555

Descripción pines

555 Pinout por tInductiveload - Disponible bajo la licencia Dominio público vía Wikimedia Common

• Pin 1 - GND
• Pin 2 - Trigger (Disparo)
  • Cuando la tensión Trigger < 1/3 de VCC el pin 3 - Output se pone a nivel HIGH (VCC) y el pin 7 - Discharge se pone en alta impedancia
• Pin 3 - Output
  • Por este pin podemos y el circuito de salida puede ser fuente o drenador de hasta 200 mA o circuitos de accionamiento TTL
• Pin 4 - Reset
  • Es una entrada de lógica negada
  • Cuando se activa Reset el pin 3 - Output pasa a LOW (0V) y en pin 7 - Discharge queda a masa
  • Sino se va a usar se conecta a VCC
• Pin 5 - Control
  • Se utiliza para modificar los niveles de tensión de referencia de los comparadores (IC1 e IC2)
    • Una resistencia de 10k entre el pin 5 y el pin 8 cambia el voltaje umbral de 0.5Vcc y el voltaje de disparo a 0.25Vcc
  • Sino se utiliza se coloca un condensador de 100nF a massa
  • Es útil para hacer modulaciones, controles de frecuencia por tensión
  • Sirve para eliminar el ruido de la fuente de potencia y minimiza el ruido en el voltaje de umbral
• Pin 6 - Threshold (Umbral)
  • Cuando la tensión Threshold > 2/3 de VCC el pin 3 - Output y el pin 7 - Discharge se ponen a 0V
• Pin 7 - Discharge (Descarga)
  • Va conectado a un transistor interno
  • Cuando tenemos HIGH en el pin 3 - Output, en la base del transistor tenemos 0V, lo que hace que el transistor esté en corte. Entonces el pin 7 - Discharge está en alta impedancia
  • Cuando tenemos LOW en el pin 3 - Output, en la base del transistor tenemos VCC, lo que hace que el transistor esté en saturación. Entonces el pin 7 - Discharge se conecta a GND
• Pin 8 - VCC

Resumen Pines

Trigger	Umbral	Output	Discharge
< de 1/3Vcc		HIGH	Alta impedancia
	> de 2/3Vcc	LOW	GND

Modos de operación

• Aestable
  • Circuito capaz de cambiar de un estado a otro sin intervencion externa
  • No puede permanecer indefinidamente en un estado
• Biestable
  • Circuito capaz de cambiar de un estado a otro pero con intervencion externa
  • Puede permanecer indefinidamente en un estado
• Monoestable
  • Necesita un pulso externo para cambiar de estado
  • Pasado un período de tiempo vuelve al estado anterior
  • No se puede mantener el estado activo indefinidamente
  • Comúnmente conocido como Timer

Partes del 555

555 Bloc Diagramt por BlanchardJ - Disponible bajo la licencia Dominio público vía Wikimedia Common

• Parte A
  • Tenemos tres resistencias del mismo valor haciendo un divisor de tension
  • En el pin de Control tenemos 2/3 de VCC, que ademas es la entrada negativa del comparador IC1
  • En la entrada positiva del comparador IC2 tenemos 1/3 de VCC
• Parte B
  • Son dos comparadores
  • En IC1 si por el pin 6 - Umbral entra más de 2/3 de VCC se envia un 1 a la entrada R del biestable del bloque C
  • En IC2 si por el pin 2 - Disparo entra menos de 1/3 de VCC se envia un 1 a la entrada S del biestable del bloque C
• Parte C
  • Es un biestable RS
  • Si R=1 -> Q es igual a 0
  • Si S=1 -> Q es igual a 1
  • Si R=0 y S=0 la salida no cambia
  • Si el pin 4 Reset es HIGH reseteamos el biestable
• Parte D
  • Es un transistor controlado por la salida negada del biestable
  • Cuando la salida negada del biestable es 1 el transistor conecta el pin 7 - Descarga con el pin 1 - GND
  • Cuando Q negado es 0 el pin 7 - Descarga queda en alta impedancia
• Parte E
  • Es un inversor que niega la salida negada del biestable
  • Puede llegar a tolerar 200mA

