IC 555 Pinouts, circuitos astables, monoestables y biestables con fórmulas exploradas

IC 555 Pinouts, circuitos astables, monoestables y biestables con fórmulas exploradas

La publicación explica cómo funciona el IC 555, sus detalles básicos de distribución de pines y cómo configurar el IC en sus modos de circuito estándar o popular astable, biestable y monoestable. La publicación también detalla las diversas fórmulas para calcular los parámetros del IC 555.

NE555 IC vista superior original

Introducción

Nuestro mundo de pasatiempos sería menos interesante sin el IC 555. Sería uno de nuestros primeros circuitos integrados en usar en electrónica. En este artículo, repasaremos la historia del IC555, sus 3 modos de funcionamiento y algunas de sus especificaciones.

IC 555 fue introducido en 1971 por una empresa llamada 'Signetics' fue diseñado por Hans R. Camenzind. Se estima que cada año se fabrican alrededor de mil millones de IC 555. Eso es un IC 555 por cada 7 personas en el mundo.



The Signetics Company es propiedad de Philips Semiconductor. Si miramos el diagrama de bloques interno de IC 555, encontramos tres resistencias de 5K ohmios conectadas en serie para decidir el factor de tiempo, así que probablemente así es como el dispositivo obtuvo su nombre de temporizador IC 555. Sin embargo, algunas hipótesis afirman que la selección del nombre no tiene relación con los componentes internos del CI, fue seleccionado arbitrariamente.

Cómo funciona IC 555

Un IC555 estándar consta de 25 transistores, 15 resistencias y 2 diodos integrados en una matriz de silicio. Hay dos versiones del IC disponibles, a saber, temporizador 555 de grado militar y civil.

El NE555 es un CI de grado civil y tiene un rango de temperatura de funcionamiento de 0 a +70 grados Celsius. El SE555 es IC de grado militar y tiene un rango de temperatura de funcionamiento de -55 a +125 grados Celsius.

También encontrará el Versión CMOS del temporizador conocida como 7555 y TLC555 estos consumen menos energía en comparación con el 555 estándar y funcionan a menos de 5V.

Los temporizadores de la versión CMOS consisten en MOSFET en lugar de un transistor bipolar, que es eficiente y consume menos energía.

Pinout IC 555 y detalles de funcionamiento:

DIAGRAMA PINOUT: de IC 555
  1. Pin 1 : Tierra o 0V: es el pin de suministro negativo del IC
  2. Pin 2 : Disparador o entrada: Un disparador momentáneo negativo en este pin de entrada hace que el pin 3 de salida se ponga ALTO. Esto sucede mediante una descarga rápida del condensador de temporización por debajo del nivel de umbral inferior de 1/3 del voltaje de suministro. A continuación, el condensador se carga lentamente a través de la resistencia de temporización y, cuando se eleva por encima de 2/3 del nivel de suministro, el pin3 vuelve a estar BAJO. Esta conmutación ON / OFF se realiza mediante un CHANCLAS etapa.
  3. Pin 3 : Salida: Es la salida que responde a los pines de entrada ya sea subiendo o bajando, o oscilando ON / OFF
  4. Pin 4 : Reset: Es el pin de reinicio que siempre está conectado al suministro positivo para el funcionamiento normal del IC. Cuando se conecta a tierra restablece momentáneamente la salida del IC a su posición inicial, y si está permanentemente conectado a tierra, mantiene las operaciones del IC desactivadas.
  5. Pin 5 : Control: Se puede aplicar un potencial de CC variable externo en este pin para controlar o modular el ancho de pulso del pin3 y generar un PWM controlado.
  6. Pin 6 : Umbral: Este es el pin de umbral que hace que la salida sea BAJA (0V) tan pronto como la carga del capacitor de temporización alcanza el umbral superior de 2/3 del voltaje de suministro.
  7. Pin 7 : Descarga: Este es el pin de descarga controlado por el flip flop interno, que fuerza al capacitor de temporización a descargarse tan pronto como alcanza el nivel de umbral de voltaje de suministro de 2/3.
  8. Pin 8 : Vcc: Es la entrada de alimentación positiva entre 5 V y 15 V.

3 modos de temporizador:

  1. Gatillo biestable o Schmitt
  2. Monoestable o de un disparo
  3. Estable

Modo biestable:

Cuando el IC555 está configurado en modo biestable, funciona como un flip-flop básico. En otras palabras, cuando se da el disparador de entrada, cambia el estado de salida a ON u OFF.

