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DIBUJO ELECTRONICO IIEE-2
2012
“Año de la Integración Nacional y el Reconocimiento
de Nuestra Diversidad”
UNIVERSIDAD NACIONAL
“SAN LUIS GONZAGA” DE ICA
FACULTAD: MECANICA Y ELECTRICA
ESCUELA DE ING: ELECTRONICA
DOCENTE
:
ING: WILDER ENRIQUE ROMÁN MUNIVE
PRESENTADO POR
: TORNERO CONISLLA PIERRE MILAN
ASIGNATURA
:
DIBUJO ELECTRONICO
TEMA
: CIRCUITOS INTEGRADOS 555
NUMERODE INFORME:
04
FECHA DE PRESENTACION:
10/05/2012
ICA – PERU
2012
CIRCUITO INTEGRADO 555
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DIBUJO ELECTRONICO IIEE-2
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INDICE
Introducción ……………………………………..1
Historia ………………………………………...….2
Definición …………………………….….……….3
Funcionamiento ………………………………...4
Funcionamiento monoestable
Funcionamiento estable
 Principal utilización………………………….…5
Descripción de las terminales del 555…….…6
Algunas de sus aplicaciones…………….……7
Observaciones ……………………………….….8
Conclusiones……………………………….….....9
Sugerencias………………………………...…....10
Web grafía………………………………….…......11
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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
generado de impulsos (clock) y como monoestable (temporizador).
Puede funcionar con una tensión de alimentación entre unos 4,5 y
18v y tiene una alta cargabilidad de salida (puede proporcionar una
corriente de 200mA). 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 pines,
de tecnología bipolar, posteriormente aparece el modelo 556, en
forma de DIL de 14 pines, que contienen dos circuitos 555 idénticos.
Existe también en tecnología bipolar, la corriente típica de consumo
(lcc) es de unos 3mA (para Vcc=5v). en tecnología CMOS El
consumo es de solo unos 100uv (VDD=5V), 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)
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HISTORIA
En 1970, Hans Camenzind, un ingeniero
nacido en Suiza y que luego de terminar su
educación secundaria viajó a Estados
Unidos para realizar los estudios de
ingeniería, se tomó un mes de vacaciones
de su empleo en Signetics (ahora Philips)
para escribir un libro y en vez de volver al
final de las vacaciones, le pidió a la
compañía que lo contratase como consultor
durante un año, para usar los principios del
oscilador controlado por tensión o VCO en el
desarrollo de un circuito integrado
temporizador; esta idea no era del agrado
del departamento de ingeniería de Signetics,
pero afortunadamente a Art Fury, el hombre
de mercadeo de la empresa, la idea lo
entusiasmó y le dio el contrato a Camenzind, quien luego de seis meses,
completó el diseño final ( los primeros diseños no hacían uso de redes RC para
la temporización y por ello preveían un circuito integrado de 14 pines, mucho
más complejo y caro), el 555 fue pionero en muchos aspectos, no solo fue el
primer circuito integrado temporizador, también fue el primero en venderse
desde su salida al mercado a bajo precio (U$ 0,75), cosa nunca hecha hasta
entonces por ningún productor de semiconductores.
Cabe acotar que por las diferencias entre Camenzind y el departamento de
ingeniería de Signetics, el proyecto durmió durante un año antes de ser
finalmente producido en masa por Signetics.
El temporizador 555 fue introducido en el mercado en el año 1972 por esta
misma fábrica con el nombre:
SE555/NE555 y fue llamado "The IC Time Machine" (El Circuito Integrado
Máquina del Tiempo). Este circuito tiene muy diversas aplicaciones, y aunque
en la actualidad se emplea mas su remozada versión CMOS desarrollada por
DaveBingham en Intersil, se sigue usando también la versión bipolar original,
especialmente en aplicaciones que requieran grandes corrientes de parte de la
salida del temporizador.
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DEFINICIÓN
El circuito integrado 555 es
un dispositivo altamente
estable utilizado para la
generación de señales de
pulsos. En la figura se
muestra su distribución
funcional de pines y las dos
formas más comunes de
presentación las cuales son
las
más
usuales:
el
encapsulado de doble fila o
DIP ( Dual- in line package ) y el metálico.
La presentación DIP de 8 pines es la más común. El encapsulado metálico se
utiliza principalmente en aplicaciones militares e industriales. También esta
disponible en encapsulado de montaje superficial, con la referencia LM555CM
de national.
