Embed Size (px)
Citation preview
1
1
MULTIVIBRADORES
1. MULTIVIBRADOR BIESTABLE (dos estados estables) FLIP-FLOP SCHMITT TRIGGER2. MULTIVIBRADOR MONOESTABLE (un estado estable y un estado
inestable)[one shot]3. MULTIVIBRADOR ASTABLE (dos estados inestables)
2
2
GENERADORES DE FUNCIÓN
GENERADOR DE ONDA CUADRADA O
RECTANGULAR
3
3
GENERADOR DE ONDA CUADRADA O RECTANGULAR
Se puede construir con diferentes elementos
activos tales como:
• Transistores
• Amplificadores Operacionales
• CI dedicados (LM555, CD4047,..etc)
• Compuertas lógicas
4
4
Multivibrador Astable
Astable: posee dos estados inestables,
es un generador de onda cuadrada o
rectangular. Se puede formar con
Amp. Op’s. Fet’s, Bjt’s, Compuertas
Lógicas y CI’s, etc…
1º Estado
2º Estado
5
5
• Astable con Transistor
VCC
RC
Vout1 Vout2
RCR R
C1 C2
T1 T2
t1 t2
Vout1
VCC
Vout2
VCC
VB1
VBEsat
VBEsat - VCC
VB2
VBEsat
VBEsat - VCC
Astable con Transistor
Multivibrador Astable
6
6
Multivibrador Astable
VC2 comienza a aumentar para sacar a T1 del corte
C1
RCR
C2 Vout2
T1 T2
+ –
+
VC2-
VBE1
T1 cortado T2 saturado
VCC
RC
Vout1
R
Circuito equivalente de carga del condensador C2
7
7
VBASE TRANSISTOR
Vf = VCC
t1
VC(t1)=VBE SAT
VBE SAT
t
Vi = (VBE SAT - VCC)
0 t2 t1
VCC
Multivibrador Astable
CARGA DEL CONDENSADOR
Condiciones iniciales y finales de carga del condensador, además VC a t = t1
8
8
CONVERSOR FRECUENCIA – VOLTAJE
OSCILADOR CONTROLADO POR VOLTAJE - VCO
RC R
C1
RCR
C2 Vout2Vout1
T1 T2
VCC
V = VCONTROL
Tarea:
1. Encontrar literalmente
t1 y t2 y determine T,
para eso debe
determinar primero
Vinicial ; Vfinal y VC(t1)
2. ¿Qué sucede si Vcontrol
es reemplazado por una
señal triangular o senoidal?
3. ¿ Cómo dejaría un tono
intermitente?
9
9
11 69.0 CRt
22 69.0 CRt
Nivel Alto ( descarga de C1 )
Nivel Bajo ( descarga de C2 )
2121 69,0 CCRttT
Si el circuito es Simétrico, o sea, C1 = C2 = C
RCT 38.1
• Astable con Transistor
Demostrar que:
Multivibrador Astable
10
10
Osc. Senoidal Comparador
VRef
Vout
VRef
Comparador Integrador
Vout
• Astable con Amp-Op :
Multivibrador Astable
11
11
Multivibrador Astable
Astable con Amp-Op :
Vo = +V sat
+
-
-V
+V
Rf
C
R1
R2
+
-
I+ carga a C
hasta VUT
VUT
- VC + I+
(a) Cuando Vo = +Vsat, VC se carga al valor VUT
Oscilador de Relajación
Astable Amp.Op.
Pág. 148 Coughlin
12
12
Multivibrador Astable
+
-
-V
+V
R1
R2
I-
I- carga a C desde VUT
hasta VLT
Voltaje inicial = VUT
(b) Cuando Vo = -Vsat, VC se carga al valor VLT
Rf
+ VC -
C
+
-VLT
Vo = -Vsat
Multivibrador astable (R1 = 100k, R2 = 86k).