Normalmente, # pin2 y # pin4 están conectados a resistencias pull-up en este modo de operación.

Cuando el # pin2 está conectado a tierra por un corto período de tiempo, la salida en el # pin3 se pone alta para restablecer la salida, el # pin4 se corta momentáneamente a tierra y luego la salida baja.

No hay necesidad de un condensador de temporización aquí, pero se recomienda conectar un condensador (0.01uF a 0.1uF) a través del pin 5 y tierra. # pin7 y # pin6 se pueden dejar sin conectar en esta configuración.

Aquí hay un circuito biestable simple:

Circuito biestable simple con IC 555

Cuando se presiona el botón de configuración, la salida aumenta y cuando se presiona el botón de reinicio, la salida pasa al estado bajo. R1 y R2 pueden ser de 10k ohmios, el capacitor puede estar en cualquier lugar entre el valor especificado.

Modo monoestable:

Otra aplicación útil del temporizador IC 555 es en forma de circuito multivibrador monoestable o monoestable , como se muestra en la figura siguiente.

Tan pronto como la señal de disparo de entrada se vuelve negativa, se activa el modo de disparo único, lo que hace que el pin de salida 3 suba al nivel de Vcc. El período de tiempo de la condición de salida alta se puede calcular mediante la fórmula:

  • Talto= 1,1 RAC

Como se ve en la figura, el borde negativo de la entrada obliga al comparador 2 a alternar el flip-flop. Esta acción hace que la salida en el pin 3 suba.

En realidad, en este proceso, el condensador C se carga hacia VCC a través de la resistencia FUERA . Mientras se carga el capacitor, la salida se mantiene alta al nivel de Vcc.

Fórmula y forma de onda monoestable monoestable IC 555

Video de demostración

Cuando el voltaje a través del capacitor adquiere el nivel de umbral de 2 VCC / 3, el comparador 1 activa el flip-flop, lo que obliga a la salida a cambiar de estado y bajar.

Posteriormente, esto reduce la descarga, lo que hace que el condensador se descargue y se mantenga alrededor de 0 V hasta el siguiente disparo de entrada.

La figura de arriba muestra el procedimiento completo cuando la entrada se activa a nivel bajo, lo que lleva a una forma de onda de salida para una acción monoestable de un solo disparo del IC 555.

La sincronización de la salida para este modo puede variar desde microsegundos hasta muchos segundos, lo que permite que esta operación sea idealmente útil para una variedad de aplicaciones diferentes.

Explicación simplificada para los novatos

Los generadores de pulsos monoestables o de un solo disparo se utilizan ampliamente en muchas aplicaciones electrónicas, donde un circuito debe encenderse durante un tiempo predeterminado después de un disparo. El ancho del pulso de salida en # pin3 se puede determinar usando esta fórmula simple:

  • T = 1.1RC

Dónde

  • T es el tiempo en segundos
  • R es resistencia en ohmios
  • C es la capacitancia en faradios

El pulso de salida cae cuando el voltaje a través del capacitor es igual a 2/3 del Vcc. El disparo de entrada entre dos pulsos debe ser mayor que la constante de tiempo RC.

Aquí hay un circuito monoestable simple:

Circuito monoestable simple con IC 555

Resolver una aplicación práctica monoestable

Descubra el período de la forma de onda de salida para el ejemplo de circuito que se muestra a continuación cuando se activa por un pulso de borde negativo.

Solución:

  • Talto= 1,1 RAC = 1,1 (7,5 x 103)(0.1 x 10-6) = 0,825 ms

Cómo funciona el modo Astable:

En referencia a la figura del circuito astable IC555 a continuación, el condensador C se carga hacia VCC nivel a través de las dos resistencias RAy RB. El condensador se carga hasta que alcanza más de 2 VCC / 3. Este voltaje se convierte en el voltaje umbral en el pin 6 del IC. Este voltaje opera el comparador 1 para activar el flip-flop, lo que hace que la salida en el pin 3 sea baja.

Junto con esto, el transistor de descarga se enciende, lo que hace que la salida del pin 7 descargue el condensador a través de la resistencia RB .

Esto hace que el voltaje dentro del capacitor caiga hasta que finalmente descienda por debajo del nivel de activación ( VCC / 3). Esta acción activa instantáneamente la etapa de flip flop del IC, lo que hace que la salida del IC aumente y apague el transistor de descarga. Esto, una vez más, permite que el condensador se cargue a través de resistencias. FUERA y RB hacia VCC .