El chip consta internamente de 23 transistores, 2 diodos y 12 resistencias.
Opera con tensiones de alimentación desde 4.5 V hasta 18 V y puede manejar
corrientes de salida hasta de 200 mA, una capacidad suficiente para impulsar
directamente entradas TTL, LED, zumbadores, bobinas de rele, parlantes
piezoeléctricos y otros componentes. Asociado con unos pocos componentes
externos (resistencias y condensadores, principalmente) el 555 se puede
utilizar para generar trenes de pulsos, temporizar eventos y otras aplicaciones,
tanto análogas como digitales. En esta lección estudiaremos sus dos modos
básicos de operación: el estable o reloj y el monoestable o temporizador.
En el modo estable , el circuito entrega un tren continuo de pulso y en el
monoestable suministra un pulso de determinada duración. La frecuencia y el
ancho del pulso se programan externamente mediante resistencias y
condensadores adecuados.
Otro modo de operación importante es como modulador de ancho de pulsos.
En este caso, el chip trabaja en el modo monoestable pero la duración del
pulso se controla mediante un voltaje externo aplicado al pin 5. Antes de
proceder al estudio detallado del 555, es conveniente conocer algunas de sus
características eléctricas más importante. Estos y otros parámetros son de gran
utilidad para los diseñadores de circuitos. Una información más amplia se
obtiene consultando manuales y hojas de datos (data sheets) de los
fabricantes.
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FUNCIONAMIENTO
Se alimenta de una fuente externa conectada entre sus terminales 8 (+Vcc) y
1(GND) tierra; el voltaje de la fuente va desde los 5 voltios hasta 15 voltios de
corriente continua, la misma fuente se conecta a un circuito pasivo RC, que
proporciona por medio de la descarga de su capacitor una señal de voltaje que
esta en función del tiempo, esta señal de tensión es de 1/3 de Vcc y se
compara contra el voltaje aplicado externamente sobre la terminal 2
(TRIGGER) que es la entrada de un comparador.
La terminal 6 (THRESHOLD) se ofrece como la entrada de otro comparador, en
la cual se compara a 2/3 de la Vcc contra la amplitud de señal externa que le
sirve de disparo.
La terminal 5(CONTROL VOLTAGE) se dispone para producir modulación por
anchura de pulsos, la descarga del condensador exterior se hace por medio de
la terminal 7 (DISCHARGE), se descarga cuando el transistor (NPN) T1, se
encuentra en saturación, se puede descargar prematuramente el capacitor por
medio de la polarización del transistor (PNP) T2.
Se dispone de la base de T2 en la terminal 4 (RESET) del circuito integrado
555, si no se desea descargar antes de que se termine el periodo, esta terminal
debe conectarse directamente a Vcc, con esto se logra mantener cortado al
transistor T2 de otro modo se puede poner a cero la salida involuntariamente,
aun cuando no se desee.
La salida esta provista en la terminal (3) del microcircuito y es además la salida
de un amplificador de corriente (buffer), este hecho le da más versatilidad al
circuito de tiempo 555, ya que la corriente máxima que se puede obtener
cuando la terminal (3) sea conecta directamente al nivel de tierra es de 200
mA.
La salida del comparador "A" y la salida del comparador "B" están conectadas
al Reset y Set del FF tipo SR respectivamente, la salida del FF-SR actúa como
señal de entrada para el amplificador de corriente (Buffer), mientras que en la
terminal 6 el nivel de tensión sea más pequeño que el nivel de voltaje contra el
que se compara la entrada Reset del FF-SR no se activará, por otra parte
mientras que el nivel de tensión presente en la terminal 2 sea más grande que
el nivel de tensión contra el que se compara la entrada Set del FF-SR no se
activará.
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Funcionamiento monoestable
Cuando la señal de disparo está a
nivel alto (ej. 5V con Vcc 5V) la salida
se mantiene a nivel bajo (0V), que es
el estado de reposo.
Una vez se produce el flanco
descendente de la señal de disparo y
se pasa por el valor de disparo, la
salida se mantiene a nivel alto (Vcc)
hasta transcurrido el tiempo
determinado por la ecuación:
T = 1.1*Ra*C
Es recomendable, para no tener
problemas de sincronización que el flanco de bajada de la señal de disparo sea
de una pendiente elevada, pasando lo más rápidamente posible a un nivel bajo
(idealmente 0V).
