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Tutorial 555 Oscilador - El Multivibrador Astable

Generadores de forma de onda

los 555 temporizador IC Se puede conectar ya sea en su modo monoestable.produciendo así un temporizador de precisión de una duración de tiempo fija, o en su modo biestable para producir una acción de conmutación tipo flip-flop. Pero también podemos conectar el 555 temporizador IC en un modo Astable para producir una muy estable Oscilador 555 Circuito para generar libre altamente preciso.formas de onda en funcionamiento cuya frecuencia de salida se puede ajustar por medio de un circuito de tanque RC conectado externamente que consta de solo dos resistencias y un condensador.

los Oscilador 555 Es otro tipo de oscilador de relajación para.generando formas de onda de salida de onda cuadrada estabilizadas de una frecuencia fija de hasta 500 kHz o de ciclos de trabajo variables de 50 a 100%. En el tutorial anterior del temporizador 555, vimos que el circuito monoestable produce un impulso de un disparo de una sola salida cuando se dispara en su entrada de disparo del pin 2.

Mientras que el circuito monoestable 555 se detuvo después deun tiempo preestablecido en espera de que el siguiente impulso de activación comience nuevamente, para que el 555 Oscillator funcione como un multivibrador astable, es necesario volver a activar continuamente el 555 IC después de cada ciclo de tiempo.

Este reencendido se logra básicamente conectando el desencadenar entrada (pin 2) y la límite entrada (pin 6) juntos, permitiendo así laDispositivo para actuar como un oscilador astable. Entonces, el oscilador 555 no tiene estados estables ya que cambia continuamente de un estado a otro. Además, la resistencia de temporización única del circuito multivibrador monoestable anterior se ha dividido en dos resistencias separadas, R1 y R2 con su unión conectada a la descarga entrada (pin 7) como se muestra a continuación.

Circuito del oscilador 555 Astable básico

oscilador 555 astable

Forma de onda del oscilador 555

En el Oscilador 555 Circuito arriba, pin 2 y pin 6 están conectados.juntos, lo que permite que el circuito se vuelva a disparar en cada ciclo, lo que le permite operar como un oscilador de funcionamiento libre. Durante cada ciclo del condensador, C se carga a través de ambas resistencias de temporización, R1 y R2, pero se descarga solo a través de la resistencia, R2 ya que el otro lado de R2 está conectado a la descarga terminal, pin 7.

Entonces el condensador se carga hasta 2 / 3Vcc (ellímite superior del comparador) que está determinado por la combinación de 0.693 (R1 + R2) C y se descarga hasta 1 / 3Vcc (el límite inferior del comparador) determinado por la combinación de 0.693 (R2 * C). Esto da como resultado una forma de onda de salida cuyo nivel de voltaje es aproximadamente igual a Vcc - 1.5V y cuyos períodos de tiempo de “ENCENDIDO” y “APAGADO” de salida están determinados por las combinaciones de capacitor y resistencias. Por lo tanto, los tiempos individuales requeridos para completar un ciclo de carga y descarga de la salida se dan como:

Tiempos de carga y descarga del oscilador 555 de Astable

555 tiempo de carga y descarga del oscilador

Donde, R está en y C en Farads.

Cuando se conecta como un multivibrador astable, la salida del Oscilador 555 Continuará cargando indefinidamente ydescargando entre 2 / 3Vcc y 1 / 3Vcc hasta que se retire la fuente de alimentación. Al igual que con el multivibrador monoestable, estos tiempos de carga y descarga y, por lo tanto, la frecuencia son independientes de la tensión de alimentación.

