Upload
cicerodeluca
View
181
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Circuito integrado 555
Criado originalmente para funcionar como temporizador de precisão (Monoestável), o 555 pode na
prática ser utilizado como Astável ou Biestável.
O 555 embora classificado como um circuito integrado linear pode ser considerado como um
híbrido ou seja, alguns aspectos do seu funcionamento permitem a sua utilização tanto em
funções lineares como em blocos puramente digitais.
SE555, LM555, ?A555, CA555, NE555, são códigos do mesmo componente mas de diferentes
fabricantes.
Identificação dos terminais:
Tem oito terminais/pinos dispostos em DIL (dual in line).
1 – Negativo da alimentação 5 – Entrada da tensão externa de controlo
2 – Entrada de disparo 6 – Sensor de nível de tensão
3 - Saída 7 – Descarga (do condensador da rede RC externa)
4 – Reset ou rearme 8 – Positivo da alimentação (5V a 15V)
Características técnicas:
• Tensão de alimentação: entre 5 e 15 Volt.
• Corrente máxima na saída: até 200 mA.
• Tensão na saída: aproximadamente entre 0V e o valor do positivo da alimentação.
• Consumo interno de corrente: um máximo de 10 mA.
• Temporização: como temporizador (monoestável) pode gerar períodos desde alguns micros –
segundos até horas.
• Oscilação: como oscilador (astável) pode gerar frequências desde fracções de Hertz até cerca
de uma centena de KHz.
O 555 por dentro:
O 555 contém um Flip-Flop (biestável), dois amplificadores operacionais como comparadores de
tensão mais um bloco amplificador de saída (constituído por tran¬sístores bipolares), um
transístor isolado que actua como inter¬ruptor de descarga, além de um divisor de tensão
formado por três resistências de 5K.
O 555 como Monoestável (apenas apresenta um estado estável, alto ou baixo, na saída)
A figura representa o esquema básico para que o 555 funcione como Monoestável (temporizador
de precisão).
O primeiro requisito é que os terminais 1 e 8 estejam a receber uma tensão entre 5 e 15 Volt.
O terminal 5 (entrada da tensão de controlo externo), na maioria dos casos não precisa de ser
utilizado.
O terminal 2 de comando, responsável pelo disparo do monoestável, deve estar a um potencial
positivo, quando em repouso, através da resistência R1 cujo valor típico se situa entre 10K e 100K.
Pressionando o botão (PB1) aplica-se um impulso negativo ao terminal 2 de disparo com o que
será dado início ao período de Temporização.
Os terminais 6 e 7 responsáveis respectivamente pelo “sensor de nível de tensão” e “descarga do
condensador externo” são juntos e a eles são ligados os componentes externos responsáveis pela
temporização, ou seja, a resistência RT (ao positivo da alimentação) e o condensador CT (ao
negativo da alimentação).
Podemos observar que o terminal 4 (reset) para não interferir no processo de temporização deve
permanecer em repouso, ligado ao positivo da alimentação.
A saída da temporização é obtida no terminal 3.
A sequência é:
• Pino 2 (positivo), em repouso, nada acontece já que a saída 3 permanece num nível baixo
(praticamente em zero Volt).
• Pressionando o botão de pressão, o impulso negativo aplicado no pino 2 dá início à
temporização. A saída 3 passa a um nível alto, muito próximo da tensão de alimentação positiva.
• Durante todo o tempo, determinado pelos valores de RT e CT, o pino 3 ficará com um nível alto.
Decorrido esse tempo dá-se uma brusca transição para um nível baixo no pino 3, ficando nesse
nível até ser aplicado um novo disparo no pino 2.
A fórmula através da qual podemos calcular o período de temporização é:
T – Tempo em segundos CT – Capacidade em ?F RT – Resistência em K?
(limites recomendados: entre 1 nF e 1000 ?F) (limites recomendados: entre 1 K? e 10 M?)
O 555 como Astável (ou não estável – não tem condições estáveis na sua saída, logo
oscila/oscilador)
A figura representa o esquema básico para que o 555 funcione como Astável (oscilador).
Os terminais 1 e 8 devem receber uma tensão entre 5 e 15 Volt.
A malha RC (formada por R1, R2 e C) determina a frequência de oscilação. A frequência máxima
de oscilação situa-se nos 100KHz.
O condensador geralmente de 10nF, ligado ao pino 5 e ao negativo da alimentação, não influi na
frequência do oscilador, tendo a função de estabilização e desacoplamento. Este terminal 5 pode
no entanto ser usado para o ajuste fino da frequência de oscilação através de uma malha de
resistências fixas e variável.
