Informe Previo (2 Laboratorio)

8/21/2019 Informe Previo (2 Laboratorio)

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA ELCTRICA Y ELECTRNICAESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA ELECTRNICA

Laboratorio de Sistemas Digitales

PRE INFORME: ASTABLES Y MONOSTABLES

CURSO: SISTEMAS DIGITALES

GRUPO HORARIO: 92G

PROFESOR: Ing. UTRILLA SALAZAR DARIO

ALUMNO: CANGALAYA RIOS PEDRO DANIEL

CODIGO: 1223220446

2014-B


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V. PARA EL INFORME PREVIO1. Describir el concepto de circuito multivibrador astable, analice sufuncionamiento y mencione los parmetros caractersticos de los pulsos yanalizar los circuitos utilizados multivibradores astables.

Un multivibrador astable es un circuito capaz de generar ondas a partir de unafuente de alimentacin continua.

Teniendo en cuenta dicho grficopodemos decir que la frecuencia de lasondas generadas, dependern de lacarga y descarga de los condensadoresC1 y C2, que sern provocadas por laconmutacin de los transistores TR-1 yTR-2.Si dividimos el circuito por la mitadverticalmente, tendremos R1, R2, C1 y

TR1 por un lado, y por otro ladotendremos R3, R4, C2 y TR2.Para conseguir una forma de ondasimtrica, debemos asegurarnos que elcircuito es simtrico en cuanto a valores

de sus componentes, es decir, R1=R4, R2=R3, C1=C2 y TR1=TR2.Dado que no dispongo de los componentes y que la finalidad es entender elfuncionamiento del circuito, es ms sencillo verlo en un simulador que montado enuna protoboard, as que he hecho el video siguiente donde se ve el funcionamientodel circuito simulado en Livewire.

Es tambin conocido como multivibrador de carrera libre o circuito de reloj, no tieneestados estables, pero posee dos estados casi estables, entre los que conmuta susalida sin necesidad de seal de entrada. Debido a la ausencia de seal de entrada,es la propia composicin del circuito la que determina el periodo de la seal desalida.La salida resultante convierte al dispositivo en un oscilador, llamado oscilador derelajacin para diferenciarlo de otros osciladores.Las seales de entrada y salida que caben esperarse del astable son las siguientes:

Como puede verse en la imagen, la salida alterna entre los dos estados casiestables, sin que dicha alternancia guarde ninguna relacin con la seal de entrada(en este caso inexistente).


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Astable construido con Timer 555Este tipo de funcionamiento de temporizador 555 se caracteriza por una salida conforma de onda cuadrada (o rectangular) continua de ancho predefinido por eldiseador del circuito y que se repite en forma continua.El esquema de conexin y las formas de onda de entrada y salida del multivibrador

astable se muestran en los grficos ms adelante.La seal de salida tiene un nivel alto por un tiempo T1 y en un nivel bajo un tiempoT2.Los tiempos de duracin, tanto en nivel alto como en nivel bajo, dependen de losvalores de lasresistencias R1 y R2 y delcapacitor C1.

Los tiempos de los estados alto y bajo de la onda de salida se muestran en lassiguientes frmulas:

T1=0.693x(R1+R2)xC1 (en segundos)T2=0.693xR2xC1 (en segundos)

La frecuencia de oscilacin de la onda de salida est dada por la frmula:

f = 1 / [0.693 x C1 x (R1 + 2 x R2)]Sabiendo que el perodo es: T = 1/fHay que recordar que el perodo es el tiempo que dura la seal, desde un puntocualquiera en la forma de onda de la salida hasta que ste se vuelve a repetir.

2. Describir el concepto de circuito multivibrador monostable, analice sufuncionamiento y describa los tipos de monostables y sus caractersticas, ascomo los circuitos monostables.

