Monoestables son configuraciones de gran utilidad en aplicaciones electrónicas. A pesar de poder contar para este propósito con el circuito integrado 555, tiene algunas limitaciones como, por ejemplo, la duración mínima de la temporización, lo que limita su uso a 500 kHz. Con el fin de superar las limitaciones del 555, existen otros monoestable que todos los proyectistas electrónicos deben conocer. Entre ellos destacamos los circuitos integrados TTL 74121, 74122 y 74123 que describimos en este artículo.
Un multivibrador monoestable no es más que un circuito que, una vez disparado, mantiene su salida en un determinado nivel lógico, determinado por una red externa.
En la figura 1 vemos la configuración típica de un multivibrador, que podrá tener algunas características importantes como:
- Poder ser redisparado
- Tener salidas complementarias
- Puede ser disparado por transiciones positivas o negativas de la señal de entrada.
La familia de circuitos integrados TTL ofrece tres componentes que están diseñados específicamente para operación como monoestable con características diferentes.
PROPIEDADES
Los circuitos monoestables comunes necesitan un determinado intervalo de tiempo para recuperarse después del disparo. Si se aplica un nuevo reloj antes de que se complete el tiempo de recuperación, pueden producirse problemas de funcionamiento, como imprecisión de tiempo o de oscilación.
Esta característica impide que el circuito se utilice en aplicaciones en las que se puedan inyectar los impulsos durante una temporización.
Para hacer posible el redisparo de un monoestable en cualquier momento, deben utilizarse circuitos especiales denominados monoestable de recuperación negativa.
Entre las aplicaciones para estos circuitos están los detectores de ausencia de pulso, sistemas controlados por la voz, etc..El 555 puede operar en esta modalidad con el uso de un transistor externo como ilustra la figura 2.
Sin embargo, para temporizaciones cortas e involucrando incluso el redisparo, podemos contar con los circuitos integrados de la familia TTL que indicamos en este artículo.
74121
El 74121 es un monoestable simple, no redisparable, que tiene el pin y circuito interno que se muestra en la figura 3.
El circuito puede ser disparado por una transición negativa aplicada al pin 3 cuando entonces la salida Q va al nivel alto y la salida complementaria va al nivel bajo.
Estas salidas quedarán en este estado por un intervalo de tiempo determinado por los componentes R y C conectados a los pines 10 y 11.
El resistor puede tener valores entre 2 k ohmios y 40 k ohmios, mientras que el condensador puede asumir valores a partir de 10 pF.
En la figura 4 tenemos las curvas de tiempo para el cálculo de estos componentes.
En realidad, existen varias formas de hacer el disparo de ese multivibrador, las cuales dependen del modo en que se utilizan las entradas A1, A2 y B.
a) Si A1 y A2 están conectadas a tierra, podremos disparar el circuito llevando la entrada B del nivel bajo al nivel alto. Se trata de una configuración que posee histéresis y que, por lo tanto, tiene la acción de disparador de Schmitt.
b) Si A, se coloca en el nivel alto y B también, el disparo se obtendrá cuando pasamos A2 del nivel alto al nivel bajo.
c) La tercera modalidad de disparo se obtiene cuando A2 está en el nivel alto y B también, en caso de que llevando A1 del nivel alto al nivel bajo tendremos el disparo.
Cualquier otra combinación de conexiones de estas tres entradas inhibirá la acción del monoestable.
74122
Este es un monoestable simple, redisparable, que también puede ser considerado un generador de pulsos.
Los pinos y el circuito equivalente interno se indican en la figura 5.
Cuando este monoestable es disparado la salida O va al nivel alto y al mismo tiempo la salida complementaria va al nivel bajo por un intervalo de tiempo determinado por la red RC conectada a los pines 11 y 13.
El valor de R debe estar en el rango de 5 k a 25 k, mientras que el condensador puede tener valores a partir de 10 pF.
En la figura 6 tenemos un gráfico donde las relaciones entre R y C y los tiempos obtenidos para la señal de salida pueden ser determinadas.
Este monoestable puede operar de diversos modos como en el caso del 74121.
a) Colocando A1, A2 y B2 en el nivel alto, una transición del nivel bajo al nivel alto en la entrada B1 dispara el circuito.
b) Colocando A1, B1e B2 en el nivel alto, una transición del nivel alto al nivel bajo en la entrada A2 dispara el circuito.
La entrada Clear debe mantenerse en el nivel alto. Si se conecta a tierra, inhibe el disparo y retornará el circuito al estado en que la salida O estaba en el nivel alto y la salida complementaria en el nivel bajo. Este circuito puede ser redisparado en cualquier momento.
74123
El circuito integrado TTL 74123 consiste en un doble monoestable redisparable con salidas complementarias. La pinza y el circuito equivalente interno se muestran en la figura 7.
Los dos monoestable existentes en este circuito integrado se pueden utilizar de forma independiente.
De la misma forma que en los circuitos integrados anteriores, cuando se dispara, la salida Q va al nivel alto y la salida complementaria va al nivel bajo, permaneciendo en este estado por un intervalo de tiempo determinado por el resistor y condensador de temporización. El resistor puede asumir valores entre 5 k y 25 k ohmios, mientras que el capacitor puede tener cualquier valor a partir de 10 pF. Los monoestables de este circuito integrado se pueden disparar de dos formas:
a) Con la entrada A en el nivel bajo, el circuito se dispara en la transición del nivel bajo al nivel alto de la entrada B.
b) Si la entrada B se mantiene en el nivel alto, el circuito se dispara en la transición del nivel alto al bajo de la entrada A.
La entrada Clear debe mantenerse en el nivel alto. Si se conecta a tierra, el disparo será inhibido y el circuito volverá a la condición inicial en que la salida O estaba en el nivel bajo y la complementaria en el nivel alto.
El redisparo se puede hacer en cualquier momento.
CONCLUSIÓN
Los circuitos integrados 74121, 122 y 123 descritos en este artículo ofrecen una buena opción para el proyectista que necesita generar pulsos de cortísima duración, los cuales no son alcanzados por el 555. Para aplicaciones en que intervalos de tiempo mayores deben ser obtenidos y no se necesita salidas complementarias, el circuito integrado 555 sigue siendo la mejor opción. Tanto el 74121 como el 74122 consumen 23 mA de corriente de la fuente, mientras que el 74123 necesita 46 mA.