La duración de un ciclo de temporización completo es, por lo tanto, igual a la suma de los dos tiempos individuales en que el capacitor se carga y descarga sumados y se da como:

Tiempo de ciclo del oscilador 555

555 tiempo de ciclo del oscilador

La frecuencia de salida de las oscilaciones se puede encontrar invirtiendo la ecuación anterior para el tiempo total del ciclo, dando una ecuación final para la frecuencia de salida de un Astable 555 Oscillator como:

Ecuación de frecuencia del oscilador 555

Frecuencia del oscilador astable 555

Al alterar la constante de tiempo de solo una de las combinaciones RC, la Ciclo de trabajo mejor conocida como la relación “Marca-Espacio” delLa forma de onda de salida se puede establecer con precisión y se da como la relación entre la resistencia R2 y la resistencia R1. El ciclo de trabajo para el oscilador 555, que es la relación del tiempo de "ENCENDIDO" dividido por el tiempo de "APAGADO" viene dado por:

Ciclo de trabajo del oscilador 555

555 ciclo de trabajo del oscilador =

El ciclo de trabajo no tiene unidades ya que es una relación peroPuede expresarse como porcentaje (%). Si ambas resistencias de temporización, R1 y R2 tienen el mismo valor, entonces el ciclo de trabajo de salida será 2: 1, es decir, un 66% de tiempo de encendido y un 33% de tiempo de apagado con respecto al período.

Oscilador 555 Ejemplo No1

Un Astable 555 Oscillator se construye utilizando los siguientes componentes, R1 = 1kΩ, R2 = 2kΩ y condensador C = 10uF. Calcule la frecuencia de salida del oscilador 555 y el ciclo de trabajo de la forma de onda de salida.

t1 - el tiempo de "ENCENDIDO" de la carga del condensador se calcula como:

forma de onda a tiempo

t2 - el tiempo de "OFF" de descarga del condensador se calcula como:

forma de onda fuera del tiempo

El tiempo periódico total (T) por lo tanto se calcula como:

tiempo total periódico

La frecuencia de salida, ƒ por lo tanto se da como:

Frecuencia de salida 555

Dando un valor de ciclo de trabajo de:

555 ciclo de trabajo astable =

Como el condensador de temporización, C se carga a travésLas resistencias R1 y R2, pero solo se descargan a través de la resistencia R2, el ciclo de trabajo de salida se puede variar entre 50 y 100% cambiando el valor de la resistencia R2. Al disminuir el valor de R2, el ciclo de trabajo aumenta hacia el 100% y al aumentar R2, el ciclo de trabajo se reduce hacia el 50%. Si la resistencia, R2 es muy grande en relación con la resistencia R1, la frecuencia de salida del circuito astable 555 estará determinada solo por R2 x C.

El problema con este astable básico 555.La configuración del oscilador es que el ciclo de trabajo, la relación "marcar a espacio" nunca irá por debajo del 50%, ya que la presencia de la resistencia R2 lo evita. En otras palabras, no podemos hacer que el tiempo de “ENCENDIDO” de las salidas sea más corto que el tiempo de “APAGADO”, ya que (R1 + R2) C siempre será mayor que el valor de R1 x C. Una manera de superar este problema es conectar una señal pasando el diodo en paralelo con la resistencia R2 como se muestra a continuación.

Ciclo de trabajo del oscilador 555 mejorado

555 ciclo de trabajo del oscilador astable

Al conectar este diodo, D1 entre el desencadenar entrada y la descarga En la entrada, el condensador de temporización ahora se cargará directamente solo a través de la resistencia R1, ya que la resistencia R2 está cortada por el diodo. El condensador se descarga normalmente a través de la resistencia, R2.

Un diodo adicional, D2 se puede conectar enen serie con la resistencia de descarga, R2 si es necesario para garantizar que el condensador de sincronización solo se cargará a través de D1 y no a través de la trayectoria paralela de R2. Esto se debe a que durante el proceso de carga, el diodo D2 se conecta en polarización inversa, bloqueando el flujo de corriente a través de sí mismo.

Ahora el tiempo de carga anterior de t1 = 0.693 (R1 + R2) C se modifica para tener en cuenta este nuevo circuito de carga y se indica como: 0.693 (R1 x C). Por lo tanto, el ciclo de trabajo se da como D = R1 / (R1 + R2). Luego, para generar un ciclo de trabajo de menos del 50%, la resistencia R1 debe ser menor que la resistencia R2.

