Building 555 Timer Multivibrador Astável Baseado em IC
Sem o uso de quaisquer gatilhos externos, o IC do temporizador 555 pode alternar entre seus dois estados. Três peças externas adicionais, dois resistores (R 1 e R 2 ), e um capacitor (C) pode ser adicionado ao IC 555 para convertê-lo em um circuito multivibrador astável. O circuito abaixo mostra o uso do IC 555 como multivibrador astável junto com as três partes externas.
Como os pinos 6 e 2 já estão conectados, o dispositivo será ativado automaticamente e funcionará como um oscilador sem a necessidade de pulso de disparo externo. V CC como uma tensão de entrada de alimentação está ligada ao pino 8. Como o pino 3 no circuito acima é o terminal de saída, a saída pode ser extraída daqui. O pino de reinicialização externo é o pino 4 no circuito, e este pino pode reiniciar o temporizador, mas normalmente, o pino 4 está conectado a V CC quando a função de reinicialização não estiver em uso.
O nível de tensão limite irá flutuar dependendo da tensão de controle fornecida no pino 5. Em contraste, o pino 5 é frequentemente ligado ao terra através de um capacitor, que filtra o ruído externo do terminal. O terminal de aterramento é o pino 1. R 1 , R 2 , e C constituem o circuito de temporização, que controla a largura do pulso de saída.
Princípio de Operação
O circuito interno do IC 555 é exibido em modo astável, com R 1 , R 2 , e C, todos fazendo parte do circuito de temporização RC.
O flip-flop é reinicializado pela primeira vez quando conectado à fonte, o que faz com que a saída do temporizador mude para um estado baixo. Como resultado de ser acoplado a Q’, o transistor de descarga é empurrado para o ponto de saturação. O transistor permitirá que o capacitor C do circuito de temporização, que está ligado ao pino 7 do IC 555, seja descarregado. A saída do temporizador agora é insignificante. A tensão de disparo é a única tensão presente no capacitor neste caso. Como resultado, se a tensão do capacitor cair abaixo de 1/3 V CC , a tensão de referência que ativa o comparador no. 2, a saída do comparador não. 2 ficará alto durante a descarga. Como resultado, o flip-flop será ajustado, produzindo uma saída HIGH para o temporizador no pino 3.
O transistor será desligado por esta saída alta. Como resultado, através dos resistores R 1 e R 2 , o capacitor C carrega. O pino 6 está conectado à junção onde o capacitor e o resistor se encontram, portanto a tensão do capacitor agora é igual à tensão limite. À medida que o capacitor é carregado, sua tensão aumenta exponencialmente em direção a V CC ; quando atinge 2/3 V CC , a tensão de referência do comparador de limite (comparador 1), seus picos de saída.
O flip-flop é, portanto, RESET. A saída do temporizador diminui para LOW. Esta saída baixa reiniciará o transistor, o que dá ao capacitor uma rota de descarga. Como resultado, o resistor R 2 permitirá que o capacitor C se descarregue. Assim, o ciclo continua.
Como resultado, enquanto o capacitor está carregando, a tensão de saída no pino 3 é alta e a tensão ao redor do capacitor aumenta agressivamente. Semelhante a isso, a tensão de saída do pino 3 é baixa e, à medida que o capacitor é descarregado, a tensão cai exponencialmente. A forma de onda de saída parece uma série de pulsos retangulares.
Formas de onda de tensão do capacitor e tensão de saída
Como resultado, R 1 +R 2 representa a resistência total no canal de carregamento e C representa a constante de tempo de carregamento. Somente quando o capacitor passa pelo resistor R 2 durante a descarga ele descarrega. R 2 C é a constante de tempo de descarga como resultado.