A resistência de carga (RB) está ligada à saída (pino 3) do 555 que pode ter uma corrente máxima
na saída de 200mA. Como carga ligada directamente à saída do 555 pode ser usado um led, uma
lâmpada de incandescência ou um relé desde que o consumo de corrente seja da ordem dos
100mA.
O pino 4 (“reset”) deve estar ligado ao positivo da alimentação para o astável funcionar (se estiver
ligado ao negativo o oscilador não funciona).
O pino 2 (disparo) e o pino 6 (sensor de nível de tensão) estão interligados. Ao terminal 6 é
aplicada a realimentação responsável pela manutenção da oscilação.
A fórmula através da qual podemos calcular a frequência do oscilador é:
f – Frequência obtida em Hz C – Capacidade em ?F R – Resistência em M?
Exemplos de Circuitos:
Interior CI 555:
Fontes:
http://www.scribd.com/doc/14131067/555
Instituto de Ensino Superior Senador Fláquer
Curso de Tecnologia
Modalidade Técnicas Digitais
Coord. Prof. Leonardo Romano
Coord. Prof. Francisco Gabriel Capuano
Prof. Vlamir Belfante
Circuitos II
Circuitos II - Aula 01
I - O Transistor como chave
No ciclo anterior você estudou os princípios físicos dos transistores e a sua polarização. Você também já sabe que existem três configurações básicas que o transistor pode atuar e conhece suas características.
O transistor pode trabalhar de dois modos diferentes, como amplificador e como chave. Quando o transistor presta serviços como amplificador, dizemos que ele está na região ativa, da curva de coletor. Neste ciclo vamos nos deter ao estudo do transistor como chave.
fig. 01
Quando o transistor trabalha no modo chave, ele pode operar como uma chave fechada e como uma chave aberta, sendo assim, utilizamos a seguinte denominação, respectivamente, saturação e corte.
Na figura 01 podemos ver um transistor que opera com chave e sua curva de coletor.
Já na figura 02 podemos ver a curva característica de coletor desse transistor e sua reta de carga .
No circuito temos duas malhas, a da esquerda onde existe o resistor de base e a da direita, com o resistor de coletor.
Pela análise de circuitos podemos verificar que temos nesta malha, Vbe,Vce e Vcc. Obtemos a equação abaixo:
Vcc = Rc.Ic + Vce.
Para desenharmos a reta de carga na curva de coletor, necessitamos de dois pontos, no mínimo. ( Tente desenhar com apenas um ponto!?). O primeiro ponto, na abcissa, fazemos com que IC=0, na equação acima, e obtemos Vce=Vcc . O transistor está operando na região de corte. Para acharmos o segundo ponto, fazemos Vce = 0 na equação e obtemos Ic = Vcc/Rc . Esse é o ponto do eixo da ordenada. Dessa maneira fazemos com que o transistor opere na região de saturação.
Na união dos dois pontos conseguimos a reta de carga. Obtemos também o ponto quiescente, o ponto de operação do transistor.
Do circuito da figura 01, podemos obter a seguinte equação :
VBB =RB . IB +VBE ou IB =(VBB - VBE ) / RB , se admitirmos:
* exemplos com o professor em sala de aula.
Circuitos II - aula 02 - Laboratório
Nome: rgm: data:
Objetivos: - Constatar o funcionamento do multivibrador monoestável.
-Comparar a teoria com a prática relativo à monitoração do tempo de funcionamento (estado instável) do circuito.
-Avaliar a praticidade dos alunos no manuseio do material utilizado na experiência.
Parte Prática:
1. Monte o circuito abaixo: *
* Será passado no laboratório.
2. Calcule Ts, onde Ts = 0,69RC.
1. Meça Ts com um relógio ou cronômetro.
4. Comente as possíveis diferenças do tempo calculado com o tempo medido.
5. O que acontece com o led1 quando o circuito retorna ao estado estável? Justifique.
6. Faça a alteração:
7. Qual é a diferença de funcionamento em relação do ítem 5.
8. Faça a alteração:
9. Explique o que aconteceu.
10. Fale de algumas aplicações para esse tipo de circuitoe faça a sua conclusão.
Obs. Entregar na próxima aula todos os ítens respondidos.
Circuitos II - Aula 03
Multivibrador astável:
O multivibrador astável nada mais é do que que a junção de dois circuitos monoestáveis, conforme visto na aula anterior. Seu funcionamento é automático, ou seja., não depende de pulso externo.
Para analisarmos o circuito partimos do pressuposto de que o TR1 ( transistor à esquerda do desenho) está cortado e o TR2 saturado. Entenda que essa é apenas uma
suposição, uma vez que poderiam inicialmente estarem em situação contrária.
