¿Quieres aprender a construir un multivibrador biestable con temporizador 555? ¡Has llegado al lugar indicado! En este artículo te daremos todos los detalles para que puedas crear tu propio circuito, explicándote paso a paso cómo funciona y qué materiales necesitas. No pierdas más tiempo y adéntrate en el apasionante mundo de la electrónica con esta fascinante creación.
En este artículo, discutiremos el funcionamiento de un multivibrador biestable usando el temporizador 555. Un multivibrador biestable tiene dos estados estables (alto y bajo). Permanece en el mismo estado hasta la aplicación de una entrada de activación externa.
Antes de hablar sobre el multivibrador, analicemos primero el configuración interna y diseño de IC555.
IC555 es un componente esencial e integral de un circuito electrónico utilizado para aplicaciones basadas en osciladores, conmutación y generación de pulsos. El diseño simple y la base de aplicaciones más amplia de este circuito integrado (IC) lo convierten en una adición popular al tablero de instrumentos de los aficionados a la electrónica.
Diseño de un Circuito Integrado IC555
La imagen anterior es la de un circuito integrado IC555. Como es evidente, hay 8 pines en este circuito, cada uno con una función distinta. Entendamos brevemente la función de cada pin. Obtendremos más claridad sobre el funcionamiento de estos pines y el circuito en su conjunto en las próximas secciones, cuando analicemos el circuito interno del IC, así como su aplicación.
PIN 1 – Tierra: Como su nombre lo dice, este pin está conectado a tierra o al voltaje de referencia.
PIN 2 – Gatillo: Aquí se aplica un cierto voltaje externamente de modo que envía una señal alta (disparador) cada vez que ese voltaje va más allá de un punto de referencia (discutido en detalle en la última parte de esta publicación).
PIN 3 – Salida: Genera la salida del circuito según la entrada dada y las conexiones realizadas. Este es el pin a través del cual cualquier aplicación de conmutación toma su entrada.
PIN 4 – Restablecer: Se utiliza un pin de entrada bajo activo para reiniciar el IC.
PIN 5 – Voltaje de control: Se utiliza para controlar la temporización del IC externamente en lugar de cómo hace lo mismo según su circuito interno. En definitiva, este pin permite personalizar el IC555 como queremos que funcione.
PIN 6 – Umbral: Similar al Pin 2 (Disparador) excepto que este pin envía una salida alta cuando su voltaje está por encima de cierto punto de ajuste. Más claridad sobre esto surgirá en las secciones posteriores.
PIN 7 – Descarga: Se utiliza para descargar un condensador empleado con el fin de controlar la temporización.
PIN 8 – Fuente de alimentación () – Conectado a la fuente de voltaje o al terminal positivo de una batería.
Comprendamos el circuito interno del IC para obtener más claridad sobre lo que hacen exactamente estos pines. Solo así podremos apreciar la utilidad de este IC.
Configuración interna de IC555
Este es el circuito interno del chip integrado IC555. El pin 1 tiene que estar conectado a tierra y el pin 8 a la Vcc. Si ve el circuito claramente, encontrará tres resistencias de 5k Ohm conectadas en serie. Esta es la razón por la cual el IC recibe su nombre IC555.
Hay dos comparadores o amplificadores operacionales (OPAMP) seguidos de un SR FLIP-FLOP en el circuito. El pin de voltaje negativo o de referencia del comparador 1 está conectado a la pata que conecta las tres resistencias de 5k Ohm. Se ha aplicado Vcc en el pin 8 y por lo tanto por el método de división de voltaje, podemos calcular el voltaje en la entrada negativa del comparador 1 que es el voltaje de referencia para el mismo.
Este voltaje es importante porque el comparador básicamente compara los dos voltajes en su pin ‘+’ y ‘-‘ y envía una salida alta cuando el voltaje del pin ‘+’ es más alto que el voltaje del pin ‘-‘. Eso significa que si conocemos el voltaje en la referencia del primer comparador o el pin ‘-‘, podemos establecer el voltaje del pin de umbral en consecuencia para permitir que el comparador envíe una salida alta o baja.
Por eso el PIN 6 del IC se llama ‘límite‘ ya que cuando el voltaje de este pin supera un cierto umbral que no es más que el voltaje de referencia de este comparador (comparador 1), envía una salida alta al Flip-Flop SR.
El voltaje de referencia del comparador 1 (por método de división de voltaje)
Entonces, el primer comparador envía una salida alta cuando su voltaje de pin ‘+’ (voltaje de pin de umbral) supera el voltaje de umbral de 1/3 VCC.