13
13
Multivibrador Astable
15
10
5
0
-5
-10
-15
T = 2RC = 1/f
V0 = +Vsat
t1 = RfC t2 = RfC
(c) Formas de onda
Vo
VC
V0 = -Vsat
VLT
VUT
t
CRT f2
12 86.0 RR
Cuando:
CRTf
f2
11
Ecuación Particular
14
14
CR
t
C eVV 1
1
1
CR
t
C eVV 1
2
1
1
2ln2
1
221
R
RCRttT F
Multivibrador Astable
Astable con Amp-Op:
Oscilador de Relajación
Demostrar que si
21
2
211
1ln2
RR
Rsiendo
CRttT F
Y si t1 = t2
(Ecuación General)
O
15
15
1
2
3
4
555
5
6
7
8
Thershold
Discharge
VCC
VCO
GND
Trigger
Output
Reset
Comparador
inferior
Comparador
superior
Transistor
de descarga
FF7
6
5Kohm
2/3VCC
1/3VCC
5Kohm
5
2
5Kohm 3
1
8 4
Impulsador
de
salida
( inversor )
Astable con CI 555 :
Astable con CI 555
Multivibrador Astable
16
16
VC
2
6
C
5
0,01µF
1
8
555
4
VCC
3
VO
7
RA
RB
2/3 VCC
1/3 VCC
ton toff
VCC
VCVCC
VO
t1 t2t
t
Astable con CI 555 :
Multivibrador Astable
Configuración
17
17
CRRt BA 693,01
CRt B 693,02
Nivel Alto ( carga de C )
Nivel Bajo ( descarga de C )
CRRttT BA 2693,021
Para obtener t1 = t2 , implica RB >> RA
CRT B 38,1
Astable con CI 555 :
A partir del gráfico anterior, demostrar que:
Multivibrador Astable
18
18
2
3
1
144 5 6
7 9 128
_
Q
Q
13
10
11
CD4047
VDD
R
C
OSC
OUT
1
7
R-C común
______
Astable
Astable
- Trigger
VSS (GND)
R
C
CD
4047
8
14
Osc. out
Retrigger
_
Q
Q
Ext. RESET
+ Trigger
VDD
Configuración
• Astable con CI CD4047
Astable con CI CD4047
Multivibrador Astable
19
19
ASTABLE
GATE
CONTROL
MONOSTABLE
CONTROL
C
8
6
4
5TIMING
LOW
POWER
ASTABLE
MULTIVIBRATOR
3 1 2
RETRIGGER
CONTROL
FREQUENCY
DIVIDER
(div 2)
13
12
10
11
9
14 7
Configuración Interna
Astable con CI CD4047
Multivibrador Astable
20
20
TA = Período de la señal o (complemento)
TA osc = Período de la señal del Oscilador Interno
RCTA 4.4
RCT oscA 2.2
TA osc
TA
OSC
OUT
Q
_
Q oscAA TT 2
Multivibrador Astable
Astable con CI CD4047 :QQ
21
21
Tabla de verdad CD4047
FunciónConexión de los terminales
Salida Período de la señal de salidaVDD VSS
Entrada pulso de disparo
Astable
Free-Runnig 4,5,6,14 7,8,9,12 10,11,13
TA(10,11)=4,4 RC
TA(13)=2,2 RCTrue Gating 4,6,14 7,8,9,12 5 10,11,13
Complement Gating
6,14 5,7,8,9,12 4 10,11,13
Monoestable
Positive Edge-Trigger
4,14 5,6,7,9,12 8 10,11
Ancho del PulsoTM =2,48 RC
Negative Edge-Trigger
4,8,14 5,7,9,12 6 10,11
Retriggerable 4,14 5,6,7,9 8,12 10,11
External Countdown * 14 5,6,7,8,9,12 Ver figura Ver figura Ver figura
22
22