O circuito se comportaria assim:
Circuitos II - Aula 4 - Laboratório: Multivibrador Astável
1. Para o circuito, calcule o tempo que cada led fica aceso e apagado.
T = 0,69RC
2. Agora monte o circuito e meça os tempos que cada led fica aceso e apagado.
3. Comente à que se deve as possíveis diferenças dos tempos calculados em comparação com os tempos medidos.
4. Altere o capacitor da Segunda célula para 470uF . 5. Repita o ítem 2 e faça um comentário a respeito dos
valores obtidos. 6. Retire os leds do circuito, insira um jump no lugar
desses leds e modifique os capacitores para 0.1uF. 7. Repita o ítem 2, meça as formas de ondas pedidas
abaixo e indique os níveis de amplitude e tempo para cada período.
Obs. Formas de onda para: VCE1, VCE2, VBE1, VBE2, VC1.
8. Troque RC1 por 10K. O que modifica? Justifique. 9. Faça a seguinte modificação:
10. Indique o que modificou?
11. Ainda para o circuito do ítem 1, trocando-se os capacitores para 10 KpF e 20 KpF, respectivamente para Tr1 e Tr2, desenhe as formas de onda para VCE1(t), VCE2(t), VBE1(t) e VBE2(t).
12. Modifique o circuito para o ítem 11, observe as formas de onda e meça os tempos.
Coord. Prof. Francisco Gabriel Capuano
Prof. Vlamir Belfante
Circuitos II - Aula 5
Resolução do exercício da aula 4. ( temporizador).
1-Projetar um temporizador que ligue uma lâmpada durante 5min. Dados Vcc=12V, relé: 12V/35mA, Tr's:Bmín=100 e C=<2200uF.
Estado instável.
Ib1 >= 35mA/100 = 0,35mA.
Ib1 >= 0,35mA = 12V/RC2+RB
RC2 + RB <= 12V/0,35mA = 34K ohm.
................................................................................
Ts = 300s = 0,69RC ... RC= 434,7s.
R = 434,7/2,2m = 217K = 220Kohm.
Adotando RC2=1K (poderia ser outro valor, para esse transistor), teremos IC2 = 12mA.
Logo: Se RC2=1K e RB+RC2 =< 34K, RB= 33K ohm.
Ou:
IB1 = Vcc/RC2+RB RC2+RB/Vcc = 1/IB1
RC2 + RB = Vcc/IB1 RB = (Vcc/IB1) - RC2
TB = (12/0,35m) - 1K RB = 34K - 1K = 33K ohm.
Instituto de Ensino Superior Senador Fláquer
Curso de Tecnologia
Modalidade Técnicas Digitais
Coord. Prof. Francisco Gabriel Capuano
Prof. Vlamir Belfante
Aula 06 - O Circuito Integrado 5.5.5.
Diagrama em blocos:
A pastilha do circuito integrado 555 contém tr6es resistores de 5K ohm, daí o seu nome, um par de comparadores, um flip flop RS, um transistor e um inversor, basicamente.
A Pinagem do 5.5.5.
Como nos outros tipos de circuitos integrados, a pinagem do 555 também é contada no sentido anti-horário.
Assim teremos:
Comparadores:
Acima aparece o símbolo básico de um comparador. É um amplificador operacional. Podemos nomear seus terminais, assim:
Façamos a seguinte analogia:
Se V+ > V- => Vs= 1
Se V+< V- => Vs = 0
Flip Flop RS
R S Q Q-
0 0 Qn Qn-
0 1 1 0
1 0 0 1
1 1 ? ?
Buffer de Saída
Tem por função dar ao circuito integrado a capacidade de corrente para alimentar cargas externas. No nosso caso é de aproximadamente 200mA.
Os circuitos integrados MOS possuem uma impedância de saída maior que os do tipo TTL. Os do tipo TTL possuem impedância da ordem de 1M ohm ( resistores de temporização).
A alimentação desse circuito integrado poderá variar de 5 a 18 V.
Divisor de tensão
É a base de funcionamento do 555.
Comentário de polarização/ analogia do circuito em sala de aula.
Circuito de Reset
O circuito de reset do 555 funciona quando for aplicado nível baixo no pino 4. Normalmente, quando não for usada essa função, o pino é ligado à +Vcc.
No ponto de reset, existe um inversor, uma bolinha, indicando que alí funciona com nível baixo.
Considerações:
Veremos a seguir o circuito integrado 555 polarizado para trabalhar na configuração monoestável. O pino 5 é desacoplado para terra através de um capacitor, indicado pelo fabricante. Para se evitar que seja feito reset acidentalmente, através de ruído externo, o pino 4 é ligado à +Vcc.
