CI 555
Aula01: CI 555 como Astável
CI 555
Aula01: CI 555 como Astável
É um CI muito versátil, sendo usado em todas as áreas de eletrônica. Basicamente é usado como astável, monoestavel ou Schmitt Trigger. A Fig01 mostra o diagrama em blocos do 555.
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Fig01: CI 555 - Diagrama de blocos interno |
Os resistores R (5K) formam um divisor
de tensão, em cada um tem uma tensão de VCC/3. Os principais elementos desse diagrama em blocos são:
Comparadores ( 1 ): Num comparador a saída será alta (nível
lógico 1
ou VCC) se V+
> V- e será baixa (nível
lógico 0 ou 0V) se V+ £
V-. A Fig02a mostra um comparador com a saída
alta e a Fig02b com saída baixa.
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Fig02: Comparadores (Topo) |
No 555 a tensão no pino 2 (Trigger ) é sempre comparada com VCC/3, enquanto a tensão no pino 6 (Threshold ) é comparada com 2.VCC/3.
Flip – Flop RS ( 2 ): É um biestável, isto
é, tem dois estados estáveis e a mudança de estado se faz
de acordo com a
tabela verdade dada na Fig03b, o símbolo
está representado na Fig03a.
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Fig03: Flip Flop RS - Símbolo ( a ) - Tabela Verdade ( b ) (Topo) |
Buffer
de Saída ( 3 ): Tem como finalidade aumentar a capacidade de corrente
do CI. A corrente de saída do CI está limitada a 200mA , podendo
entrar ou sair. Observe que o buffer inverte a sua entrada, isto é, a
saída do CI é Q.
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Transistor interno (TR): Opera saturado quando |
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ou cortado quando |
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A alimentação ( VCC ) pode variar de 4,5V a 16V. O encapsulamento mais comum é
o DIP (Dual In line Package).
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1 – GND
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Fig04: Encapsulamento Dual In Line (DIP) (Topo) |
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O circuito básico é o da Fig05a, sendo a Fig05b o mesmo circuito considerando o diagrama em blocos.
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Fig05: Astável - Circuito básico |
Na Fig05a, VC = V6 = V2 , e como inicialmente S = 1 e R = 0, de acordo com a tabela verdade do FF
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e Vsaida = VCC. Como o transistor interno esta cortado C começa a se carregar |
através de RA + RB
Quando VC > VCC/3 (basta que seja alguns mV maior ) teremos R = S = 0 o que mantém o estado do FF interno, isto é , Q = 1, saída VCC |
Quando porém VC> |
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.VCC, |
o FF resetará, isto é, teremos agora R = 1 e S = 0 e |
nesse instante a saída vai a zero,
saturando o transistor interno e fazendo C se descarregar através de
RB e pelo transistor
interno. Quando a tensão
em C cair abaixo de VCC/3 , novamente teremos S = 1 e R = 0 setando
o FF e portanto a saída volta para VCC e o transistor corta fazendo o capacitor se carregar
por RA + RB e tudo se repete. A Fig06
mostra o comportamento do circuito do ponto de vista dos gráficos.
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Fig06: Astável - ( a ) Formas de onda no capacitor ( b ) na saída (Topo ) |
Os tempos alto ( TH ) e baixo ( TL ) são calculados por :
TH = 0,69.( RA + RB ).C (Equação
1)
e TL = 0,69.RB.C
(Equação 2)
Observe
que o tempo alto é maior que o tempo baixo pois a carga se dá
por (RA + RB) e a descarga por RB. Caso se deseje tempos
iguais deve-se impor RB muito
maior do que RA,
sendo que RA
deve ter valor de pelo menos 1K para que o transistor interno não sofra
danos.
As expressões de TH e TL podem ser generalizadas por :
TH = 0,69.RCarga.C
(Equação 3) e TL = 0,69.RDescarga.C
(Equação 4) onde RCarga é a resistência
3. Exercícios Resolvidos
3.1) Para o astável pede-se calcular a freqüência de oscilação e desenhar os gráficos de VC( t ) e Vsaida ( t ).