El PIN-5 del IC está conectado al voltaje de referencia del comparador. Esto nos permite personalizar el voltaje de referencia del primer comparador según nuestros requisitos. Este pin nos permite anular el voltaje de referencia predeterminado de 1/3 VCC y nos da el control para cambiarlo externamente como queramos. Es por eso que el PIN-5 se llama PIN DE VOLTAJE DE CONTROL.
Se puede realizar un análisis similar en el caso del segundo comparador (comparador 2). Aquí el caso es un poco diferente. A diferencia del primer comparador, aquí, el pin ‘+’ del comparador se ha conectado a la pata de las tres resistencias conectadas en serie de 5k Ohm, mientras que el pin ‘-‘ del comparador se ha sacado como PIN 2 o pin TRIGGER del CI.
Eso significa que habrá un voltaje establecido en el pin ‘+’ del comparador y siempre que el voltaje del pin TRIGGER esté por debajo de este voltaje establecido del pin ‘+’, el comparador 2 enviará una salida alta (como el ‘+’ El voltaje del pin supera automáticamente el voltaje del pin ‘-‘ del comparador 2). Es por eso que el PIN 2 del IC se llama TRIGGER, ya que controla el estado de salida del comparador 2 al mantener un voltaje de activación externo que no es más que un voltaje por debajo del voltaje del pin ‘+’ de dicho comparador.
Aquí también, podemos calcular este voltaje establecido en el pin ‘+’ del segundo comparador usando el método de división de voltaje. Esto será:
Por lo tanto, si el voltaje del pin TRIGGER cae por debajo de 2/3 VCCel comparador 2 envía una salida alta.
Finalmente, las salidas de ambos comparadores van a un SR Flip-Flop. La salida del comparador 1 está conectada al pin SET (S) del Flip-Flop mientras que la del comparador 2 está conectada al pin RESET (R) del Flip-Flop. La naturaleza del Flip-Flop SR es que cuando el pin S está alto, el pin Q está alto y el pin Q’ (barra Q) se vuelve bajo (ya que es la operación NOT de Q, es decir, una puerta NOT está conectada internamente que toma Q como entrada mientras que Q'(Q bar) como salida). Nuevamente, se conecta una NOT GATE en la Q'(barra Q) que realiza la operación NOT en Q'(barra Q) y da la salida final en el PIN DE SALIDA (PIN 3 del IC). Cuando el pin RESET (R) del Flip-Flop es ALTO, Q se vuelve BAJO mientras que Q'(barra Q) se vuelve ALTO y, por lo tanto, la salida final en el PIN 3 es BAJO.
Ahora, echemos un vistazo a la imagen completa. Cuando el voltaje en el PIN THRESHOLD (PIN 6) supera el voltaje de referencia del primer comparador, el pin S del Flip-Flop SR recibe una entrada ALTA. Como resultado, Q pasa a ser ALTO mientras que Q'(barra Q) pasa a ser BAJO. Como la salida en el PIN 3 es la operación NO de Q’ (barra Q), la salida final es ALTA.
De manera similar, cuando el voltaje en el pin TRIGGER (PIN 2) es más bajo que el voltaje en el pin ‘+’ del segundo comparador (es decir, 2/3 VCC ), el segundo comparador envía una salida ALTA. Esto hace que el pin RESET (R) del flip-flop se vuelva ALTO y, en consecuencia, la salida en el PIN 3 se vuelva BAJO.
Como puede ver, la salida del pin Q está conectada a la base de un transistor bipolar NPN cuyo pin colector se conoce como PIN DE DESCARGA (PIN 7) del IC. Este pin de DESCARGA está conectado a un capacitor externo que está conectado al IC externamente para controlar el tiempo de su salida (es decir, mediante el uso de un circuito RC). Entonces, cuando la salida del pin Q es ALTA, aparece un voltaje positivo en el colector del transistor de descarga y, por lo tanto, el capacitor agregado se descarga a través del PIN 7 o el pin de DESCARGA a tierra. Más claridad sobre esto vendrá cuando discutamos la aplicación de este IC más adelante.
IC555 como multivibrador biestable
Funcionamiento del modo multivibrador biestable del temporizador IC 555
El diagrama de circuito del multivibrador biestable se muestra a continuación,
Para operar el IC555 como un multivibrador biestable, tenemos que conectar o cortocircuitar el THRESHOLD (PIN 6) y el TRIGGER (PIN 2). Luego se conecta a la rama externa del circuito RC como se muestra en el diagrama de circuito anterior.