Configuração Monoestável
Disposição do Circuito Interno para Análise:
Para que possamos analisar o circuito internamente, passamos a observar o circuito abaixo:
No estado estável, com C descarregado Vc=0 = Vth => R=0 e como Vth=Vcc => S=0.
R=S=0 - mantém o estado anterior ( Q- = 1, saída = 0).
Aplicando um pulso negativo na entrada trigger ( basta fazer Vtg < Vcc/3), teremos S=1 e R=0 => Q=1 e Q-=0, ( saída = Vcc), cortando o transistor.
A partir desse instante C começa a se carregar atrvés de R. Quando Vc = Vth > 2/3 Vcc, teremos R=1 e S=0 => Q=0 e Q-=1 ( saída = 0). O transistor satura, descarregando bruscamente C através de uma resistência baixa.
Quando Vth = Vc < 2/3 Vcc => R=0 e S=0, mantendo o estado anterior.
Só haverá mudança novamente quando houver outro pulso de trigger.
Cont.
O Integrado 555 na configuração Monoestável
Circuitos II -9 a aula
01 - Introdução à 9a aula
Na aula anterior pudemos comprovar o funcionamento e o desempenho do C.I. 555 na configuração monoestável. Agora veremos com esse integrado se comporta na função de multivibrador astável.
Òbserve abaixo o seu circuito. Lembre-se que, dependendo do autor do projeto, o desenho pode se apresentar de diferentes formas. O que importa é a maneira de ligação dos componentes externos. É isso que diferencia uma configuração da outra.
02 - Configuração física do 555 como astável
03 - Disposição Interna
04 - Formas de Onda
Forma de onda no Capacitor:
Forma de onda na saída:
T = th +tl
Onde:
th = 0,69 (RA+RB).C
e
tl = 0,69.RB.C
e, se: RB >>> RA => th=tl = 0,69.RB.C
Ex. Desenhe as formas de onda em C e na saída.
RA= 10K, RB=33K, C=0.1uF.
+ célula 2k2 e diodo em paralelo com RB (ânodo, pino 7).
Ex. Idem, com célula invertida.
05 - Disparador Schmitt
Para facilitar a análise do circuito, podemos inserir uma forma de onda senoidal na entrada do circuito. Assim teremos:
Ve = V sen wt(v). e, se adotarmos 2V de tensão alternada, teremos:
Ve = 2 sen wt(v)
- Supondo que a fonte de alimentação do circuito seja de 5Vcc, teremos a seguinte situação:
Então, com Ve=0 , VA= 2,5V, onde VA= ponto central do divisor de tensão.
06 - Formas de onda
VA
Vs
Ex. Desenhe Vc(t) e Vo(t) com o cursor do potenciômetro:
a. Todo à esquerda b. Todo à direita c. No centro
Ex. Desenhe as formas de onda nos pontos A e B.
VC
Vs
Circuitos II - Aula 10
Laboratório:
1. Monte o circuito abaixo:
a. Calcule o período de funcionamento do astável em questão.
b. Meça o tempo com um relógio.
2) Faça a seguinte alteração:
o Verifique e descreva o seu funcionamento. o Compare com o primeiro circuito. o Conclusão:______________________________
_______ o _______________________________________
________ o _______________________________________
________ o _______________________________________
________
3) Monte o seguinte circuito:
a. Descreva o circuito b. Calcule os tempos em que o led fica aceso e apagado c. Desenhe as formas de onda do circuito.
4) Entrega de atividades:
a. Descrição do funcionamento do diagrama em blocos do 555 funcionando como astável.
b. 3 circuitos mono com descrição, formas de onda e comentários
c. Idem, para astável. d. Exercício da célula (diodo e resistor) da aula passada.
Obs. Individual, como nome e rgm.
Circuitos II - Aula 11
Exercícios:
Orientações:
1- Os exercícios deverão ser entregues impreterivelmente na próxima aula.
2 - Se a entrega da bateria de exercícios for nesta aula vale de 0 a 10 pontos. Se na posterior, vale de 0 a 7.
3 - Os exercícios podem ser feitos em dupla para efeito de solução, mas a entrega deve ser em impresso padronizado ( igual a esse), individual.
4- As formas de onda devem ser sincronizadas. ( entrada/saída). Os cálculos devem constar na folha. Evite rasuras ( -2 pontos).
1) Desenhe as formas de onda no circuito a seguir. No capacitor e na saída:
2) Desenhe as formas de onda nos pontos "A" "B":
3) Idem para o circuito abaixo:
4) Indique os níveis de amplitude e os períodos para os pontos A,
B, C e D do esquema a seguir:
5) Desenhe as formas de onda nos pontos F e G.