Definiciones:
Tiempo de encendido: tON
Tiempo de apagado: tOFF
Ciclo de trabajo(duty cycle): D
OFFON
ON
tt
tD
GENERADOR DE ONDA CUADRADA O RECTANGULAR
tOFFtON
23
23
GENERADOR DE ONDA CUADRADA O RECTANGULAR
CON TRANSISTOR
RC R
C1
RCR
C2
VCC
Vout2Vout1
T1 T2
2121 69,0 CCRttT
Si el circuito es Simétrico, o sea, C1 = C2 = C
RCT 38.1
RESUMEN
24
24
GENERADOR DE ONDA CUADRADA O RECTANGULAR
RC R
C1
RCR
C2 Vout2Vout1
T1 T2
VCC
VBB
Conversor de voltaje - frecuencia (VCO)
TAREA:Calcular f=1/T Dibujar en secuencia de fase VOUT1 , VOUT2 , VB1 y VB2
25
25
GENERADOR DE ONDA CUADRADA O RECTANGULAR
CON AMPLICADOR OPERACIONAL
VO
VREF
V+
V-
VC
C
R
R2
R1
VO
t1 t2
VC
1
2ln2
3
2121
R
RCRttT
RESUMEN
26
26
CON CI LM555
GENERADOR DE ONDA CUADRADA O RECTANGULAR
VC
2
6
C
5
0,01µF
1
8
555
4
VCC
3
VO
7
RA
RB
2/3 VCC
1/3 VCC
ton toff
VCC
VCVCC
VO
t1 t2t
t
CRRttT BA 2693,021
RESUMEN
27
27
VCO CON CI LM555
GENERADOR DE ONDA CUADRADA O RECTANGULAR
VC
2
6
C
5 1
8
555
4
VCC
3
VO
7
RA
RB
E
E
VO
28
28
GENERADOR DE ONDA CUADRADA O RECTANGULAR
CON CI CD4047
2
3
1
144 5 6
7 9 128
_
Q
Q
13
10
11
CD4047
VDD
R
C
OSC
OUT
RCTA 4,4
RCT oscA 2,2
oscAA TT 2
TA osc
TA
OSC
OUT
Q
_
Q
t
t
t
RESUMEN
29
29
Oscilador de relajación con puertas CMOS
Oscilador de relajación
con cmos
1V01 V02
2
C
R
+ -
0 voltVDD volt
Inicialmente
30
30
1V01 V02
2
C
R
+ -
0 voltVDD volt
Oscilador de relajación con puertas CMOS
Finalmente
31
31
VC
V01
V02
0,5VDD
0 V
0 V
0 V
VDD
VDD
T
VT
Oscilador de relajación con puertas CMOS
32
32
Oscilador de relajación con puertas CMOS
CÁLCULO DE LA FRECUENCIA
VT: Tensión de umbral de entrada de las puertas, que es prácticamente
2
DDT
VV
Los tiempos t1 y t2 vienen dados por:
T
TCC
V
VVRCt
ln1
TCC
TCC
VV
VVRCt
2ln2
33
33
Oscilador de relajación con puertas CMOS
Operando con estos datos se deduce la fórmula que nos da la frecuencia de oscilación:
3ln
2
12
3
ln
2
2
3
ln
2
2ln1 RCRCV
V
RCV
VV
RCtCC
CC
CC
CCCC
RCt 1,11
3ln
2
12
3
ln
2
2
3
ln
2
22
ln2 RCRCV
V
RCV
V
VV
RCtCC
CC
CCCC
CCCC
RCt 1,12
RCf
2,2
1
34
34
Oscilador de relajación con puertas CMOS
A veces se utiliza en este circuito una resistencia en la entrada de la puerta 1 ,
Rs, para minimizar la influencia de los diodos internos de protección de las
entradas de la tensión umbral (VT). Philips indica en sus databook [1] un valor
de Rs del orden de aproximadamente el doble de R (Rs 2R).