Aunque el circuito anterior mejora el deber.ciclo de la forma de onda de salida cargando el condensador de temporización, C1 a través de la combinación R1 + D1 y luego descargándolo a través de la combinación D2 + R2, el problema con esta disposición del circuito es que el circuito del oscilador 555 usa componentes adicionales, es decir, dos diodos.

Podemos mejorar esta idea y producir una solución fija.forma de onda de salida de onda cuadrada con un ciclo de trabajo exacto del 50% muy fácilmente y sin la necesidad de diodos adicionales simplemente moviendo la posición de la resistencia de carga, R2 a la salida (pin 3) como se muestra.

Oscilador astable del ciclo de trabajo del 50%

Oscilador astable del ciclo de trabajo del 50%

El oscilador 555 ahora produce un ciclo de trabajo del 50%.como el condensador de temporización, C1 ahora se está cargando y descargando a través de la misma resistencia, R2 en lugar de descargar a través del pin 7 de descarga de los temporizadores como antes. Cuando la salida del oscilador 555 es ALTA, el condensador se carga a través de R2 y cuando la salida es BAJA, se descarga a través de R2. La resistencia R1 se utiliza para garantizar que el condensador se cargue completamente al mismo valor que la tensión de alimentación.

Sin embargo, como el condensador se carga y descargaa través de la misma resistencia, la ecuación anterior para la frecuencia de salida de las oscilaciones debe modificarse un poco para reflejar este cambio de circuito. Luego, la nueva ecuación para el 50% de Astable 555 Oscillator se da como:

Ecuación de frecuencia de ciclo de trabajo del 50%

Ecuación de frecuencia de ciclo de trabajo del 50%

Tenga en cuenta que la resistencia R1 debe ser suficientementelo suficientemente alto como para garantizar que no interfiera con la carga del capacitor para producir el ciclo de trabajo requerido del 50%. Al cambiar también el valor del condensador de temporización, C1 cambia la frecuencia de oscilación del circuito astable.

555 aplicaciones de oscilador

Dijimos anteriormente que la salida máxima aya sea sumidero o fuente, la corriente de carga a través del pin 3 es de aproximadamente 200 mA y este valor es más que suficiente para controlar o cambiar otros circuitos integrados lógicos, algunos LED o una pequeña lámpara, etc., y es necesario que utilicemos un transistor bipolar o MOSFET para amplificar La salida del 555 para impulsar cargas de corriente más grandes, como motores o relés.

555 intermitente
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Pero el Oscilador 555 También se puede utilizar en una amplia gama de formas de onda.Circuitos generadores y aplicaciones que requieren muy poca corriente de salida, como en equipos de prueba electrónicos para producir una gama completa de frecuencias de prueba de salida diferentes.

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El 555 también se puede utilizar para producir muy precisa.Formas de onda sinusoidal, cuadrada y de pulso o como luces intermitentes y luces LED o de lámpara para circuitos simples que generan ruido, como metrónomos, generadores de efectos de sonido y sonido e incluso juguetes musicales para Navidad.

Podríamos construir fácilmente un simple 555.circuito del oscilador para encender y apagar unos pocos LED "ON" y "OFF" similares al que se muestra, o para producir un ruido de alta frecuencia de un altavoz. Pero un proyecto de ciencia muy agradable y simple de construir con un oscilador 555 basado en astable es el de un metrónomo electrónico.

Los metrónomos son dispositivos utilizados para marcar el tiempo enpiezas de música mediante la producción de un ritmo musical regular y recurrente o haga clic. Se puede hacer un metrónomo electrónico simple utilizando un oscilador 555 como dispositivo de temporización principal y ajustando la frecuencia de salida del oscilador, se puede configurar el tempo o "Beats por minuto".

Así, por ejemplo, un ritmo de 60 latidos por minuto.significa que se producirá un latido cada segundo y en términos electrónicos que equivale a 1Hz. Entonces, al usar algunas definiciones musicales muy comunes, podemos construir fácilmente una tabla de las diferentes frecuencias requeridas para nuestro circuito de metrónomo como se muestra a continuación.

