FACULTAD DE TECNOLOGIA COCHABAMBA

PRACTICA - Nº 4CIRCUITOS ASTABLES

MATERIA: Sistemas Digitales DOCENTE: Ing. BalderramaGRUPO: BNOMBRE:

Lafuente Encinas Joshua

FECHA: 20 de Abril del 2012

COCHABAMBA – BOLIVIA

UNIVERSIDAD PRIVADA DEL VALLEFACULTAD DE TECNOLOGIAPRACTICA Nº 1

FAMILIA DE COMPUERTAS RTL Y DTL

1.OBJETIVOS.-

El estudiante deberá tener conocimientos de los circuitos temporizadores. Conocimiento de multivibradores astables. Diseñar e implementar multivibradores astables con los circuitos integrados

TTL, CMOS y el LM555, dandonos valores de resistencias, capacitores, de manera que cumplan los requerimientos de cada experiencia.

2.MARCO TEÓRICO.-

En electrónica, un astable es un multivibrador que no tiene ningún estado estable, lo que significa que posee dos estados "cuasi-estables" entre los que conmuta, permaneciendo en cada uno de ellos un tiempo determinado. La frecuencia de conmutación depende, en general, de la carga y descarga de condensadores.

Entre sus múltiples aplicaciones se cuentan la generación de ondas periódicas (generador de reloj) y de trenes de impulsos.

En la Figura 1 se muestra el esquema de un multivibrador astable realizado con componentes discretos.

El funcionamiento de este circuito es el siguiente:

Al aplicar la tensión de alimentación (Vcc), los dos transistores iniciaran la conducción, ya que sus bases reciben un potencial positivo a través de las resistencias R-2 y R-3, pero como los transistores no serán exactamente idénticos, por el propio proceso de fabricación y el grado de impurezas del material semiconductor, uno conducirá antes o más

rápido que el otro.

Supongamos que es TR-1 el que conduce primero. En estas condiciones el voltaje en su colector estará próximo a 0 voltios, por lo que el C-1 comenzará a cargarse a través de R-2. Cuando el voltaje en C-1 alcance los 0,6 V, TR-2 comenzará a conducir, pasando la salida a nivel bajo (tensión próxima a 0V). C-2, que se había cargado vía R-4 y unión base-emisor de TR-1, se descargará ahora provocando el bloqueo de TR-1.

C-2 comienza a cargarse vía R-3 y al alcanzar la tensión de 0,6 V provocará nuevamente la conducción de TR-1, la descarga de C-1, el bloqueo de TR-2 y el pase a nivel alto (tensión próxima a Vcc (+) de la salida Y).A partir de aquí la secuencia se repite indefinidamente, dependiendo los tiempos de conducción y bloqueo de cada transistor de las relaciones R-2/C-1 y R-3/C-2. Estos tiempos no son necesariamente iguales, por lo que pueden obtenerse distintos ciclos de trabajo actuando sobre los valores de dichos componentes.

Circuito 555. Es uno de los Circuitos Integrados más famosos, de los más utilizados. Según el tipo de fabricante recibe una designación distinta tal como TLC555, LMC555, UA555, NE555C, MC1455, NE555, LM555, etc. aunque se lo conoce como el 555 . El Dispositivo 555 es un circuito integrado muy estable cuya función primordial es la de producir pulsos de temporización con una gran precisión y que, además, puede funcionar como oscilador.

Características

Temporización desde microsegundos hasta horas. Modos de funcionamiento:

o Monoestable. o Astable.

Aplicaciones: o Temporizador. o Oscilador. o Divisor de frecuencia. o Modulador de frecuencia. o Generador de señales triangulares.

Utilización

Este Circuito es un "Timer de precisión", en sus orígenes se presentó como un Circuito de retardos de precisión, pero pronto se le encontraron otra aplicaciones tales como osciladores astables, generadores de rampas, temporizadores secuenciales, etc., consiguiéndose unas temporizaciones muy estables frente a variaciones de tensión de alimentación y de Temperatura.

Características generales: El Circuito puede alimentarse con tensión continua comprendida entre 5 y 15 voltios, aunque hay versiones que admiten tensiones de alimentación hasta 2 V., pero no son de uso Corriente. Si se alimenta a 5V es compatible con la familia TTL.