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Solução: TH
= 0,69.RCarga.C = 0,69.48K.0,1mF
= 3,31ms |
clique aqui para obter o arquivo MicroCap8
Use o quadro a seguir para determinar tempo e frequencia de oscilação
Entre com os valores de R1, R2, e C e então pressione o botão "Calcular" para determinar os intervalos de tempo alto TH e tempo baixo TL em ms.
Por exemplo um resistor de R1=10K e um resistor R2= 100K com um capacitor C= 0.1 uF produzirá os tempos TH=7.62ms e TL= 6.93ms e uma freqüência de f= 70 Hz.
R1 deve ser maior que 1K para garantir a integridade do CI e C deverá ser maior que .0005 uF.
Para iniciar qualquer cálculo primeiramente tecle "Zerar".
TH = 0.693 * (RA+RB) * C ( tempo no nível alto)
TL = 0.693 * RB * C ( tempo no nível baixo)
RB (K Ohms)
C (uF)
TH (ms)
TL (ms)
f(KHz)
f(Hz)
3.2) Idem 1 para o circuito.
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clique aqui para obter o arquivo MicroCap8
3.3) Idem1 para circuito. (Topo)
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clique aqui para obter o arquivo MicroCap8
3.4) Calcular os tempos que os LED’s ficam acesos e apagados no circuito.
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3.5) Projetar um astável com
555 que oscile em 5KHz. Dado: VCC = 12V
Solução: Como não foram
especificados TH
e TL consideraremos
o circuito simétrico, isto é, TH = TL
=T/2
T = 1/5KHz = 0,2ms =
200 us >>> T/2
= 100 us
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4. Exercícios
Propostos
4.1. Projetar
um astável simétrico com 555 que oscile em 20KHz. Dado VCC = 12V.
4.2. Projetar um
astável que gere uma forma de onda que tenha TH = 1ms e TL = 3ms.
4.3. Projetar um
astável com 555 que gere uma forma de onda com TH = 3ms e TL = 1ms.
4.4. Para o circuito desenhar as formas de onda nos pinos
2 e 3, calculando a freqüência de oscilação.
4.5. Idem 4
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4.6. Explique o funcionamento do circuito , esboçando as formas de onda nos pontos A , B e C.
4.7.Projete um pisca pisca que deixe uma lâmpada de 110v
acesa 2s e apagada 4s. Dados: Relê
12V/30mA
Vcc =12V.
5. Experiência27 - ASTÁVEL COM 555
5.1 . Abra o arquivo Exp27 .CIR, e identifique
o circuito a seguir. Execute uma analise Transient
para ver as formas de onda na saida e capacitor.
Ative-o. Anote as amplitudes das tensões bem
como o período das oscilações. Compare com os valores teóricos.
Atenção!! Faça as mudanças que achar necessário,
mas não salve com o mesmo nome.
5.2. Calcule os tempos
envolvidos e anote
TH. = ___________ TL= ___________ TCalc= ___________
5.3. Anote as formas de onda na saída e no capacitor, e meça todos
os tempos envolvidos
TH. = ___________ TL= ___________ TCalc= ___________
5.4. Abra o arquivo EXP27b.CIR identifique o circuito a seguir, e repita os itens 5.1, 5.2, e 5.3.
Tempos Calculados: TH. = ___________ TL= ___________ TCalc= ___________
Tempos Medidos: TH. = ___________ TL= ___________ TCalc= ___________
5.5. Abra o arquivo EXP27c.CIR e identifique o circuito a seguir, e repita os itens 5.1, 5.2, e 5.3.
Tempos Calculados: TH. = ___________ TL= ___________ TCalc= ___________
Tempos Medidos: TH. = ___________ TL= ___________ TCalc= ___________
5.6. Conclusões:
6. Experiência28 - ASTÁVEL COM 555 - Pisca Pisca
6.1. Abra o arquivo Exp28_Multisim2001 e identifique o circuito a seguir.
6.2. Calcule os tempos que o LED fica aceso (Tac) e apagado (Tap) e anote.
Tac=___________ Tap=__________
6.3. Inicie a simulação e meça os tempos acima.
Tac=___________ Tap=__________
6.4. Conclusões
v