R
V02
C
1 V012
74HC04
RS
RS 2Rf 1/(2,2RC)
35
35
• Ejemplo práctico de cálculo:
• Para f = 1000 Hz, partiendo de R = 10 k,
se deduce el valor del condensador C
fRC
RCf
2,2
1
2,2
1
nFFfR
C 45105,410102,2
1
2,2
1 8
34
Oscilador de relajación con puertas CMOS
36
36
Oscilador de relajación con puertas CMOS
& &&
&
1
2
3
Ajuste defrecuencia
47nF
5,6k
10k
22k
5
6
4
8
9
10
12
13
11
Circuito práctico de un generador de clock bifásico basado en CI HEF4011, de tecnología CMOS.
37
37
APLICACIONES
Tarea: Analizar el funcionamiento del siguiente circuito
38
38
APLICACIONES DEL 555 Operación como SCHMITT TRIGGER
+-
-+
1
2
VCC +15V
R3
4.7k
5k
5k
5k
R1
180
0.1F
3
3
8
6
5
1 4
OPEN
COLLECTOR
ACTIVE
PULLUP
STROBE
OUTPUT
2
INPUT
(senoidal)
THRESHOLDADJUST
Tarea: Analizar el funcionamiento del siguiente circuito
39
39
+VCC
Salida
48
3
C
6
2 1
7
D1 D2
R3
1k
R4
1k
R2
10M
R1
10M
555
APLICACIONES DE MULTIVIBRADORES ASTABLES
CIRCUITO CON CONTROL DE CARGA Y DESCARGA EN FORMA INDEPENDIENTE (Control del ciclo de trabajo)
Tarea: Analizar el funcionamiento del siguiente circuito
40
40
+VCC
Salida
48
3
C
6
2 1
7
D1 D2
R1
10M
R2
1k
R3
1k
555
APLICACIONES DE MULTIVIBRADORES ASTABLES
AJUSTE DE FRECUENCIA Y CICLO DE TRABAJO
Tarea: Analizar el funcionamiento del siguiente circuito
41
41
48
6
2 1
3
5
7
C
+VCC
Salida
3.3K
RB
Ra Rb
Q1
Q2
R1
5.1K4.7K
.01
RP
555
APLICACIONES DE MULTIVIBRADORES ASTABLES
AJUSTE DE CICLO DE TRABAJO (con RP)
Tarea: Analizar el funcionamiento del siguiente circuito
42
42
48
2 1
3
6
+VCCR
1k
3-12pF
7
100khz
XTAL
1M
C
.01
Salida
555
APLICACIONES DE MULTIVIBRADORES ASTABLESFRECUENCIA DEL ASTABLE CONTROLADO POR CRISTAL
AJUSTE FINO DE
FRECUENCIA
Tarea: Analizar el funcionamiento del siguiente circuito
43
43
APLICACIONES DE MULTIVIBRADORES ASTABLESOSCILADOR DUAL (dos tonos)
+5V
7404
74041
2
67
4
5
9 8
10
1413
12
5F
5F
.01
.02
4.7k
4.7k
68k
68k
+5V
PUNTO B
PUNTO A1/2
556
1/2
556
Tarea: Analizar el funcionamiento del siguiente circuito
44
44
APLICACIONES DE MULTIVIBRADORES ASTABLESGENERADOR DE DIENTE DE SIERRA
48
7
6
21
+5V
+5V
R1
R2
R3
C1
R5
1k
R4
1k
C2
33F
SALIDA DIENTE
DE SIERRA
555
1321
2211
13
52
21
69,075,0
1
10
sec5
10
CRRRf
CRCR
CR
RR
RR
Tarea: Analizar el funcionamiento del siguiente circuito
45
45
APLICACIONES DE MULTIVIBRADORES ASTABLESGENERADOR DE FUNCIONES
8 4
1 2
6
3
4.7k
4.7k4.7k
4.7k
8
D1 2.2k
Zener de 3.3V
Q3
Q1
i1 i2
C
Q2
D2Zener de 3.3V
555 Cf
75
Tarea: Analizar el funcionamiento del siguiente circuito
46
46
GENERADOR DE ONDA CUADRADA Y TRIANGULAR CON EL IC 566
Tarea: Ver Data sheet y analizar el funcionamiento del siguiente circuito
47
47
GENERADOR DE ONDA CUADRADA, TRIANGULAR Y SENOIDAL CON EL
ICL8038
48
48
GENERADOR DE FUNCIONES CON EL ICL8038ONDA CUADRADA, TRIANGULAR Y SENOIDAL
49
49
Generadores de Pulsos
50
50
• Generadores de Pulsos
• Generador de Pulso Análogo:
•AO Diferencial de Corriente
•AO Diferencial de Tensión
• Generador de Pulso Digital:
•CI 555
•CI 555 como P.P.M.
