El timer o temporizador 555 es un popular circuito integrado temporizado diseñado especialmente para operar como multivibrador astable o monoestable. Este dispositivo es producido por varios fabricantes de circuitos integrados, que lo suministran de distintas versiones que difieren entre si en aspectos tales como consumo estático, capacidad de corriente de salida, rango de tensión de alimentación, frecuencia máxima de operación, forma de encapsulado, etc. Pero nosotros nos limitaremos a comentar las características esenciales del componente.

CIRCUITO INTERNO TEMPORIZADOR 555

La figura siguiente, muestra el circuito esquemático interno del integrado 555.

En el entonces encontramos lo siguiente.

• Divisor de tensión: Posee un divisor de tensión interno formado por tres resistencias de igual valor que, a partir de la alimentación Vcc, obtiene dos tensiones de uso interno 2/3 Vcc y 1/3 Vcc. El punto correspondiente a la tensión de 2/3 Vcc esta disponible como terminal del integrado con la denominación de tensión de control, por lo que, en principio, estas dos tensiones pueden ser modificadas por una apropiada conexión externa. Sin embargo, lo mas usual es no modificar externamente el divisor de tensión, y emplear el terminal accesible desde el exterior solo para colocar un condensador (del orden de 10 a 100 nF) contra tierra a los efectos de reducir la posible señal parásita que pudiera introducirse en el divisor.

• Comparadores de tensión: Cuenta con dos comparadores de tensión, estos son dos dispositivos híbridos, de entradas analógicas y salida lógica. Estos comparadores restan de la tensión que tienen en su entrada marcada con un símbolo +, el valor de la tensión presente en su entrada marcada con un signo -. Cada uno de ellos. si el resultado al restar sus entradas es positivo (es decir que la entrada + tiene mayor tensión que la -), o la señala con un 1 en su salida lógica. Por el contrario, la salida toma el estado 0 en caso de que el resultado de la resta sea negativo, es decir que la entrada + tenga una tensión inferior a la entrada -. Se observara que ambos comparadores tienen una de sus entradas tomadas directamente del divisor de tensión, mientras que la otra entrada esta disponible como un terminal del integrado. Esas dos entradas externas son denominadas disparo y umbral, por las razones que luego explicaremos.

• Biestable SR: En su interior encontramos un biestable cuyas entradas S y R provienen de las salidas de los comparadores mencionados mas arriba. Se nota ne la figura que el biestable es puesto en 1 por uno de los comparadores cuando el nivel de tensión presente en la entrada de disparo  es inferior a 1/3 Vcc, y repuesto a 0 por el otro comparador cuando el nivel de tensión presente en la entrada de umbral supera a 2/3 Vcc. Una entrada adicional de reset permite poner a 0 el biestable con una señal externa (activa en bajo) aplicada a dicha entrada. Sin embargo, esta posibilidad no es muy utilizada y comunmente esta entrada se conecta directamente a Vcc de manera de no inferir con la operación normal del circuito.

• Buffer: Existe un buffer de salida que tiene por misión reproducir a la salida del circuito integrado el estado lógico presente a la salida Q del biestable SR, pero con una mayor capacidad de circulación de corriente que la normal en, por ejemplo, TTL, lo que permite que la salda del 555 pueda llegar a manejar cargas moderadas.

• Transistor: Cuenta con un transistor que se encuentra saturado cuando el biestable se encuentra en estado 0 y al corte en caso contrario. De esta forma, el transistor actúa como un conmutador conectado a tierra y la salida denominada descarga, el que esta cerrado cuando el biestable esta en 0 y abierto en caso contrario. En la figura de mas arriba se muestra un transistor bipolar de juntura, pero en el caso de tecnología CMOS se lo sustituye con un transistor MOS.

TEMPORIZADOR 555 COMO MONOESTABLE

El circuito de la figura siguiente corresponde a un multivibrador monoestable realizado sobre la base del temporizador 555. Por simplicidad en el dibujo, no se muestran las conexiones correspondientes a la alimentación del integrado, ni las entradas de control y reset del mismo, las que deben suponerse conectadas a tierra mediante un condensador de entre 10 a 100 nF y a Vcc. En dicho circuito merece destacarse la unión externa del dispositivo de los terminales umbral y descarga, y la presencia de un circuito RC conectado a ese punto de unión. Se notara que la tensión sobre el condensador es, al mismo tiempo, la tensión sobre la entrada umbral.

Recordemos dos puntos que habíamos presentado anteriormente.

• Cuando la tensión en la entrada de disparo es menor que Vcc/3, a través del comparador de tensión interno correspondiente el biestable esta en el estado 1, al igual que la salida, mientras que el transistor de descarga se encuentra abierto.

• Por otro lado cuando la tensión en la entrada de umbral es mayor que 2Vcc/3, a través del comparador de tensión interno correspondiente el biestable esta en el estado 0, al igual que la salida, mientras que el transistor de descarga se encuentra cerrado, equivale a un circuito contra tierra.

Veamos entonces el funcionamiento del circuito, el que se podrá seguir con las formas de onda que se muestran en la figura de mas abajo, donde V es la tensión sobre el condensador que se gráfica acompañada de la tensión de salida del temporizador.