Tabla de frecuencias de metrónomo

Definicion musical Tarifa Latidos por minuto Tiempo de ciclo (T) Frecuencia
Larghetto Muy lento 60 1 segundo 1.0Hz
Andante Lento 90 666ms 1.5Hz
Moderado Medio 120 500ms 2.0Hz
Alegro Rápido 150 400ms 2.5Hz
Presto Muy rapido 180 333ms 3.0Hz

El rango de frecuencia de salida del metrónomo erasimplemente calculado como el recíproco de 1 minuto o 60 segundos dividido por la cantidad de latidos por minuto requeridos, por ejemplo (1 / (60 segundos / 90 bpm) = 1.5Hz) y 120bpm es equivalente a 2Hz, y así sucesivamente. Entonces, al utilizar nuestra ecuación ahora familiar anterior para calcular la frecuencia de salida de un circuito oscilador 555 astable, se pueden encontrar los valores individuales de R1, R2 y C.

El período de tiempo de la forma de onda de salida para un oscilador 555 astable se da como:

555 tiempo de ciclo del oscilador astable

Para nuestro circuito de metrónomo electrónico, el valor de la resistencia de temporización R1 se puede encontrar al reorganizar la ecuación anterior para dar:

valor de la resistencia del oscilador

Suponiendo un valor para la resistencia R2 = 1kΩ ycapacitor C = 10uF el valor de la resistencia de temporización R1 para nuestro rango de frecuencia se da como 142k3Ω a 60 latidos por minuto a 46k1Ω a 180 latidos por minuto, por lo que un resistor variable (potenciómetro) de 150kΩ sería más que suficiente para el circuito del metrónomo para producir toda la gama de ritmos requeridos y algunos más. Entonces el circuito final para nuestro ejemplo de metrónomo electrónico se daría como:

Metrónomo electrónico 555

555 circuito de metrónomo electrónico

Este simple circuito de metrónomo demuestra solouna forma sencilla de utilizar un oscilador 555 para producir un sonido o una nota audibles. Utiliza un potenciómetro de 150 kΩ para controlar el rango completo de pulsos o latidos de salida, y como tiene un valor de 150 kΩ, se puede calibrar fácilmente para obtener un valor de porcentaje equivalente correspondiente a la posición del potenciómetro. Por ejemplo, 60 latidos por minuto equivalen a 142.3kΩ o 95% de rotación.

Del mismo modo, 120 latidos por minuto es igual a 70.Rotación de 1 kΩ o 47%, etc. Se pueden conectar resistencias o recortadoras adicionales en serie con el potenciómetro para preajustar los límites superior e inferior de las salidas a valores predefinidos, pero estos componentes adicionales deberán tenerse en cuenta al calcular la frecuencia de salida o período de tiempo.

Si bien el circuito anterior es un ejemplo muy simple y divertido de generación de sonido, es posible usar el Oscilador 555 como generador / sintetizador de ruido o para hacer sonidos musicales, tonos y alarmas mediante la construcción de un generador de formas de onda de frecuencia variable, marca variable / espacio.

En este tutorial hemos utilizado un solo 555.Circuito del oscilador para producir un sonido, pero al conectar en cascada dos o más chips de 555 osciladores, se pueden construir varios circuitos para producir una amplia gama de efectos musicales y de sonido. Una de esas novedades en el circuito es la sirena “Dee-Dah” del coche de policía que se muestra en el siguiente ejemplo.

555 Oscilador de la Policía "Dee-Dah" Sirena

Sirena de policía 555 oscilador

El circuito simula una señal de alarma warble-toneEso simula el sonido de una sirena policial. IC1 está conectado como un multivibrador astable no simétrico de 2Hz que se utiliza para modular la frecuencia de IC2 a través de la resistencia de 10 kΩ. La salida de IC2 se alterna simétricamente entre 300Hz y 660Hz y toma 0.5 segundos para completar cada ciclo alternativo.

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