La corriente de salida máxima puede ser de hasta 200mA., muy elevada para un circuito integrado, permitiendo excitar directamente relés y otros circuitos de alto consumo sin necesidad de utilizar componentes adicionales. La estabilidad en frecuencia es de 0,005% por ºC.

Necesita un número mínimo de componentes exteriores, la frecuencia de oscilación se controla con dos resistencias y un condensador. Cuando funciona como monoestable el retardo se determina con los valores de una resistencia y de un Condensador.

Diagrama de Bloques Interno:

El funcionamiento y las posibilidades de este circuito se pueden comprender estudiando el diagrama de bloques. Básicamente se compone de dos Amplificadores operacionales montados como comparadores, un circuito biestable del tipo RS del que se utiliza su salida negada, un buffer de salida inversor que puede entregar o

absorber una corriente de 200mA. y un Transistor que se utiliza para descarga del condensador de temporización. Una red de tres resistencias iguales fija los niveles de referencia en la entrada inversora del primer operacional, y en la no inversora del segundo operacional, a 2/3 y 1/3 respectivamente de la tensión de alimentación.

3.MATERIALES.- 1 Placa de prueba C.I. NAND , NOR (CMOS y TTL) Resistencias de diseño Capacitores de diseño CI LM555 Led’s Circuitos Integrados Bocina

4.PROCEDIMIENTO, DATOS Y CALCULOS.-

Experiencia 4.1.

Construir un circuito astable usando compuertas Schmitt Trigger 74ls14, cuya frecuencia de oscilación sea de 1000Hz, fijar un capacitor de 1μF.

Experiencia 4.2Construir un circuito astable usando compuertas NOR CMOS 4001B. Cuya frecuencia de oscilación sea de 5Hz, fijar un capacitor de 10μF.

Experiencia 4.3Construir un circuito astable usando compuertas NAND TTL 74ls00. Cuya frecuencia de oscilación sea de 2Hz, fijar un capacitor de 10μF.

Experiencia 4.4Diseñar un circuito astable usando el C.I. NE555 ó LM555 para una frecuencia de 70Hz y ciclo de trabajo igual al 50%.

Experiencia 4.5

Diseñar un circuito astable usando el C.I. NE555 ó LM555 para una frecuencia de 100Hz y ciclo de trabajo igual al 20%.

Experiencia 4.6Diseñar un circuito astable usando un NE555 o un LM555 para una frecuencia de 1000 HZ y un ciclo de trabajo igual a 80.

EJERCICIOS DE APLICACIÓN Implemente un circuito que simule el funcionamiento de 2 semáforos.

Para el semáforo Principal, la duración de la luz verde es de 60 segundos, luego cambia a luz amarillo durante 5 segundos y luego realiza el cambio a luz roja durante 55 segundos. Esto da un total del ciclo de 120 segundos. Los tiempos en el semáforo Secundario son complementos del semáforo principal, es decir, la luz roja permanece encendida durante 60 segundos, la luz verde durante 55 segundos y la luz amarilla durante 5 segundos.El circuito está compuesto por un contador binario de 4 bits (U2A, U2B, U6A y U6B) con Flip-Flops JK con módulo 12 (0000 hasta 1011). El flip-flop U9A cambia cada ciclo de contador de 4 bits, es decir, cada 12 pulsos de reloj. Por lo tanto se obtienen cinco salidas QE, QD, QC, QB y QA.A partir de esas salidas y con lógica combinacional, se obtienen las secuencias para los seis leds del semáforo.El circuito conformado por U7A, U1D y U7B realizan la función de puesta a cero (reinicio del contador) cada 12 pulsos de reloj y el auto-reinicio al momento de energizar el circuito.Los pulsos aplicados al contador provienen de un oscilador de baja frecuencia, conformado por un NE555 con un periodo de total de 5 segundos.El tiempo del periodo generado por el NE555 queda determinado por la fórmula:T = 0,69 x 47µf x [(2 x 68k) + 9,1k]

Diseñe un sistema de alarma para u automóvil que cumpla con lo siguiente:

a. El auto está provisto de sensores de movimiento, apertura de puertas, ruptura de vidrios, etc.

b. El sistema tiene un interruptor general que está oculto en la despensa con el cual se activa el sistema de alarma.

c. Una vez activo el sistema tardará 10 [s] para poder activarse todo el sistema dándole tiempo al usuario para salir del auto, luego de este tiempo un led intermitente de 1 [Hz] cuyo ciclo de trabajo es igual a 20% avisará que el sistema está encendido.

d. Si cualquier sensor se activa el sistema responderá después de 5 [s] activando 1 bocina durante 5 minutos, el sistema se podrá reactivar desconectando el interruptor general.

