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 alto (VCC) y el pin 7 - Discharge se pone en alta impedancia
• Pin 3 - Output
• Pin 4 - Reset
  • Es una entrada de lógica negada
  • Cuando se activa Reset el pin 3 - Output pasa a 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
  • Es útil para hacer modulaciones, controles de frecuencia por tensión
  • Sino se utiliza se coloca un condensador de 100nF a massa
  • Por lo general se conecta un condensador de desacoplo en tre el pin y GND de 10nF
  • Sirve para eliminar el ruido de la fuente de potencia y minimiza el ruido en el voltaje de umbral
  • 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
• 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)
• Pin 8 - VCC

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
  • La salida del biestable $\overline{Q}=1$
  • 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 el transistor 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

• $T_{off}$ o salida en LOW
  • Condensador empieza a cargarse a traves de $R_{A}y{R}_B$
  • 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 $R_B$
• $T_{on}$ o salida en HIGH
  • 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 y el condensador se empieza a cargar por $R_{A}y{R}_B$

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
• 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 de se calcula
• El duty cycle se calcula $\frac{R_A+R_B}{R_A+2R_B}\cdot 100$
• 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%

Enlaces

• 555 Oscillator Tutorial
• http://www.pcbheaven.com/circuitpages/LED_PWM_Dimmer/
• http://www.pcbheaven.com/userpages/LED_driving_and_controlling_methods/index.php?topic=worklog&p=4
• http://www.pcbheaven.com/wikipages/555_Theory/
• http://hispavila.com/3ds/lecciones/lecc7.htm
• http://www.unicrom.com/TUT_555.ASP