Los intervalos de tiempo que son responsables de convertir la salida en alto y bajo se pueden calcular utilizando las relaciones

  • Talto≈ 0,7 (RA+ RB) C
  • Tbajo≈ 0,7 RB C

El período total es

  • T = período = Talto+ Tbajo

Video Tutorial

Explicación simplificada para los novatos

Este es el diseño de multivibrador o AMV más utilizado, como en osciladores, sirenas, alarmas , luces intermitentes, etc., y este sería uno de nuestros primeros circuitos implementados para IC 555 como aficionado (¿recuerdas el LED intermitente alternativo?).

Cuando IC555 se configura como multivibrador astable, emite pulsos continuos de forma rectangular en el # pin3.

La frecuencia y el ancho de pulso pueden ser regulados por R1, R2 y C1. R1 está conectado entre Vcc y descarga # pin7, R2 está conectado entre # pin7 y # pin2 y también # pin6. El # pin6 y el # pin2 están en corto.

El condensador está conectado entre el # pin2 y tierra.

La frecuencia para Se puede calcular un multivibrador estable usando esta fórmula:

  • F = 1,44 / ((R1 + R2 * 2) * C1)

Dónde,

  • F es la frecuencia en Hertz
  • R1 y R2 son resistencias en ohmios
  • C1 es el condensador en faradios.

El tiempo máximo de cada pulso dado por:

  • Alto = 0,693 (R1 + R2) * C

El tiempo bajo viene dado por:

  • Bajo = 0,693 * R2 * C

Todo 'R' está en ohmios y 'C' está en ohmios.

Aquí hay un circuito multivibrador astable básico:

Circuito estable simple con IC 555

Para temporizadores 555 IC con transistores bipolares, se debe evitar R1 con valor bajo para que la salida permanezca saturada cerca del voltaje de tierra durante el proceso de descarga, de lo contrario, el 'tiempo bajo' podría no ser confiable y podemos ver valores mayores para tiempo bajo prácticamente que el valor calculado .

Resolver un problema de ejemplo estable

En la siguiente figura busque la frecuencia del IC 555 y dibuje los resultados de la forma de onda de salida.

Solución:

Las imágenes de forma de onda se pueden ver a continuación:

Circuito IC 555 PWM usando diodos

Si desea que la salida sea inferior al 50% del ciclo de trabajo, es decir, un tiempo alto más corto y un tiempo bajo más largo, se puede conectar un diodo a través de R2 con un cátodo en el lado del condensador. También se llama modo PWM para el temporizador 555 IC.

También puede diseñar un Circuito 555 PWM con ciclo de trabajo variable dos diodos como se muestra en la figura anterior.

El circuito PWM IC 555 que usa dos diodos es básicamente un circuito estable donde la sincronización de carga y descarga del capacitor C1 se bifurca a través de canales separados usando diodos. Esta modificación permite al usuario ajustar los períodos ON / OFF del IC por separado y, por lo tanto, lograr rápidamente la tasa PWM deseada.

Calculando PWM

En un circuito IC 555 que usa dos diodos, la fórmula para calcular la tasa de PWM se puede lograr usando la siguiente fórmula:

Talto≈ 0.7 (R1 + Resistencia POT) C

Aquí, la resistencia POT se refiere al ajuste del potenciómetro y el nivel de resistencia de ese lado particular del potenciómetro a través del cual se carga el condensador C.

Digamos que la olla es una olla de 5 K, y se ajusta a un nivel 60/40, produciendo niveles de resistencia de 3 K y 2 K. Luego, dependiendo de qué parte de la resistencia esté cargando el capacitor, el valor podría usarse en lo anterior. fórmula.

Si es el ajuste lateral de 3 K el que está cargando el condensador, entonces la fórmula podría resolverse como:

Talto≈ 0.7 (R1 + 3000 Ω) C

Por otro lado, si es 2 K el que está en el lado de carga del ajuste de la olla, entonces la fórmula se puede resolver como.

Talto≈ 0.7 (R1 + 2000 Ω) C

Recuerde, en ambos casos, la C estará en faradios. Por lo tanto, primero debe convertir el valor de microfaradios en su esquema a Farad, para obtener una solución correcta.

Referencias: Stackexchange




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