Este circuito se caracteriza por presentar un nico estado estable en rgimenpermanente, y mediante una excitacin externa se genera una perturbacin que lo

aparta de este estado estable de lo cual el circuito evoluciona en un estado noestable que provoca un cambio en la salida y al cabo de un cierto tiempopredeterminado volver al estado estable.En rgimen permanente el circuito permanece en el estado estable. La conmutacinal estado semiestable es forzada mediante una excitacin externa adecuada, en supresencia el circuito inicia un rgimen transitorio para una vez transcurrido el tiempode duracin del estado no estable retorna al estado estable. El tiempo que el circuitopermanece en el estado no estable, comnmente denominado periodo
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semiestable, queda determinado por los valores de algunos elementos pasivos quecomponen el circuito.

Circuito monoestable con transistoresEl circuito monoestable ms sencillo es el que se muestra en la figura. Se

implemente con dos transistores acoplados por colector que en el estado estableestn en corte y en conduccin respectivamente. Cuando se conecta laalimentacin del circuito, independientemente de algn transistor inicial dondeambos transistores conducen uno de los transistores (en este caso Q2) entra enconduccin ms rpidamente y provoca el corte del otro transistor

Monostable construido con Timer 555El multivibrador monostable entrega a su salida un solo pulso de un ancho o tiempode duracin.El esquema de conexin y las formas de onda de la entrada y salida se muestran enlos siguientes grficos.

El tiempo en nivel alto de la salida de multivibrador monostable dependedelresistor R1 y elcapacitor C1.La frmula para calcular el tiempo de duracin, es decir, la duracin en nivel alto, secalcula:

T = 1.1 x R1 x C1 (en segundos)
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3. De los manuales tcnicos obtener las caractersticas de los IC 555, 556,7555, 74121, 74122, 74123, 74221, CD 4047B; que realizan la funcin demultivibradores, analice su tabla de verdad y funcionamiento.

IC 555

Caractersticas:Reemplazo directo para SE555 / NE555.El tiempo de microsegundos por horas.Funciona tanto en modo astable y monoestable.Ciclo de trabajo ajustable.Produccin y suministro TTL compatible.Estabilidad de temperatura, mejor que 0.005% / C.

Aplicaciones:

Tiempo de precisin.Generacin de pulso.

Tiempo secuencial.Generacin de retardo.Pulso de amplitud modulada.Generador de rampa lineal.

LM556Caractersticas:

Frecuencia mxima e funcionamiento superior a 500 KHz.Tiempo de microsegundos.Opera tanto en astable y monoestables.Alta corriente de salida con fuente o sumidero 200mA.Ciclo de trabajo regulable.TTL compatible.Temperatura de estabilidad de 0.005% / C.


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Aplicaciones:

Sincronizacin de precisinGeneracin de pulsosSincronizacin secuencialTiempo de generacin de retardo

Modulacin del anchoPosicin de modulacin por impulsosGenerador de rampa lineal

IC 7555Caractersticas:

Baja corriente de alimentacin (80 A).Extremadamente bajo gatillo, el umbral y as corriente de reposicin (20 pA)Operacin de alta velocidad (500KHz garantizado).

Rango de tensin de alimentacin de funcionamiento ancha garantizada 3V a16V respecto a las temperaturas de automocin completo.Funcin de reinicio normal, sin crowbarring de suministro durante la

transicin de salida.Se puede utilizar con elementos de temporizacin de alta impedancia que el NE /

SE555 por constantes de tiempo ms largos.El tiempo de microsegundos.Funcionamiento tanto en modo astable y monoestable.Ciclo de trabajo ajustable.Estabilidad de la temperatura tpica de 0.005% / C.Salidas de Carril a Carril.

Aplicaciones:

Sincronizacin de precisin.Generacin de impulsos.Sincronizacin secuencial.Generacin de retardo.Modulacin de ancho de pulso.Pulso de posicin y modulacin.Falta de detector de impulsos.