•CI 555 como P.W.M.
• Aplicaciones y Ejercicios
• Bibliografía
Índice
51
51
2
1131
21ln
R
R*CRt
2
1142
21ln
R
R*CRt
Generadores de Pulso Análogo
AO Diferencial de Tensión:
+Vcc
0
t1
t2
R3
R4
I carga
I descarga
C1
+Vcc
-Vss+
-
R1
R2
Vo
T = t1 + t2 = 1 / f
Tarea: Analizar el funcionamiento del siguiente circuito y encontrar expresiones
52
52
2
1131
21ln
R
R*CRt
2
1142
21ln
R
R*CRt
Generadores de Pulso Análogo
AO Diferencial de Tensión:
0
t1
t2
+Vcc
R4
R3 Rp1
Rp2
C1
+Vcc
-Vss+
-
R1
R2
Vo
Con t1 y t2
variable
T = t1 + t2 = 1 / f
53
53
CRt A **693.01
CRt B **693.02
BA RRtt 21
Generadores de Pulso Digital
CI 555 como Generador de Pulso:
t2
t1
reset +Vcc4 8
51V controlmasa
disparo
descarga
Vo
+Vcc
2
umbral6
555
7
3
RA
RB
C1
D1
T = t1 + t2 = 1 / f
Tarea: Analizar el funcionamiento del siguiente circuito
54
54
Generadores de Pulso Digital
CI 555 como P.P.M.: (MODULADOR POR POSICIÓN DE PULSO)
reset +Vcc4 8
51masa
disparo
descarga
Vo
+Vcc
2
umbral6
555
7
3
RA
RB
C1
SALIDA
V control
ENTRADA DEMODULACION
(Ve)
Ve
Vo
t
t
Tarea: Analizar el funcionamiento del siguiente circuito
55
55
Aplicación y Ejercicios
Ejercicios Resueltos
Circuitos de Aplicación
Generadores de Pulso Digital
Generadores de Pulso Análogo
Hoja de Datos 556 – LM 741 – TCA 785
56
56
• El circuito electrónico que más se utiliza tanto en la
industria como en los circuitos comerciales, es el circuito
temporizador o de retardo, cabe destacar el más económico
y también menos preciso que consiste en una resistencia y un
condensador.
• Un temporizador básicamente consiste en un elemento que
se activa o desactiva después de un tiempo más o menos
preestablecido. De esta manera podemos determinar el
tiempo que ha de transcurrir para que el circuito susceptible
de temporizarse se detenga, empiece a funcionar o
simplemente cierre un contacto o lo abra.
Introducción
MULTIVIBRADORES MONOESTABLES
57
57
C1
R1D1
IC
ID
Vi
Circuito de Retardo(delay circuit)
Simulación Temporizador Simple
58
58
Poseen un estado estable y uno
inestableEstado Estable
Estado Inestable
tmDisparo Disparo
tm tm
• El tm es independiente del
ancho del pulso.