Ciclo de trabalho
As resistências R 1 e R 2 afetam as constantes de tempo de carga e descarga. A variação na constante de tempo é normalmente maior que a constante de tempo de descarga. Como resultado, a saída HIGH continua a ocorrer por um período mais longo do que a saída LOW, e a forma de onda de saída não é simétrica, portanto, se T for a duração de um ciclo e TON for o tempo para uma saída mais alta, então o ciclo de trabalho é dado por :
Portanto, o Ciclo de Trabalho em porcentagem será:
Onde T é o total dos tempos de carga e descarga, T SOBRE e T DESLIGADO , a seguinte equação fornece o valor de T SOBRE ou o tempo de carga T C :
O tempo de descarga T D , frequentemente conhecido como T DESLIGADO , É dado por:
Consequentemente, a fórmula para a duração de um ciclo T é:
Substituindo na fórmula do % Ciclo de Trabalho:
A frequência é dada por:
Aplicação – Geração de Ondas Quadradas
O ciclo de trabalho de um multivibrador astável é geralmente superior a 50%. Quando o ciclo de trabalho é precisamente 50%, um multivibrador astável produz uma onda quadrada como saída. Ciclos de trabalho de 50% ou inferiores a isso são difíceis de alcançar com o IC 555 atuando como um multivibrador astável, como mencionado anteriormente. O circuito precisa passar por algumas mudanças.
Dois diodos são adicionados, um em paralelo com o resistor R 2 e o outro em série com o resistor R 2 com o cátodo conectado ao capacitor. Mudando os resistores R 1 e R 2 , é possível criar um ciclo de trabalho na faixa de 5% a 95%. O circuito para criação de saída de ondas quadradas pode ser configurado conforme abaixo:
Neste circuito, o capacitor carrega enquanto transfere corrente via R 1 , D 1 e R 2 durante o carregamento. Ele descarrega via D 2 e R 2 ao descarregar.
A constante de tempo de carregamento, T SOBRE =T C , pode ser calculado da seguinte forma:
E é assim que você obtém a constante de tempo de descarga, T DESLIGADO =T D :
Consequentemente, o ciclo de trabalho D é determinado por:
Fazendo R 1 e R 2 igual em valor resultará em uma onda quadrada com um ciclo de trabalho de 50%.
Um ciclo de trabalho inferior a 50% é alcançado quando R 1 A resistência de é menor que R 2 é enquanto normalmente R 1 e R 2 pode ser substituído por potenciômetros para conseguir isso. Sem utilizar nenhum diodo, outro circuito gerador de onda quadrada pode ser construído usando um multivibrador astável. R 2 está conectado entre os pinos 3 e 2, ou o terminal de saída e o terminal de disparo. Abaixo está um diagrama do circuito:
Ambos os processos de carga e descarga neste circuito ocorrem apenas através do resistor R 2 . O capacitor não deve ser exposto a conexões externas durante o carregamento pelo resistor R 1 , que deve ser definido com um valor alto. Além disso, serve para garantir que o capacitor carregue em seu potencial máximo (V CC ).
Aplicação – Variações de Posição de Pulso
Dois CIs temporizadores 555, um dos quais funciona em modo astável e o contrário em modo monoestável, oferecem modulação de posição de pulso. Primeiro, o IC 555 está no modo astável, o sinal de modulação se aplica ao pino 5 e o IC 555 produz uma onda modulada por largura de pulso como sua saída. A entrada de disparo do próximo IC 555, que está funcionando em modo monoestável, recebe este sinal PWM. A localização dos pulsos de saída do segundo IC 555 varia de acordo com o sinal PWM, que mais uma vez depende do sinal modulante.
Abaixo está a configuração do circuito para um modulador de posição de pulso que usa dois circuitos integrados de temporizador 555.
A tensão de controle, que determina a tensão mínima ou nível de limite para o primeiro IC 555, é ajustada para criar o UTL (Upper Threshold Level).
À medida que a tensão limite muda em relação ao sinal modulante aplicado, a largura do pulso e o atraso de tempo também mudam. Quando este sinal PWM é aplicado para acionar o segundo IC, a única coisa que mudará é a localização do pulso de saída, nem sua amplitude nem largura mudarão.
Conclusão
Os CIs temporizadores 555 podem funcionar como um oscilador de funcionamento livre ou um multivibrador astável quando combinados com componentes adicionais. 555 ICs temporizadores em modo astável são usados em uma ampla variedade de aplicações, desde geração de trem de pulso, modulação e geração de onda quadrada.