EL CIRCUITO INTEGRADO 555Carlos ngel Sipion AlarconChristopher Jonathan Snchez SilvaDennis Steve Castillo EnriquezHanderley Gerson Acarley LeyvaLuis Enrique Chumbes Blas

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO CIRCUITOS DIGITALES

RESUMEN: El 555 es un circuito integrado utilizado ampliamente en la electrnica, sus dimensiones y su forma de trabajo, como ya veremos, hace que sea de gran ayuda, por lo general en circuitos donde tenemos que trabajar con la generacin de seales de diferentes frecuencias. En este artculo mostraremos detalles de su circuito interno y el desarrollo experimental en sus dos modos de trabajo ms utilizado: el astable y monoastable.PALABRAS CLAVE: Circuito integrado, generacin de seales, frecuencia. ABSTRACT: The 555 is an integrated circuit widely used in electronics, its size and the way they work, as we shall see, makes it a great help, usually on circuits where we have to work with the generation of signals of different frequencies. This article will show details of its internal circuitry and experimental development in two working modes most widely used: the astable and monostable.

1. INTRODUCCIN

El circuito integrado 555 es uno de los integrados ms utilizados en el mundo de la electrnica por su bajo costo y su gran fiabilidad ya que es capaz de producir pulsos de temporizacin (modomonoestable), muy precisos y que tambin puede ser usado como oscilador (modoastable). Fue desarrollado y construido en el ao 1971 por Hans Camenzind en la empresa Signetics (Phillips), con el nombre: SE555/NE555 y se lo llam: The IC Time Machine" ("Circuito integrado la mquina del tiempo").El 555 fue pionero en muchos aspectos, no solo fue el primer circuito integrado temporizador

FIGURA 1 NE555N

tambin fue el primero en venderse desde su salida al mercado a bajo precio (US $0,75), cosa nunca hecha hasta entonces por ningn productor de semiconductores. Cabe acotar que por las diferencias entre Camenzind y el departamento de ingeniera de Signetics, el proyecto durmi durante un ao antes de ser finalmente producido en masa por Signetics.

2. PINES DEL 555Pin 1- Tierra o masa: (Ground) Conexin a tierra del circuito (al polo negativo de la alimentacin).Pin 2- Disparo: (Trigger) En este pin es 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 alimentacin. Este pulso debe ser de corta duracin, pues si se mantiene bajo por mucho tiempo la salida se quedar en alto hasta que la entrada de disparo pase a alto otra vez.Pin 3- Salida: (Output) Aqu estar el resultado de la operacin del temporizador, ya sea que est funcionando como monoestable, astable u otro (biestable, flip-flop). Cuando la salida es alta, el voltaje ser igual a Vcc menos 1.7 Voltios. Esta salida se puede poner a 0 voltios con la ayuda del pin 4 (reset).Pin 4- Reset:Si este pin se le aplica un voltaje por debajo de 0.7 voltios, entonces la patilla de salida 3 se pone a nivel bajo. Si esta patilla no se utiliza hay que conectarla a Vcc para evitar que el 555 se resetee.Pin 5- Control de voltaje:(Control) El voltaje aplicado a la patilla # 5 puede variar entre un 40 y un 90% de Vcc en la configuracin monoestable. Cuando se utiliza la configuracin astable, el voltaje puede variar desde 1.7 voltios hasta Vcc. Modificando el voltaje en esta patilla en la configuracin astable causar que la frecuencia del astable sea modulada en frecuencia (FM). Si este pin no se utiliza, se recomienda ponerle un condensador de 0.01uF para evitar las interferencias.Pin 6- Umbral: (Threshold) Es una entrada a un comparador interno que tiene el 555 y se utiliza para poner la salida (Pin 3) a nivel bajo.Pin 7- Descarga: (Discharge) Utilizado para descargar el condensador externo utilizado por el temporizador para su funcionamiento.Pin 8- Vcc:Este es el pin donde se conecta el voltaje positivo de la alimentacin que puede ir desde 4.5 voltios hasta 16 voltios (mximo). En las versiones militares de este integrado puede llegar hasta los 18 Voltios.

CIRCUITO INTERNOEl circuito interno del integrado 555 tiene 20 transistores, 15 resistencias y 2 diodos dependiendo esto del fabricante.Ver fig.3

FIGURA 2 DIAGRAMA DE BLOQUES

FIGURA 3 CIRCUITO COMPLETO DE UN CI 555

3. TIPOS DE FUNCIONAMIENTOA) MODO ASTABLEEl trmino astable se refiere a que ambos estados lgicos (alto y bajo) oscilan durante un cierto tiempo.Con este concepto podemos definir que el timer 555 funciona en modo astable como un multivibrador que es un oscilador no sinusoidal, es decir, genera una onda cuadrada o rectangular continua de ancho predefinido por el diseador.De la figura podemos observar los componentes R1, R2 y C1 que conforman la red de temporizacin que determina la frecuencia de oscilacin, por otra parte el capacitor C2 no afecta al resto del circuito por lo que no es necesario en muchos casos colocarlo.La seal de salida tendr un nivel alto por un tiempo T1 y un nivel bajo por un tiempo T2, los cuales variaran de acuerdo a los valores de R1, R2 y C1.El ciclo de trabajo de la salida puede ser ajustado seleccionando R1 y R2. Dado que C1 se carga a travs de R1 + R2 y se descarga nicamente a travs de R2, se pueden conseguir ciclos de trabajo de un mnimo de 50 por ciento aproximadamente solo si R2 es mucho ms grande que R1 de forma que los tiempos de carga y descarga son casi iguales.Podemos destacar la importancia de este circuito en las computadoras ya que estas requieren de una fuente de temporizacin para proporcionar seales de reloj precisas, as como tambin es responsable del correcto funcionamiento del hardware del sistema. As entonces la seccin de temporizacin consta normalmente de un oscilador controlado de cristal y de contadores para realizar la divisin de frecuencia, por lo que el uso de un oscilador de alta frecuencia y de divisores para obtener una frecuencia menor proporciona mayor precisin y estabilidad en frecuencia.

