Vi = ovVc = Vcont

t C 

 IC Vc .   si Vc = Vcont

T1-2 = IC 

C Vcont  221     Td > T1-2

Disparo seguro

90%VVcont40%V  

Funcionamiento:

La V3-2 se obtiene mediante un 555 en configuración astable que dispara a otro 555como generador de señal rampa. Por el pin 5 de este último se ingresa una tensión

continua que afecta al divisor resistivo interno cambiando la tensión de referencia de los

compradores.

Cuando llega un pulso de V3-2 comienza la carga de C2 y genera la rampa, el C2 se

cargará hasta la primer tensión fijada en el pin 5 (Vcont1), mediante el potenciómetro

Rp, generando en la salida un nivel alto de un tiempo T1 de duración.

Si ahora cambiamos la tensión de referencia, bajamos su valor a Vcont2, cuando llegue l

 pulso de disparo del astable C2 se cargara hasta la nueva tensión, debido a esto la rampa

que se genera posee la misma pendiente que antes pero el tiempo activo de la señal de

salida será menor.De esta manera se logra modular el ancho del pulso por medio de la variación de una

señal continua.

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Modulador de frecuencia(V.C.O):

I) Señal senoidal:

En continua

IR >> IB  IC ~ IE

 RE 

VBE Vcont  IC 

   

Vcont= Vconto: tensión entre base y V+ para la continua

Con señal

Ve(t) = VM.sen(ωt) [v] 

Vcont = Vconto + Ve(t)

Configuración asttable

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 17

 IC 

C V T 

.3

.  

C V 

 RE 

VBE t VeVconto

C V 

 IC  fo

.

)(3

.

.3

 

)(...

3

..

)(3   t sen

C V  RE 

VM 

C V  RE 

VBE Vconto f     

 

fo Ko

fo: frecuencia libre de oscilación

Ko: constante

f= fo + Ko . sen (ωt)

II) Por señal continua:

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2

Vcont1 AV1  

2

Vcont2 AV2  

  V Vcont V  %90%40  

Calculo de t:

t 

dt t iC 

viVc0

)(1

 ; ctet i   )(  

2

Vcont Vi

Vcont Vc

 

C  IC 

ViVcT 

t C 

 IC ViVc

 

 IC 

C Vcont T 

2 

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Ejercicios:

Ejercicio 1:

1.1) Siendo un circuito con una configuración astable con 555 y VCC= 5V, Ra =

10KΩ, C = 10nf calcular:

a)  RB para una frecuencia de 5.5 Khz. b)  Analizar los tiempo en juego (tempo de carga, tiempo de descarga) y realizar

diagramas temporales

1.2) Siendo un circuito con una configuración astable con 555 y VCC= 5V, Ra =

10KΩ, C = 10nf calcular: 

Si Rb = 0, calcular frecuencia y señal de salida

1.3) Siendo Ra x 10 < Rb del ejercicio 1a calcular:a)  IT7 ¿es posible en este caso?

 b)  Fo, t1, t2 y %error.c)  Señal de salida.

Ejercicio 2:

Diseñar un dispositivo que entregue en su salida una señal digital con período de

10mseg y tiempo activo de 5mseg aprox. (porcentaje de error máximo de 10%). Se

dispone de un 7555, VCC = 15V, capacitores de 10nf máximo y resistores de 1MΩ 

máximo. Verificar.

Ejercicio 3:

Siendo el siguiente circuito:

a) 

tiempo mínimo y máximo posible del ciclo activo de la señal de salida. b)  Para una frecuencia de 50Hz, con el disparo adecuado, 50% ciclo útil ¿cuanto

debe valer P?c)  Si la frecuencia de salida del monoestable es de 1,6Khz 50% y periódica

¿Cuánto vale la frecuencia de la señal Vc y Vd? Justificar, graficar y ajustar P.

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Ejercicio 4:

Realizar un dispositivo que entregue en su salida un estado alto de 1seg a intervalos de

3seg. Se dispone de un 556, resistores del orden de los k Ω al 20% y capacitores

menores a 47µf.

El disparo será externo a través de:

a)  Un unijuntura. b)  Un astable.

Realizar diagramas de tiempo.

Ejercicio 5:

Siendo el siguiente circuito:

a)  calcular R2 para una alimentación de 5V y una frecuencia de oscilación de 4,65Khz

 b)  se desea variar la frecuencia de trabajo “sin tocar” el capacitor y la red de polarización del Tr ¿Cómo lo haría? Lograr en estas condiciones mínima fo.

c)  Con los datos del punto (a) para C1 = 10nf y C2 100nf. Calcular la frecuencia de laseñal rampa, graficar y extraer conclusiones.

Ejercicio 6:

La configuración schmitt trigger esta alimentada con 15V y se dispone de la siguiente

señal de disparo. Graficar en escala la señal de salida.

Circuito:

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Ejercicio 7:

Se dispone de un NE556 en la configuración PWM por señal continua.

7.1)

a) circuito y lograr si es posible un t1 = 6mseg, si la alimentación es máxima, C2

= 47nf, y la corriente ICQ = 1mA.

 b) ¿es posible t2= 0,7 ms? Verificar7.2) idem con un 7.556

7.3) ¿se puede disparar la condición (7.1a) con un tren de pulsos de 4Khz? Justificar.

7.4) diseñar para poder obtener una modulación con el Transistor.

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Ejercicio 8:

Se dispone de un dispositivo mecánico el cual comanda un potenciómetro de 10kefectuando giros completos cada 2seg con velocidad constante. El potenciómetro forma

 parte de un circuito de disparo con el cual se activaran 3 flip-flop, tipo “T”, con clock

 por flanco descendente, a los 10mseg el primero, 30mseg el segundo y 90mseg el

tercero, una vez que se produjo el disparo del primero.a)  diseñar el circuito con los siguientes materiales: cuatro 555, dos potenciómetro

de 1MΩ, un potenciómetro de 2MΩ, tres resistencias de 27KΩ (pull-up disparoseguro), un capacitor de 60nf, tres capacitores de 1nf (acople entre etapas), 6

capacitores de 10nf (4 para el pin5), V+ = 5V. b)  diagrama de etapas de todo el sistema.

Ejercicio 9:

Se tiene una señal externa digital de 4Khz 50% (duty cycle) y se desea obtener en base aun circuito con integrados 555 una señal de frecuencia de 1Khz 50%. Circuito y curvas

características.

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Ejercicio 10:

Se dispone de una cinta transportadora por la que se desplazan cajas ya embaladas. Con

el paso de cada caja se activa un brazo pulsador. El tiempo de paso entre cajas es de

1seg se pide:

Diseñar en base a 555 lo siguiente:

a)  un dispositivo que al paso de cada caja activa un contador. Digital, se necesita para reconocer el dato valido un nivel alto de 0,5mseg.

 b)  Se sabe que a la cuenta de 5 cajas se detiene la cinta trasportadora, bajo tal

situación se desea que suene una señal de alarma monotonal con una frecuencia

de 1Khz, 50% por un tiempo de 2seg. Este dispositivo se dispara únicamente

con l paso de la primera caja de la serie.

Ejercicio 11:

Realizar un circuito que al presionar un pulsador demore 4seg la activación de una

alarma monotonal de 1Khz (50%), durante 2seg.