NOTA: en el modo monoestable, el disparo debería ser puesto nuevamente a
nivel alto antes que termine la temporización.
Funcionamiento Estable
En este modo se genera una señal
cuadrada oscilante de frecuencia:
F = 1/T = 1.44 / [C*(Ra+2*Rb)]
La señal cuadrada tendrá como valor
alto Vcc (aproximadamente) y como
valor bajo 0V. Si se desea ajustar el
tiempo que está a nivel alto y bajo se
deben aplicar las fórmulas: Salida a
nivel alto:
T1 = 0.693*(Ra+Rb)*C
Salida a nivel bajo: T2 = 0.693*Rb*C
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PRINCIPAL USO DEL 555
El 555 es un circuito integrado cuya
función principal es producir pulsos de
temporización con precisión, entre sus
funciones secundarias están la de
oscilador, divisor de frecuencia,
modulador o generador.
Este circuito integrado incorpora
dentro de sí, dos comparadores de
voltaje, un flipflop, una etapa de salida
de corriente, un divisor de voltaje por resistor y un transistor de descarga.
Dependiendo de cómo se interconecten estas funciones utilizando
componentes externos es posible conseguir que dicho circuito realiza un gran
número de funciones tales como la del multivibrador estable y la del circuito
monoestable.
Descripción de los terminales del 555
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GND (normalmente la 1): es el polo negativo de la alimentación,
generalmente tierra.
DISPARO (normalmente la 2): Es en esta patilla, donde se establece el inicio del
tiempo de retardo, si el 555 es configurado como monoestable. Este proceso
de disparo ocurre cuando este pin va por debajo del nivel de 1/3 del voltaje de
alimentación. Este pulso debe ser de corta duración, pues si se mantiene bajo
por mucho tiempo la salida se quedará en alto hasta que la entrada de disparo
pase a alto otra vez.
SALIDA (normalmente la 3): Aquí veremos el resultado de la operación
del temporizador, ya sea que esté conectado como monoestable, astable u
otro. Cuando la salida es alta, el voltaje será el voltaje de alimentación (Vcc)
menos 1.7 Voltios. Esta salida se puede obligar a estar en casi 0 voltios con la
ayuda de la patilla de reset (normalmente la 4).
RESET (normalmente la 4): Si se pone a un nivel por debajo de 0.7 Voltios,
pone la patilla de salida a nivel bajo. Si por algún motivo esta patilla no se
utiliza hay que conectarla a Vcc para evitar que el 555 se "resetee".
CONTROL DE VOLTAJE (normalmente la 5): Cuando el temporizador se utiliza
en el modo de controlador de voltaje, el voltaje en esta patilla puede variar casi
desde Vcc (en la práctica como Vcc -1 voltio) hasta casi 0 V (aprox. 2 Voltios).
Así es posible modificar los tiempos en que la salida está en alto o en bajo
independiente del diseño (establecido por los resistores
y condensadores conectados externamente al 555). El voltaje aplicado a la
patilla de control de voltaje puede variar entre un 45 y un 90 % de Vcc en la
configuración monostable. Cuando se utiliza la configuración astable, el voltaje
puede variar desde 1.7 voltios hasta Vcc. Modificando el voltaje en esta patilla
en la configuración astable causará la frecuencia original del astable sea
modulada en frecuencia (FM). Si esta patilla no se utiliza, se recomienda
ponerle un condensador de 0.01μF para evitar las interferencias.
UMBRAL (normalmente la 6): Es una entrada a un comparador interno que
tiene el 555 y se utiliza para poner la salida a nivel bajo.
DESCARGA (normalmente la 7): Utilizado para descargar con efectividad el
condensador externo utilizado por el temporizador para su funcionamiento.
V+ (normalmente la 8): También llamado Vcc, alimentación, es el pin donde se
conecta el voltaje de alimentación que va de 4.5 voltios hasta 18 voltios
(máximo). Hay versiones militares de este integrado que llegan hasta 18
Voltios.
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ALGUNAS DE SUS APLICACIONES
 Circuito monoestable:
La salida del circuito es inicialmente cero, el transistor está saturado y no
permite la carga del condensador C1. Pero al pulsar SW1 se aplica una tensión
baja en el terminal de disparo TRIGGER, que hace que el biestable RS cambie
y en la salida aparezca un nivel
alto. El transistor deja de
conducir y permite que el
condensador C1 se cargue a
través de la resistencia R1.