FIGURA 3 555 EN MODO ASTABLE

La frecuencia, depende de los valores de R1, R2 y C1 y se evalan mediante la siguiente frmula:

Ahora, para producir las distintas frecuencias, se deben escoger los condensadores apropiados: Para 1Hz escogemos un condensador de 100uF. Para 10Hz escogemos un condensador de 10uF. Para 100Hz escogemos un condensador de 1uF. Para 1KHz escogemos un condensador de 0.1uF.

Evaluando la frecuencia 1Hz y el condensador 100uF en la frmula para encontrar los posibles valores de RA y RB.

Cogemos los posibles valores de RA. y RB. teniendo en cuenta que RA debe ser mayor, 10K y 2.2K respectivamente. NOTA: Los valores de estas resistencias sern las mismas para cada una de las frecuencias y condensadores correspondientes.

Para hallar el ciclo de trabajo sern necesario contar con las siguientes formulas: - - Toff - - Hallamos el ciclo de trabajo (10K +2.2K) 0.8418

(10K+4.4K) 0.9936

Los datos de la frecuencia de los resultados prcticos fueron obtenidos con el multmetro, el ciclo de trabajo es comn para todas las frecuencias.

B) MODO MONOASTABLE

En este caso el timer 555 en su modo monoestable funcionar como un circuito de un tiro de un solo pulso de un ancho establecido. Para lograr esto utilizaremos una resistencia y un condensador externo segn muestra la figura, el ancho del pulso de salida se determina mediante la constante del tiempo, la cual se calcula en funcin de R1 y C1 que se indica en la siguiente formula.t=1.1(R1xC1)

Para poder experimentar del modo mono estable en el laboratorio se le conecto un led y un switch tal como se muestra en la siguiente figura.

Tabla 1TericoPrctico

FrecuenciaFrecuenciaCiclo de trabajo

1Hz0.092Hz0.8472

10HZ10.05Hz0.8472

100HZ110.7Hz0.8472

1KHz1.541KHz0.8472

FIGURA 5 ESQUEMA DEL 555 MONOASTABLE

Este circuito funciona de la siguiente manera, al presionarse el switch comienza a cargarse el capacitor C1, lo que provoca que se active la salida (Q-out/pin 3) y se prenda el led D1. Cuando se termina de cargar el capacitor, el circuito se apaga y se vuelve a prender hasta que se vuelva a presionar switch. FIGURA 4 555 MODO MONOASTABLE

La entrada detensinde control (CV-pin 5) no se usa y para evitar ruido que pudiera afectar el nivel umbral de disparo se separa con un condensador C2.Ahora para producir distintas frecuencias, se deber escoger los condensadores apropiados: Para 1Hz escogemos un condensador de 100uF. Para 10Hz escogemos un condensador de 10uF. Para 100Hz escogemos un condensador de 1uF. Para 1KHz escogemos un condensador de 0.1uF. Mantenido constante la resistencia R1 constante (10K). TABLA 2TERICOPRACTICO

FRECUENCIA FRECUENCIA

1Hz0.909Hz

10Hz9.09Hz

100Hz90.9Hz

1KHz909Hz

4. CONCLUSIONESHay que recordar que el perodo es el tiempo que dura la seal hasta que sta se vuelve a repetir.Al armar la circuitera del timer 555 en modo monoastable produce pulsos temporizados muy precisos y en modo astable produce oscilaciones que fueron comprobados en un osciloscopio.Los datos obtenidos en laboratorio en la medida de la frecuencia se aproximan mucho al valor terico ya que el multitester utilizado cuenta con un margen de error de (0.3% +3).Al armar el circuitera en modo monostable y astable con el timer 555 con otros nuevos componentes, notamos que al medir la frecuencia cambia en relacin a los datos obtenidos con otros componentes, esto se debe a las limitaciones proporcionadas por su fabricante que se dan en el caso del condensador y resistencias utilizadas.

5. REFERENCIAS Sistemas digitales, principios y aplicaciones, Tocci, Widmer, Prentice Hall, 8va. Ed., 2003 Diseo digital, Wakerly, Pearson, 3ra. Ed., 2001 Introduccin a las Tcnicas Digitales con Circuitos integrados, Ginzburg, Biblioteca Tcnica Superior, 9na. Ed., 2005 Dispositivos lgicos programables y sus aplicaciones, Mandado, Thomson, 2002. Dispositivos lgicos programables PLD, Garca Iglesias y otros, Alfaomega Grupo Editor Argentino, 2006 Problemas de Circuitos y Sistemas Digitales, Baena Oliva y otros, McGraw-Hill, 2001