Circuito y operación
El multivibrador estable también se denomina Multivibrador de ejecución libre.. No tiene estados estables y cambia continuamente entre los dos estados sin la aplicación de ningún disparador externo. El IC 555 se puede hacer funcionar como un multivibrador astable con la adición de tres componentes externos: dos resistencias (R1 y R2) y un condensador (C). El esquema del IC 555 como un multivibrador asta junto con los tres componentes externos se muestra a continuación.
Los pines 2 y 6 están conectados y, por lo tanto, no es necesario un impulso de disparo externo. Se disparará y actuará como un multivibrador de ejecución libre. El resto de las conexiones son las siguientes: el pin 8 está conectado a la tensión de alimentación (VCC). El pin 3 es el terminal de salida y, por lo tanto, la salida está disponible en este pin. El pin 4 es el pin de reinicio externo. Un bajo momentáneo en este pin reiniciará el temporizador. Por lo tanto, cuando no está en uso, el pin 4 generalmente está vinculado a VCC.
El voltaje de control aplicado en el pin 5 cambiará el nivel de voltaje de umbral. Pero para un uso normal, el pin 5 está conectado a tierra a través de un condensador (generalmente 0.01μF), por lo que el ruido externo del terminal se filtra. El pin 1 es un terminal de tierra. El circuito de temporización que determina el ancho del pulso de salida se compone de R1, R2 y C.
Operación
El siguiente esquema muestra el circuito interno del IC 555 que funciona en modo estable. El circuito de cronometraje RC incorpora R1, R2 y C.
Inicialmente, al encenderse, el flip-flop es RESET (y por lo tanto, la salida del temporizador es bajo). Como resultado, el transistor de descarga se conduce a la saturación (ya que está conectado a Q ‘). El condensador C del circuito de temporización está conectado en el Pin 7 del IC 555 y se descargará a través del transistor. La salida del temporizador en este punto es baja. El voltaje a través del condensador no es más que el voltaje de disparo. Por lo tanto, durante la descarga, si el voltaje del condensador es inferior a 1/3 VCC, que es el voltaje de referencia para activar el comparador (comparador 2), la salida del comparador 2 será alta. Esto configurará el flip-flop y, por lo tanto, la salida del temporizador en el pin 3 va a ALTO.
Este alto rendimiento apagará el transistor. Como resultado, el condensador C comienza a cargar a través de las resistencias R1 y R2. Ahora, el voltaje del condensador es el mismo que el voltaje umbral (ya que el pin 6 está conectado a la unión de la resistencia del condensador). Mientras se carga, el voltaje del condensador aumenta exponencialmente hacia VCC y en el momento en que cruza 2/3 VCC, que es el voltaje de referencia al comparador de umbral (comparador 1), su salida se vuelve alta.
Como resultado, el flip-flop es RESET. La salida del temporizador cae a BAJO. Este bajo rendimiento volverá a encender el transistor que proporciona una ruta de descarga al condensador. Por lo tanto, el condensador C se descargará a través de la resistencia R2. Y, por lo tanto, el ciclo continúa.
Por lo tanto, cuando el condensador se está cargando, el voltaje a través del condensador aumenta exponencialmente y la tensión de salida en el pin 3 es alta. De forma similar, cuando el condensador se está descargando, la tensión en el condensador cae exponencialmente y la tensión de salida en el pin 3 es baja. La forma de la forma de onda de salida es un tren de pulsos rectangulares. Las formas de onda del voltaje del condensador y la salida en el modo astable se muestran a continuación.
Durante la carga, el condensador se carga a través de las resistencias R1 y R2. Por lo tanto, la constante de tiempo de carga es (R1 + R2) C ya que la resistencia total en la ruta de carga es R1 + R2. Mientras se descarga, el condensador se descarga a través de la resistencia R2 solamente. Por lo tanto, la constante de tiempo de descarga es R2C.
Duty Cycle
Las constantes de tiempo de carga y descarga depende de los valores de las resistencias R1 y R2. En general, la constante de tiempo de carga es más que la constante de tiempo de descarga. Por lo tanto, la salida ALTA permanece más larga que la salida BAJA y, por lo tanto, la forma de onda de salida no es simétrica. El ciclo de trabajo es el parámetro matemático que forma una relación entre el alto rendimiento y el bajo rendimiento. Duty Cycle se define como la relación de tiempo de salida ALTA, es decir, el tiempo de ENCENDIDO al tiempo total de un ciclo.
Si TON es el tiempo de salida alta y T es el período de tiempo de un ciclo, entonces el ciclo de trabajo D viene dado por
D = TON/T
Por lo tanto, porcentaje Duty El ciclo viene dado por
% D = (TON/T) * 100
T is suma de TON (tiempo de carga) y TOFF (tiempo de descarga).
El valor de TON o el tiempo de carga (para salida alta) TC está dado por
TC = 0.693 * (R1 + R2) C
El valor de TOFF o el tiempo de descarga (para bajo rendimiento) TD está dada por
TD = 0.693 * R2C
Por lo tanto, el período de tiempo para un ciclo T viene dado por
T = TON + TOFF = TC + TD
T = 0.693 * (R1 + R2) C + 0.693 * R2C
T = 0.693 * (R1 + 2R2) C
Por lo tanto,% D = (TON/T) * 100
% D = (0.693 * (R1 + R2) C)/(0.693 * (R1 + 2R2) C) * 100
% D = ((R1 + 2R2))/((R1 + 2R2)) * 100
Si T = 0.693 * (R1 + R2) C, entonces la frecuencia f viene dada por
f = 1/T = 1/0.693 * (R1 + 2R2) C
f = 1.44/((R1 + 2R2) C) Hz
La selección R1, R2 y C1 para diferentes rangos de frecuencia son los siguientes:
R1 y R2 deben estar en el rango de 1k a 1M. Lo mejor es elegir C1 primero (porque los condensadores están disponibles en solo unos pocos valores) según el rango de frecuencia de la siguiente tabla.
