Integrado NE555.

El integrado 555 es un temporizador analógico mediante el cual pueden diseñarse una gran cantidad de circuitos con pocos componentes externos.

integrado 555 en DIP8

Se presenta en configuración DIP8, aunque también puede estar en configuración DIP14 que suele ser un integrado 556 constituido por dos integrados 555.

Entre sus características eléctricas permite alimentaciones comprendidas entre los 4,5V y los 16V y corrientes de salida de hasta 200mA.

representación del 555 en DIP8

Como puede apreciarse en la anterior figura, internamente tiene 3 resistencias en serie de 5KΩ conectadas entre la tensión de alimentación y masa, proporcionando las tensiones de referencia a los comparadores de nivel.

Funcionamiento.

Cuando la tensión en la entrada (pin2 o TRIGGER), es un tercio menor que la tensión de alimentación Vcc, la salida del comparador conectado a dicho pin, proporciona un nivel alto; dicho nivel quedará aplicado a una entrada del FLIP-FLOP, basculando la salida del pin3 (OUTPUT), a nivel bajo. Este nivel bajo hará que la unión base-emisor del transistor deje de estar polarizada y el transistor bascule al estado de corte. si conectamos un condensador al pin7, realizará un ciclo de carga. Simultáneamente, el nivel bajo del FLIP-FLOP quedará aplicado a la entrada de la puerta inversora que proporcionará un nivel alto en la salida del integrado (pin3) que se corresponde con una tensión Vcc.

Si la tensión introducida por el pin6 (THRESHOLD o umbral), supere dos tercios de la tensión de alimentación Vcc, la salida del comparador conectado a dicho pin, pasará a nivel alto proporcionando en en FLIP-FLOP un nivel alto. Con esto el transistor, pasará a la saturación descargándose el condensador puesto en el pin7. Al mismo tiempo la salida del integrado al pasar por la puerta inversora proporciona un nivel de salida bajo, es decir que la salida devuelve 0V.

Si en cualquier momento conectamos la entrada de RESET (pin4 del integrado), el transistor quedará directamente polarizado y la salida reflejará un estado de 0V.

Y a través del pin5, podemos cambiar la tensión de referencia establecidas inicialmente en ⅔ para THR y ⅓ para TR.

Funcionamiento en Astable.

A continuación puedes ver el funcionamiento del integrado 555 como multivibrador astable.

funcionamiento del 555 como astable

También lo puedes ver según el diagrama esquemático en el LiveWire.

funcionamiento del 555 como astable

Su funcionamiento se basa en la carga y descarga del condensador C1 de 10µF cuya tension se aplica directamente a la entrada de disparo del pin2 y el umbral del pin6 (conectados en paralelo). Cuando conectamos el circuito, el condensador se encuentra descargado por lo que la tensión de entrada en el pin2 será menor de ⅓ de la tensión de alimentación, lo que hará que la salida en la puerta inversora del FLIP-FLOP devuelva un estado alto, es decir la tensión de la fuente de alimentación.

Seguidamente el condensador comenzará a cargarse a través de las resistencias R1 y R2. Cuando la tensión en el condensador supere los ⅔ de la tensión de alimentación, la entrada del pin6 hará que el FLIP-FLOP bascule a 0V. Simultáneamente la entrada en el pin7 hará que la cese la carga del condensador al poner a masa dicho pin7 y por lo tanto, el condensador se descargue a través de R2 a masa.

cuando la tensión en los exdtremos del condensador disminuya por debajo de ⅓ de la tensión Vcc, la entrada del pin2 provocará que el integrado pase de nuevo a una salida alta cesando la descarga y comenzando de nuevo el proceso de carga del condensador.

Como puedes ver la onda de salida es una onda cuadrada. La duración del nivel alto dependerá de la constante de tiempo siguiente:

fórmula de la constante de tiempo en alto

Mientras que la duración de la constante de tiempo en nivel bajo se calcula de la forma siguiente:

fórmula de la constante de tiempo en bajo

Y la frecuencia de salida viene dada por la fórmula siguiente:

fórmula de la frecuencia

Al emplear una resistencia R1 de muy bajo valor en comparación con R2, se consigue que el nivel alto y bajo de la señal tengan practicamente la misma duración como se ve en la imagen anterior.

Para conseguir un tiempo mayor de nivel alto respecto al nivel bajo, hay que aumentar el valor R1 y bajar respectivamente el valor de R2.

Variaciones del circuito.

Si en el circuito anterior se prescinde de la resistencia R2 y cambiamos el valor de la resistencia R1 a 10KΩ y la conectamos en paralelo al pin3, tendremos que la duración de ambos niveles será la misma, como hemos hecho en el anterior circuito.

funcionamiento en astable, pero sin R2

Como la carga y descarga del condensador se realiza por la misma resistencia R1, al estar R1 conectado en paralelo a modo de red de realimentación, el consumo del 555 fluctua en la salida ya que se consume parte de su salida.

Para calcular el periodo de la señal de salida en esta configuración, utiliza la siguiente fórmula:

fórmula para calcular el periodo con realimentación en la salida

Generador de impulsos.
Si deseamos que el nivel bajo de salida sea más largo que el nivel alto de salida, podemos construir el siguiente circuito que se usa como generador de impulsos.

generador de impulsos

En este circuito, R2 debe de ser significativamente más grande que R1; además el diodo D1 hace que la carga y descarga del condensador se realice por distintas resistencias. Es decir si el valor de R2 es mayor que el de R1, el nivel bajo tendrá una mayor duración.

Multivibrador monoestable.
Con el 555 también se pueden conseguir multivibradores monoestables.

multivibrador monoestable con 555

Cuando se alimenta el circuito, el 555 presenta un nivel bajo porque el pin7 está conectado a masa y por lo tanto el condensador C1 permanece descargado (fijate que en este estado funcionando como multivibrador astable, mientras esté descargado el condensador la salida inversora del FLIP-FLOP devuelve un estado alto).

Este estado de nivel bajo se mantiene hasta que se inyecte al pin2 un pulso, que hará que este pin pase a estado bajo y entonces la salida pasará a estado alto y se cargará el condensador a través de R1 al desaparecer el nivel de masa del pin7. Mientras que tengamos pulsados el interruptor en el pin2, el estado se mantendrá en alto. Si lo soltamos el circuito pasara a bajo en un tiempo establecido por su constante de tiempo según la siguiente fórmula:

fórmula para establecer el tiempo en alto

Es habitual establecer el tiempo del periodo activo mediante un potenciómetro para regularlo manualmente. Además no es recomendable usar en R1 una resistencia inferior a 100Ω ya que se puede destruir el transistor interno del 555 al comienzo de la carga del condensador. Y puesto que tambien se descarga a través de dicho transistor, tampoco conviene que sea muy grande.