Explicación de los modos de operación

Monoestable

Diagrama 555 en configuración monoestable


Formas de onda en configuracion monoestable

Estados

• Estado inicial
  • El condensador se encuentra descargado
  • El pin 2 - Trigger está en estado HIGH (1)
  • La salida del IC2 es LOW (0) $\to V_{CC}>1/3V_{CC}$
  • La salida de IC1 no importa
  • El biestable, no importa$R$ y el valor de $S=0\to \overline{Q}=1$
    • No importa el valor de $R$ porque sea $R=1S=0$o$R=0S=0$ es la misma $\overline{Q}$
  • El pin 3 - Output está a nivel LOW (0)
  • El pin 7 - Discharge se conecta a GND debido a que $\overline{Q}=1$ y por lo tanto el transitor entra en saturacion
• Estado de disparo
  • El pin 2 - Trigger pasa a estado LOW (0) durante un instante, luego vuelve a HIGH (1)
  • La salida de IC2 es HIGH (1) $\to 1/3V_{CC}>0(pin2)$
  • El biestable tiene $S=1\to \overline{Q}=0$ (R sólo puede ser 0 porque si fuera 1 tendriamos un estado ambiguo y en Consideraciones vemos como evitarlo)
  • El pin 3 - Output será HIGH $\to$ el inversor transforma el LOW en HIGH
  • El pin 7 - Discharge pasa a alta impedancia debido a que el transistor entra en corte al recibir 0V por la base
  • Se empieza a cargar el condensador
• Estado estable
  • Mientras que $V_C<2/3V_{CC}$ estaremos en un estado estable
  • La salida de IC1 es LOW (0) $\to V_C<2/3V_{CC}$
  • La salida de IC2 es HIGH (1) $\to 1/3V_{CC}>0(pin2)$
  • El biestable tiene $R=0S=1\to \overline{Q}=0$
  • El pin 3 - Output será HIGH (1)
  • El pin 7 - Discharge continua en alta impedancia durante todo el estado
• Vuelta al estado inicial
  • Cuando $V_C>2/3V_{CC}$
  • La salida del IC1 es HIGH (1) $\to V_C>2/3V_{CC}$
  • La salida del IC2 es LOW (0) $\to V_{CC}>1/3V_{CC}$
  • El biestable tiene $R=1S=0\to \overline{Q}=0$
  • El pin 3 - Output será LOW (0)
  • El pin 7 - Discharge se conecta a GND debido a que $\overline{Q}=1$ y por lo tanto el transitor entra en saturacion
  • El condensador se descarga por el pin 7 - Discharge
  • El circuito vuelve a un estado inicial hasta que se active otra vez el pin 2 - Trigger

Consideraciones

• Para calcular el tiempo HIGH del pin 3 se utiliza $Ton=1.1RC$
• Es recomendable de que $Ttrigger⩽\frac{Ton}{4}$. Si el disparo esta en HIGH demasiado tiempo tendremos en el biestable que Set=1 y Reset=1 haciendo que la salida tenga un valor desconocido
• Los tiempos estan en segundos, el C en faradios y la R en ohmios
• El valor del condensador debe estar en unos márgenes, entre 470pF y 170uF
• El valor de la resistencia debe estar entre unos márgenes, 1Kohmio y 3.3Mohmio