El siguiente alarma para auto funciona con el muy conocido circuito integrado LM555.

Se utilizan 2 circuitos integrados (C.I.) 555 o 1 C.I. 556 (tiene dos 555 en un solo circuito integrado). Ver el diagrama.

Los dos 555 están conectados en configuración monostable

El primer 555 provee el tiempo necesario de retardo para poder salir del auto, y se activa por el conductor antes de salir del mismo presionando el interruptor (switch) de salida

Lista de componentes para la alarma

- Circuitos integrados: 2 C.I. 555 o 1 556 (temporizadores)- Resistores: 2 de 24KΩ (24 Kilohmios), 1 de 1 KΩ.- Capacitores: 1 de 0.001 uF (microfaradios), 1 de 1 uF.- Otros: 1 SCR NTE 5456, 1 interruptor (switch) normalmente abierto de 2 contactos, 1 interruptor corredizo de dos posiciones para activar la alarma. Interruptores normalmente abiertos dependiendo de las puertas y otros que se desee proteger.

Nota: Los valores de los resistores Ra y Rb y de los capacitores Ca y Cb dependerán de los retardos que se deseen. Estos retardos se pueden obtener con ayuda de la fórmula: T = 0.695 x R x C

Para hacer funcionar adecuadamente la alarma, se recomienda armar cada temporizador por aparte. Una vez armado el primero y este funcione correctamente, conectarle el conjunto de elementos: SCR, resistor de 1K, capacitor de 0.001uF y el interruptor de salida y volverlo a probar. Después conectar el otro temporizador (que debe funcionar correctamente) y volver probar todo el conjunto.

5.CUESTIONARIO.-

1. Indique cuales son los factores que inciden para que la frecuencia calculada no se cumpla en la práctica cuando se diseño los circuitos astable con compuertas CMOS y TTL.

Los factores que afectan en los cálculos pueden ser las resistencias o capacitores ya que para la realización de las experiencias se utilizan resistencias y capacitores con cargas estandarizadas y estos valores hacen que la frecuencia varíe y por otro lado provoca retardos en los integrados. Los cuales estos hacen variar nuestros cálculos.

2. Según los conocimientos adquiridos de los circuito monoestables y astables se podrá diseñar un circuito astable con el C.I. 74121 cuyo ciclo C.T > 50% si no ¿por qué?, y Si ¿Dibuje su diagrama esquemático con sus respectivos cálculos?

Si, Porque Q es de nivel BAJO (0) durante el ciclo de sincronización (estado inestable), no es posible que ocurra una transición en T durante ese tiempo.Analizando la ecuación lógica para un T=0 o nivel BAJO será cuando Q = 0. En otras palabras, una vez que el circuito Monoestable haya sido disparado para suESTADO casi ESTABLE, el circuito debe pedir tiempo o conmutar de vuelta para su estado estable, antes de poder ser disparado nuevamente.

Si

6.CONCLUSIONES.-

Como conclusión terminamos el armado de los circuitos y pudimos confirmar la tabla de verdad de los mismos verificando su funcionalidad.

Observamos el funcionamiento interno de los circuitos integrados por medio de las diferentes familias de compuertas armadas con transistores tal que estos pueden ser TTL, CMOS entre otros.

7.RECOMENDACIONES.-

Montar el circuito de forma ordenada Revisar cada una de nuestras resistencias y que sus valores sean los

correctos Medir anticipadamente el beta de nuestro transistor Cuidar todo el equipo a utilizar Realizar las mediciones de corriente de forma cuidadosa

8.BIBLIOGRAFÍA.-

http://www.ecured.cu/index.php/Circuito_555 http://www.unicrom.com/cir_alarma_auto.asp www.iuma.ulpgc.es/~jrsendra/Docencia/familias. circuitos asincronos

F= 1 [Hz]tw= 0.693*RC

C= 0,50.693×2000

C=362μF ≈330μF

Inmunidad al ruido, entre las puertas DTL y

HTL