IC 74121

Caractersticas:Se activa de activo-ALTO transicin o activa-BAJAentradas de transicin

Ancho de pulso variable de 30 ns a 28 segundosEntrada Schmitt-trigger libre JitterExcelente inmunidad al ruido tpicamente 1.2VAncho de pulso estable hasta el ciclo de trabajo del 90%Compensados por variaciones VCC y temperaturaDiodos de fijacin de entrada.


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IC 74122 e IC 74123Caractersticas:

Compensado para VCC y temperatura variable.Pulsos de salida muy largo, hasta 100% ciclo de trabajo.Resistencias de tiempo interno sobre 74LS122.


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IC 74221Caractersticas:

Operacin de alta velocidad.Alta corriente de salida.Tensin de funcionamiento: VCC = 2 a 6 V.

Baja corriente de entrada.

CD4047BCaractersticas:

Caractersticas Multivibrador monoestable: Disparador positivo o negativo Ancho de pulso de salida independiente de la duracin del pulso de disparo. Circuito de reposicin de encendido interno Anchos de pulso largo posible el uso de pequeos componentes RC por

medio de la provisin de contador externo

Tiempo de recuperacin rpido esencialmente independiente de ancho depulso. Exactitud por ancho de pulso mantiene en ciclos de trabajo se aproxima al

100%

Astables Caractersticas Multivibrador: Ciclo de trabajo del 50% Salida del oscilador disponible estabilidad de frecuencia: Desviacin de la frecuencia:

= 2% + 0,03% / C @ 100 kHz

= 0,5% + 0,015% / C @ 10 kHz (circuitos "recortados" a VDD frecuencia =10 V 10%)

Aplicaciones:

Equipo digital donde la disipacin de baja potencia y / o alta inmunidad al ruido sonlos requisitos de diseo principales:Deteccin de envolventeFrecuencia multiplicacinDivisin de frecuencia


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Discriminadores de frecuencia.Circuitos de temporizacin.Aplicaciones Tiempo de retardo.

4. Cul es la diferencia entre un astable y monoestable; as como la diferencia

entre un monoestable redisparable y no redisparable; muestre circuitosprcticos para explicarlos.

ASTABLETambin conocido como oscilador de carrera libre. Se trata de un circuito capaz decambiar de un estado a otro sin intervencin externa. Una vez conectado,automticamente comienza su ciclo permaneciendo en un estado por cierto tiempo,cambiando al otro estado y permaneciendo en este el mismo tiempo que elestado anterior. Esto equivale a decir que posee un ciclo activo del 50%. Un buenejemplo de esto es circuito integrado555, conectado como multivibradorastable, con el cul puede lograrse este efecto.

MONOESTABLEEste circuito tiene la caracterstica de que necesita de un pulso externo paracambiar de estado, pasado un perodo de tiempo, este regresa al estado anterior, esimposible mantener el estado activo indefinidamente. A este circuito comnmente sele conoce como "Timer", Un buen ejemplo de esto, es nuevamente el circuitointegrado555, conectado como Multivibrador Monoestable.
http://www.forosdeelectronica.com/tutoriales/555.htmhttp://www.forosdeelectronica.com/tutoriales/555.htmhttp://www.forosdeelectronica.com/tutoriales/555.htmhttp://www.forosdeelectronica.com/tutoriales/555.htm


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Diferencias entre Redisparable y No Redisparable

Monoestable redisparable:Es aquel que si recibe la generacin de un pulso, un nuevo flanco que habilite eldisparo del mismo, a partir de ese momento, el pulso se alargara un tiempo TWms igual al definido por los componentes externos R y C y la tensin VDD (si es

CMOS). Digamos que se tiene un temporizador de 4 ms, pero a los 2 ms deiniciado el pulso se realiza un nuevo disparo; la duracin que se obtiene es de 2 +4 = 6 ms

Monoestable no redisparable:Es aquel que su luego de recibir a su entrada una transicin que genere un pulso(por ejemplo un flanco ascendente), si durante la duracin del mismo se produceun flanco del mismo tipo (para el ejemplo, tambin ascendente) la salida delmonoestable lo ignorara y terminara dicho pulso en el tiempo definido por R, C yVDD (si es CMOS). Es decir, en el ejemplo anterior ignorara el segundo disparo yse obtendra un pulso de 4 ms solamente.