Cuando la tensión en el
condensador supera los 2/3 de
la tensión de alimentación, el
biestable cambia de estado y la
salida vuelve a nivel cero.
R2 está entre 1k y 3,3 M, el
valor mínimo de C1 es de
500pf.
 Circuito estable:
Cuando se conecta la alimentación, el condensador está descargando y la
salida del 555 pasa a nivel alto hasta que el condensador, que se va cargando,
alcanza los 2/3 de la tensión de alimentación, con esto la salida del biestable
RS pasa a nivel "1", y la salida del 555 a ceroy y el condensador C1 comienza
a descargarse a través de la
resistencia RB. Cuando la
tensión en el condensador C1
llega a 1/3 de la alimentación,
comienza
de
nuevo
a
cargarse,
y
asi
sucesivamente mientras se
mantenga la alimentación.
RA toma valores entre 1k y
10M, RB<RA
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 Circuito estable con onda simétrica:
En este circuito estable se muestra cómo puede obtenerse una onda simétrica;
el modo de hacerlo es que el condensador tarde el mismo tiempo en cargarse
que en descargarse, los caminos de carga y descarga deben ser iguales y se
separan con dos diodos. El condensador C2 evita fluctuaciones de tensión en
la entrada de control.
 Terminal de Reset:
El terminal de reset puede conectarse directamente al positivo o bien mantener
el nivel alto por medio de una resistencia, por ejemplo de 2k2. Al actuar sobre
el pulsador, la salida del 555 pasa a nivel bajo directamente. Es como poner el
integrado en un estado de reposo.
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 Modulación del ancho de pulso:
Aplicando una señal de nivel variable a la entrada de CONTROL el pulso de
salida aumenta de ancho al aumentar el nivel de esa tensión.
 Modulación del retardo de pulso:
Aquí el pulso de salida aparece con mayor o menor retardo según aumente o
disminuya la tensión aplicada al terminal de control.
OBSERVACIONES
Aunque el circuito para seleccionar distintas frecuencias, pudo haberse
conectado mediante un switch de 4 posiciones, preferí hacerlo digitalmente,
para demostrar así, que un circuito implícitamente análogo, podía ser
controlado mediante un proceso digital.
Asimismo, con potenciómetros digitales, este circuito, no sólo sería controlable
su frecuencia digitalmente, sino también su ciclo de trabajo.
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El 555 de por sí no es un integrado diseñado para generar frecuencias con
ciclos de trabajo del 50%, para esto es necesario recurrir a elementos
externos.
CONCLUSIONES
El 555 es un integrado sumamente versátil, pudiendo ser configurado para
trabajar en un rango muy amplio de frecuencias y configurado correctamente,
puede trabajar con ciclos de trabajo de casi 0% al 100%.
Para aplicaciones que requieran de mayor precisión, una de las
recomendaciones, es de utilizar condensadores de tantalio, para así evitar las
corrientes de fuga características de los condensadores electrolíticos.
Para medir las frecuencias de 1Hz, y 10Hz, no fue posible usar el osciloscopio
o el multímetro, puestos que éstos instrumentos, no son capaces de medirlas.
Para medir 1Hz, se utilizó un cronómetro externo, y para medir 10Hz, se utilizó
el osciloscopio, pero la medición resultó dificultosa.
Una de las grandes aplicaciones del 555, debido a que puede manejar 200
mA de salida, es la de generar tonos audibles, tal como una sirena.
SUGERENCIAS
Debido, a que el 555 es un integrado muy popular, y ya ha sido
estudiado anteriormente, hubiera sido interesante hacer la misma
experiencia con otros integrados de aplicaciones similares al 555 tales
como el 4047B, que es el reloj CMOS más popular, permite ciclos de
trabajo exactos del 50%, puede trabajar como monoestable
redisparable, cosa que no se puede hacer en el 555 sin circuito externo,
y disipa mucha menor potencia debido a su tecnología. Asimismo,
hubiera sido interesante implementar multivibradores con osciladores de
cristal, o relojes de múltiples salidas como el 4060B al cual se le puede
acoplar el oscilador de cristal.
WEB GRAFÌA
http://html.rincondelvago.com/circuito-integrado-555-como-astable.html
http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_integrado_555
http://www.electronica2000.com/temas/monoest.htm
http://techanalogica.blogspot.com/2008/02/el-circuito-integrado-555.html
http://perso.wanadoo.es/tonihermosa/Apuntes%20tecnicos/CI%20555-introd.pdf
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