Elija R2 para dar la frecuencia (f) que necesita.
R2 = 0.7/(f × C1)
Elija que R1 sea aproximadamente una décima parte de R2 (1k min.)
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Aplicaciones de Astable Multivibrator
Square Wave Generation
El ciclo de trabajo de un multivibrador astable siempre es mayor que 50%. Se obtiene una onda cuadrada como la salida de un multivibrador astable cuando el ciclo de trabajo es 50% exacto. No es posible un ciclo de trabajo del 50% ni nada por debajo de eso con el IC 555 como un multivibrador asta mencionado anteriormente. Se deben hacer algunas modificaciones en el circuito.
La modificación consiste en agregar dos diodos. un diodo en paralelo a la resistencia R2 con el cátodo de cara al condensador y otro diodo en serie con la resistencia R2 con el ánodo de cara al condensador. Ajustando los valores de las resistencias R1 y R2, se puede obtener un ciclo de trabajo en el rango de 5% a 95%, incluida la salida de onda cuadrada. El circuito para la generación de onda cuadrada se muestra a continuación.
En este circuito, mientras se carga, el capacitor se carga a través de R1 y D1 pasando R2. Mientras se descarga, se descarga a través de D2 y R2.
Por lo tanto, la constante de tiempo de carga es TON = TC y está dada por
TON = 0.693 * R1C y
la constante de tiempo de descarga TOFF = TD viene dada por
TOFF = 0.693 * R2C.
Por lo tanto, el ciclo de trabajo D viene dado por
D = R1/(R1 + R2)
Para obtener una onda cuadrada, el ciclo de trabajo se puede hacer al 50% haciendo que los valores de R1 y R2 sean iguales. Las formas de onda del generador de onda cuadrada se muestran a continuación.
Se logra un ciclo de trabajo de menos del 50% cuando el la resistencia de R1 es menor que la de R2. En general, esto se puede lograr utilizando potenciómetros en lugar de R1 y R2. Se puede construir otro circuito de generador de onda cuadrada a partir del multivibrador astable sin usar ningún diodo. Al colocar la resistencia R2 entre los pines 3 y 2, es decir, el terminal de salida y el terminal de disparo. El circuito se muestra a continuación
En este circuito, las operaciones de carga y descarga ocurren solo a través de la resistencia R2. La resistencia R1 debe ser lo suficientemente alta como para no interferir con el condensador mientras se está cargando. También se utiliza para garantizar que el condensador se cargue hasta el límite máximo (VCC).
Modulación de la posición del pulso
In pulse la modulación de la posición, la posición del pulso varía según la señal de modulación, mientras que la amplitud y el ancho del pulso se mantienen constantes. La posición de cada pulso cambia de acuerdo con el voltaje instantáneo de las muestras de la señal de modulación. Para lograr la Modulación de Posición de Pulso, se usan dos IC de temporizador 555 en los que uno opera en modo estable y el otro en modo monoestable.
La señal de modulación se aplica en el Pin 5 del primer IC 555 que está operando en modo astable. La salida de este IC 555 es una onda modulada por ancho de pulso. Esta señal PWM se aplica como la entrada de activación al segundo IC 555 que está funcionando en modo monoestable. La posición de los pulsos de salida del segundo IC 555 cambia de acuerdo con la señal PWM que depende nuevamente de la señal de modulación.
El esquema del Modulador de posición de pulsos que usa dos IC de temporizador 555 se muestra a continuación.
La tensión de umbral para el primer IC 555, que está determinada por la tensión de control (señal de modulación), se cambia a UTL (nivel de umbral superior) y está dada por
UTL = 2/3 VCC + VMOD
A medida que el voltaje de umbral cambia con respecto al signo de modulación aplicado al, el ancho del pulso cambia y, por lo tanto, el tiempo de retardo varía. Como esta señal modulada por ancho de pulso se aplica al disparador del segundo CI, no habrá cambios en la amplitud o el ancho del pulso de salida, sino que solo se cambiará la posición del pulso. Las formas de onda de las señales moduladas de la posición del pulso se muestran a continuación.
Tren de pulsos
Sabemos que un multivibrador estable generará un flujo continuo de pulsos. Al usar un potenciómetro en lugar de R1, un tren de pulsos puede generar anchos diferentes. El generador de tren de impulsos del circuito que usa un modo de operación estable del IC 555 se muestra a continuación.
Modulación de frecuencia con Astable Multivibrator
Astable el multivibrador puede usarse para generar señales moduladas en frecuencia. Se da una señal de modulación al pin 5 (voltaje de control). El circuito de modulación de frecuencia que usa el modo de operación estable del IC 555 se muestra a continuación.
Un diodo está conectado en paralelo a la resistencia R2 para generar una salida de impulsos con ciclo de trabajo ≈ 50%. La señal de modulación se aplica en el pin 5 a través de un filtro de paso alto que consiste en un condensador y una resistencia. De acuerdo con la señal de modulación aplicada en el pin 5, la salida será modulada en frecuencia. Si el voltaje de la señal de modulación es alto, el período de tiempo de la señal de salida es alto y si el voltaje de la señal de modulación es bajo, el período de tiempo es bajo. Las formas de onda de la señal de modulación y la señal modulada en frecuencia se muestran a continuación.