• En situación de reposo, la tensión de disparo suele estar próxima a Vcc. En estas condiciones, tanto el biesdtable como la salida están en 0, y el transistor de descarga se encuentra cerrado, comportándose como un cortocircuito contra tierra que mantiene al condensador C totalmente descargado.

• Si la tensión de disparo se hace brevemente inferior a Vcc/3, el comparador respectivo hace que el biestable y la salida del circuito pasen a 1, con lo que el transistor de descarga se abre, lo que permite que el condensador C se vaya descargando a traces de la resistencia R que tiene en serie, tendiendo la tensión sobre el mismo a un valor  final de Vcc. Pero este proceso de carga finaliza antes que esto ocurra, pues al superar ligeramente la tensión del condensador al valor 2Vcc/3, el comparador hace que el biestable sea puesto en 0 (al igual que la salida del circuito) y el transistor de descarga nuevamente se cierre, descargándose el condensador y volviendo a la situación inicial.

REFERENCIAS

• Libro de Técnicas Digitales 2 de Ed Sinderman

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Como funciona el timer 555 en modo astable

El timer 555 es un circuito integrado, con el podemos realizar varias funciones, pero yo voy a explicarles la que creo desde mi punto de vista es la mas importante, Generar un tren de pulsos de una frecuencia determinada PWM o modulación por ancho de pulsos

No es el objetivo del articulo explicar en detalle el circuito interno del integrado, solo voy a hacer unos comentarios generales al respecto para que no piensen que lo ocurre dentro de esta caja negra es arte de magia.

Circuito interno

El integrado esta formado por un Flip Flop, una etapa de salida para controlar la corriente, transistores y dos comparadores de tensión, a estas configuraciones internas se le suma la red externa que dependiendo de el valor de sus componente obtenemos resultados diferentes.

Funcionamiento de cada uno de sus pines

• Pin 1 (Gnd): Es la referencia a tierra del circuito.

• Pin 2 (Disparador o trigger): Es la señal de entrada del comparador

• Pin 3 (Salida): Es por donde se obtiene la señal de salida esperada (el tren de pulsos)

• Pin 4 (Reset): Es el pin de reset, se controla mediante lógica negativa, es decir si quiero volver a iniciar el proceso debo enviar un cero a este pin, desde mi experiencia recomiendo conectar directamente este pin a VCC mediante una resistencia de pequeño valor, de esta manera evitamos que la salida se ponga a cero sin desearlo.

• Pin 5 (Control de voltaje): Este pin esta para producir la modulación por ancho de pulsos mediante la descarga del capacitador externo.

• Pin 6 (Umbral): Es la entrada de otro comparador, se compara a 2/3 de VCC contra la amplitud de la señal de disparo.

• Pin 7 (Descarga): Se descarga cuando el transistor se encuentra en saturación, se conecta a el divisor resistivo de la red de tiempo externa.

Conexión básica para comportamiento astable (generador de tren de pulsos)

Utilizando esta simple configuración podemos general una señal cuadrada a la salida de la frecuencia que nosotros determinemos, la frecuencia y el ancho de los estados altos y bajos dependerá de la Red de tiempo, básicamente de los valores de los capacitares y resistencias que le pongamos.

Para controlar el ancho de cada estado del tren de pulsos debemos aplicar las siguientes formulas

Ta representa el tiempo en estado alto (H) y Tb representa el tiempo en estado bajo (L), modificando los valores R1 R2 y C1 podemos diseñar la señal a nuestro gusto, el periodo de la señal va a ser la suma del tiempo en alto mas el tiempo en bajo, y como ya sabemos ya frecuencia es la inversa del periodo.

Forma de la señal de salida obtenida

La siguiente imagen muestra lo que veríamos en un osciloscopio, queda claro que podemos regular a nuestro gusto los tiempos de Ta y Tb modificando los valores de los elementos pasivos del circuito.

Ventajas de utilizar el circuito integrado 555

Fue uno de los primeros circuitos integrados en realizar darnos la posibilidad de generar un tren de pulsos a nuestro gusto, las ventajas se pueden enumerar aunque gracias al avance de la tecnología se puede obtener el mismo resultado de mucho mayor calidad con microprocesadores. Igualmente vale la pena mencionar algunas de las ventajas de utilizar el 555 para generar tren de pulsos.

• Su bajo costo: se consigue en cualquier casa de electrónica a muy buen precio.

• No hay que programarlo: como dijimos, este integrado no es un microprocesador y es por eso que no es necesario programar nada para obtener un tren de pulsos determinado.

• Fácil de utilizar: Es muy fácil de utilizar y es por eso que es ideal para enseñar en los colegios.

Aplicaciones del integrado 555

Es un integrado muy versátil que se puede usar para gran cantidad de aplicaciones, eso dependerá de la imaginación del desarrollador. Las mas frecuentes aplicaciones son las siguientes.

• Led intermitente: es muy común utilizarlo como temporizador para hacer parpadear un led a una frecuencia determinada, generalmente para carteles luminosos.

• Control de velocidad de un motor: Se lo utiliza para generar una señal PWM para controlar la velocidad de un motor de corriente continua.

• Alarmas: dado el rango de frecuencias que maneja es muy común utilizarlo para hacer una alarma mediante de una circuiteria adicional

 Bibliográfica

www.forosdeelectronica.com
www.datasheetcatalog.net

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