En el PIN 8, se aplica un voltaje apropiado. Esto hace que el voltaje de referencia del primer comparador se establezca en 1/3 VCC mientras que el voltaje en el pin ‘+’ del segundo comparador se establece en 2/3 VCC. Al mismo tiempo, el capacitor conectado externamente comienza a cargarse a través de la resistencia RB. Este voltaje del capacitor, según el diagrama del circuito, aparece en la conexión conjunta de los PIN 2 y 6. Inicialmente, el primer comparador tiene un voltaje de referencia más alto y, por lo tanto, permanece en un estado de corte, es decir, envía una salida BAJA al pin SET. del SR Flip-Flop. Por lo tanto, la salida del pin Q del Flip-Flop permanece baja mientras que la de Q'(barra Q) permanece ALTA. La salida del comparador 2 es ALTA inicialmente ya que el voltaje del pin ‘+’ permanece más alto que el voltaje del pin ‘-‘. Esto también da como resultado que la entrada RESET del Flip-Flop permanezca ALTA y, por lo tanto, la SALIDA final del PIN 3 del IC permanezca BAJA.
El capacitor comienza a cargarse a través de RB y su voltaje llega a 2/3 VCC. Este voltaje aparece tanto en el PIN 2 como en el 6 del IC. Ahora, tan pronto como el capacitor se cargue más y su voltaje supere los 2/3 VCC, el voltaje de entrada positivo del primer comparador se vuelve más alto que el negativo y, por lo tanto, la salida del primer comparador se vuelve ALTA. Al mismo tiempo, el voltaje de entrada negativo del segundo comparador gana un voltaje más alto que el de su entrada positiva y, por lo tanto, la salida del segundo comparador pasa a BAJO. Ambos dan como resultado que el SET del Flip-Flop vaya a ALTO mientras que el RESET va a BAJO. Por lo tanto, la salida del PIN 3 es ALTA cuando Q se vuelve ALTA mientras que Q'(barra Q) se vuelve BAJA.
Ahora, cuando Q sube, hace que el transistor de descarga se active cuando el pin Q está conectado al colector de ese transistor. Por lo tanto, el capacitor de carga ahora comienza a descargarse a través de RB y el transistor o PIN 7 (PIN DE DESCARGA). Tan pronto como la tensión del condensador de descarga desciende por debajo de 1/3 VCCel voltaje de entrada positivo del primer comparador (PIN 6 del IC) se vuelve más bajo que el voltaje de entrada negativo y, por lo tanto, la salida del comparador es BAJA mientras que el segundo comparador da una salida ALTA como su entrada negativa (PIN 2 del IC ) se vuelve más bajo que el de la entrada positiva.
Por lo tanto, el pin SET del Flip-Flop pasa a BAJO mientras que RESET pasa a ALTO. Por lo tanto, la SALIDA final del PIN 3 del IC es BAJA y, al mismo tiempo, la salida del pin Q del Flip-Flop es BAJA. Esto hace que el transistor de descarga entre en un estado de corte y, por lo tanto, el capacitor comienza a cargarse normalmente como solía hacerlo antes.
Nuevamente, el voltaje del capacitor supera los 2/3 VCC y se repite el mismo ciclo. Por lo tanto, el capacitor sigue cargándose y descargándose entre 1/3 VCC y 2/3 VCC respectivamente, lo que hace que la salida final del PIN 3 del IC555 pase a BAJO y ALTO respectivamente en un bucle. Esto es lo que llamamos una salida oscilante como se muestra en el lado derecho del diagrama de arriba.
Esta aplicación del IC555 opera entre dos niveles de voltaje, 1/3 VCC y 2/3 VCC y por lo tanto esto se llama multivibrador biestable. La frecuencia de oscilación de la salida del PIN 3 se puede controlar mediante la resistencia variable RB ya que cambia la constante de tiempo del capacitor que viene dada por
Esta salida oscilante del IC555 se puede utilizar para impulsar un transistor de unión bipolar o IGBT o cualquier otro dispositivo de conmutación que controle otro circuito o aplicación, por ejemplo, un inversor que utiliza la técnica de modulación de ancho de pulso.
Esto demuestra la importancia de IC555 como componente integral de las aplicaciones basadas en conmutación o oscilación. Al conectar circuitos externos, también podemos hacer uso de este IC para varios propósitos.
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