• Si durante el tm hay otrodisparo este se suma si elmonoestable es redisparable.
tm = tiempo del Monoestable
Multivibradores Monoestable
Monoestable
59
59
RC R
C1
VCC
Vout2Vout1
T1 T2
+
C2
R2
R3R1
• Monoestable con Transistor :
1*69.0 RCt
Simulación
Monoestable con
Transistor
Multivibrador Monoestable
60
60
1
2
3
4
555
5
6
7
8
Thershold
Discharge
VCC
VCO
GND
Trigger
Output
Reset
Comparador
inferior
Comparador
superior
Transistor
de descarga
FF7
6
5Kohm
2/3VCC
1/3VCC
5Kohm
5
2
5Kohm
Impulsador
de
salida3
1
8 4
Configuración
Interna
• Monoestable con CI 555 :
Multivibrador Monoestable
61
61
5
0,01µF
1
8
555
4
VCC
7
6
2
3
VO
C
Vin
RA
• Monoestable con CI 555 :
CRt Am 1,1
Simulación
Monoestable
con CI 555
Multivibrador Monoestable
62
62
Multivibrador Monoestable
• Monoestable con CI 555 :
10µs 100µs 1ms 10ms 100ms 1s 10s 100s
0,1
0
100
10
1
0,01
1Kohm
10Kohm
100K
ohm
1Mohm
10M
ohm
Tiempo de retardo (s)
C,
Ca
pac
itan
cia
(µ
F)2/3VCC
0
+V
0
Trigger
VC
VO
VO
1
Reset
63
63
2
3
1
144 5 6
7 9 128
_
Q
Q
13
10
11
CD4047
VDD
R
C
OSC
OUT
1
7
R-C común
______
Astable
Astable
- Trigger
VSS (GND)
R
C
CD
4047
8
14
Osc. out
Retrigger
_
Q
Q
Ext. RESET
+ Trigger
VDD
Configuración
• Monoestable con CI CD4047 :
Multivibrador Monoestable
64
64
ASTABLE
GATE
CONTROL
MONOSTABLE
CONTROL
C
8
6
4
5TIMING
LOW
POWER
ASTABLE
MULTIVIBRATOR
3 1 2
RETRIGGER
CONTROL
FREQUENCY
DIVIDER
(div 2)
13
12
10
11
9
14 7
Configuración Interna
• Monoestable con CI CD4047 :
Multivibrador Monoestable
65
65
2
3
1 12
_
Q
Q
13
10
11
CD4047R
C
OSC
OUT
9765
VDD
4 148
TRIGGER
4, 14
4, 8, 14
5, 6, 7, 9, 12
5, 7, 9, 12
5, 6, 7, 9 8, 12
8
6
4, 14
Canto de Subida
Canto de Bajada
Subida y Bajada
VCC GND Trigger
• Monoestable con CI CD4047 :
Monoestable con CD4047
Multivibrador Monoestable
66
66
APLICACIÓN AL MULTIVIBRADOR MONOESTABLE
D Ra
C
Salida
48
6
2
1
3
+VCC
Salida
POWER ON0 V
+VCC
tm
555
ESTE MULTIVIBRADORSE DISPARA CUANDOES ENERGIZADO.
SU SALIDA ES ACTIVADAEN UN TIEMPO tm,DESPUÉS QUE ES ENERGIZADO
67
67
APLICACIÓN AL MULTIVIBRADOR MONOESTABLE
Salida
48
6
2
1
3
D
C
Ra
+VCC
Salida
0 V
+VCC
tm
POWER ON
555
ESTE MULTIVIBRADORSE DISPARA CUANDOES ENERGIZADO.
SU SALIDA SE ACTIVADESPUES DE UN TIEMPO DE RETARDO tm,DESPUÉS QUE ES ENERGIZADO
68
TAREA
• Diseñe un circuito detector de nivel de T°.
• Cuando llegue la T° a 30 °C el circuito
debe emitir una señal audible intermitente
de 2 KHz y al mismo tiempo una señal
luminosa intermitente sobre una baliza de
12 volt – 50 watt
• Dibuje su Diagrama de Bloques
• Dibuje y diseñe el circuito final
68