5. Analice el funcionamiento del cristal de cuarzo; investigar suscaractersticas, ventajas y desventajas. Analice circuitos prcticosgeneradores de pulsos con cristal de cuarzo.

El cristal de cuarzo es utilizado como componente de control de la frecuenciade circuitos osciladores convirtiendo las vibraciones mecnicas en voltajes elctricosa una frecuencia especifica. El efecto piezoelctrico es el causante de dichocomportamiento. Al hablar de piezoelectricidad, es denominar a la electricidadcreada por una presin mecnica. En un material piezoelctrico, al aplicar unapresin mecnica sobre un eje, dar como consecuencia la creacin de una cargaelctrica a lo largo de un eje ubicado en un ngulo recto respecto al de la aplicacin

de la presin mecnica.En algunos materiales, se encuentra que aplicando un campo elctrico segn uneje, produce una deformacin mecnica segn otro eje ubicado a un ngulo rectorespecto al primero.Es as que el cuarzo es el material ms apropiado para fabricar dispositivos confrecuencia bien controlada.Debemos especificar que cada corte en el cristal tiene propiedades piezoelctrixasdistintas.


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Es de importancia conocer que cuando se incrementa la frecuencia solicitada, elespesor del cuerpo del cristal disminuye y por supuesto existe un lmite en elproceso de fabricacin.Debido a que el corte AT (uno de los cortes ms populares) resonar a nmerosenteros impares mltiplos de la frecuencia fundamental, es necesario especificar el

orden del sobretono deseado para cristales de altas frecuencias.El envejecimiento se refiere a los cambios acumulativos en la frecuencia del cristalcon el transcurrir del tiempo. Los factores que interviene son: exceso en la potenciadisipada, efectos trmicos, fatiga en los alambres de armado y prdidas en laelasticidad del cristal.

6. Describir las caractersticas de los multivibradores CMOS, cules son susventajas y desventajas.

Las compuertas CMOS pueden ser tiles para muchas aplicaciones dadas su altaimpedancia de entrada, su bajo consumo de potencia, alta velocidad, bajo

costo y su excursin de salida desde ambos extremos de la fuente de alimentacin.Este tipo de osciladores los encontraremos con bloque central sobre el cual seconstruye un multivibrador con mltiples funciones como el CD4551 y el CD4047.En la siguiente figura vemos un circuito tpico de un oscilador astable concompuertas CMOS inversoras.

Supongamos que al conectar el circuito V2 queda en estado alto. Luegodebido a la accin inversora de I2 la salida Vo estar baja. El capacitor Ccomenzar a cargarse de forma exponencial a travs de R y V3evolucionar de forma exponencial tendiendo a VDD. Al llegar V3 al valor VT elinversor I1 conmuta ha estado bajo. Consecuentemente el inversor I2 conmutaa estado alto. L a tensin en el capacitor no puede cambiar instantneamentees por eso que se da el salto de tensin en Vo que se ve trasladado a V3cuya tensin sufre un salto de VDD alcanzando el valor VT + VDD y comienzasu descarga exponencial a travs de R hacia su valor final, en este caso hasta0V.


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Continuando con el anlisis cuando V3 llega al valor VT en su descargaexponencial, hace que I1 conmute a estado alto y consecuentemente I2 conmutaraha estado bajo. Nuevamente este salto de tensin se traslada a V3 a travs delcapacitor, alcanzando en este caso el valor VT VDD y comienza aevolucionar exponencialmente hacia VDD. Nuevamente al alcanzar el valor de VT

se inicia un nuevo ciclo del astable.

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