Aestable

Diagrama 555 en configuracion aestable

Formas de onda en configuracion aestable

Estados

• $T_{on}$ o salida en HIGH
  • Condensador empieza a cargarse a traves de $R_{A}y{R}_B$
  • Cuando $V_C<1/3V_{CC}$
  • La salida de IC1 es LOW (0) $\to V_C<2/3V_{CC}$
  • La salida de IC2 es HIGH (1) $\to V_C<1/3V_{CC}$
  • El biestable tiene $R=0S=1\to \overline{Q}=0$
  • EL pin 3 - Output será HIGH
  • El transistor entra en saturación y el pin 7 - Discharge entra en alta impedancia
• $T_{off}$ o salida en LOW
  • Cuando $V_C>2/3V_{CC}$
  • La salida de IC1 es HIGH (1) $\to V_C>2/3V_{CC}$
  • La salida de IC2 es LOW (0) $\to V_C>1/3VCC$
  • El biestable tiene $R=1S=0\to \overline{Q}=1$
  • EL pin 3 - Output será LOW
  • El transistor entra en corte y por el pin 7 - Discharge se empieza a descargar el condensador a través de $R_B$

Consideraciones

• La carga del condensador se hace a traves de $R_A+R_B$ y la descarga solo a traves de $R_B$, por lo tanto el tiempo de carga y descarga es diferente, generando una onda asimétrica
  • Teniendo esta configuración $T_{on}>T_{off}$
• Para calcular $T_{on}=0.693\cdot C\cdot (R_A+R_B)$
• Para calcular $T_{off}=0.693\cdot C\cdot R_B$
• El periodo de la señal se calcula $T=T_{on}+Toff$
• La frecuencia de la señal se calcula $f=\frac{1}{T}=\frac{1.44}{(R_A+2R_B)\cdot C}$
• El duty cycle es $\delta =\frac{T_{on}}{T}\to \frac{R_A+R_B}{R_A+2R_B}\cdot 100$
• El valor del condensador debe estar en unos márgenes, entre 470pF y 170uF
• El valor de la resistencia debe estar entre unos márgenes, 1Kohmio y 3.3Mohmio
• Si $R_A=R_B\to$duty cycle = 67%
• Si ponemos una $R_B>>R_A$ el valor de $R_A$ no importará mucho en el tiempo de cargado y el duty cycle será del 50%

Aestable Improved

Diagrama 555 en configuracion aestable con una modificación $T_{on}<T_{off}$

Consideraciones

• Esta modificación sirve para poder tener una forma de onda en que $T_{on}$ es más pequeño que $T_{off}$
• Con esta configuración lo que se hace es que al cargarse el condensador lo hace a través de $R_A$ y luego de $D_1$, ya no pasa por $R_B$
• La descarga del condensador se mantiene como el circuito anterior
• $D_2$ se pone para asegurar que el condensador se cargará saltandose $R_B$
• La nueva función de carga es $T_{on}=0.693\cdot C\cdot R_A$
• El duty cycle pasa a $\frac{R_A}{R_A+R_B}$
• Para tener un duty cycle mas menor a 50% $\to R_A<<R_B$

Aestable 50% Duty Cycle

Diagrama 555 en configuración aestable con un duty cycle del 50%

Consideraciones

• $R_B$ se conecta entre el pin 2 - Trigger y el pin 3 - Output
• Ahora el condensador se carga/descarga a través de la misma resistencia, $R_B$
• Cuando el pin 3 - Output está en HIGH el condensador se carga a través de $R_B$
• Cuando el pin 3 - Output está en LOW el condensador se descarga
• $R_A$ está para cargar el condensador al $V_{CC}$
• El $T_{on}$ y el $T_{off}$ (son iguales) se calculan $T=0.693\cdot C\cdot (2R_B)$

Enlaces

• 555 Oscillator Tutorial
• Explicación breve pero completa del 555 en astable - LM 555 Configuración astable (TP 3)
• LM555 and LM556 Timer Circuits - Muy completa
• Explicación muy completa del 555 por V. García
• http://www.pcbheaven.com/wikipages/555_Theory/
• http://hispavila.com/3ds/lecciones/lecc7.htm
• http://www.unicrom.com/TUT_555.ASP