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Curso de Electrónica - Electrónica Digital - Parte 8 - Los Multivibradores Astables y Monoestables (CUR6001S)

8.1 – Multivibradores Astables

La mayor parte de los circuitos digitales funcionan síncrono, que se alcanza con las señales rectangulares que necesitan ser generadas por una cierta clase de oscilador. Para aplicaciones en electrónica digital, el oscilador, que produce la señal "Clock" o "Reloj" debe tener características especiales, lo que requiere el uso de varias configuraciones.

La señal de clock utilizada en los circuitos digitales debe tener características muy definidas, ya que deben ser reconocidas por estos circuitos. Esto significa que las señales del clock deben ser perfectamente rectangulares y tener una frecuencia según el tipo de circuito que debe sincronizarse.

Cualquier cambio en la forma de onda de una señal de clock puede conducir al circuito no reconocer que, ya que todavía entra en un comportamiento inestable que afecta a toda su operación.

Uno de los ajustes más importantes, utilizado para la generación de señales de clock, es sea, señales rectangulares, es precisamente esa parte de un circuito que es bastante similar a los flip-flops que estudiamos en la lección anterior.

Este circuito se le da el nombre de un multivibrador astable y se caracteriza por no tener dos, no uno, estado estable. Este circuito cambia constantemente de estado, a una velocidad que depende de los valores de los componentes utilizados y por lo tanto genera una señal rectangular.

Así como estudiamos los flip-flops a partir de la configuración básica con transistores haremos lo mismo con el multivibrador astable.

Por lo tanto, si tenemos la configuración que se muestra en la figura 1, utilizando transistores, los capacitores proporcionan una retroalimentación que conduce el circuito a la oscilación.

 

Figura 1 – Multivibrador astable con transistores
Figura 1 – Multivibrador astable con transistores

 

 

En el multivibrador astable, la frecuencia es determinada por dos capacitores y dos resistores, esto es, por una constante del tiempo de RC de estos componentes. Decimos que este tipo de oscilador es de tipo RC.

Es mejor analizar cómo funciona la configuración mostrada en la figura 1.

Cuando la alimentación es establecida un de los transistores conduce más que otro e inicialmente podemos tener, por ejemplo, Q1 saturado y Q2 cortado. Con el Q1 saturado el capacitor C1 lleva vía R1 de modo que la tensión en el capacitor suba gradualmente hasta el punto donde, siendo cargado, el transistor del Q2 se polariza en la dirección de la conducción.

Cuando esto ocurre, Q2 tiene uno de sus terminales puestos a tierra y se descarga. En estas condiciones Q1 va al corte y Q2 satura. Ahora es la vuelta del C2 cargarse hasta que ocurra nuevamente una conmutación de los transistores y un nuevo ciclo de la operación ocurra.

Las formas de onda generadas en este circuito se muestran en la figura 2, observando el ciclo de carga y descarga de los capacitores.

 

Figura 2 – Formas de onda en el circuito de la figura 1
Figura 2 – Formas de onda en el circuito de la figura 1

 

 

El lector puede entonces darse cuenta que la carga y el tiempo de descarga de los capacitores y, por lo tanto, las oscilaciones generadas por este circuito dependen tanto de los valores de los capacitores, como de los resistores de base a través de los cuales se producen las descargas.

También podemos observar que las señales generadas son rectangulares, ya que hay una rápida conmutación de transistores de tal manera que la tensión en sus colectores se eleva y desciende rápidamente.

De la misma manera que en el caso de los flip-flop, podemos elaborar multivibradores fabricarlos tanto con válvulas como con transistores de efecto de campo.

También podemos tener osciladores RC que generen señales con buena estabilidad con menos componentes. Estos osciladores pueden ser elaborados con funciones lógicas, y para ello tenemos varias posibilidades.

 

8.2 – Astable con funciones lógicas

Como ya hemos explicado en las lecciones anteriores, es posible construir prácticamente cualquier tipo de función más compleja, utilizando los bloques básicos que son los puertas.

Esto también es cierto para el caso de los multivibradores, tanto astables como monoestables. Podemos empezar desde funciones lógicas comunes, y con el uso de algunos componentes pasivos externos como resistores y capacitores, para determinar la frecuencia y el ciclo activo, podemos obtener varios tipos de multivibradores. Veamos algunos de ellos:

 

a) Astable usando inversores

Se puede elaborar un primer tipo de oscilador RC o astable basado en dos inversores utilizando la configuración indicada en la figura 3.

 

Figura 3 – Astable usando inversores
Figura 3 – Astable usando inversores

 

 

En este circuito R y C determinan la frecuencia de funcionamiento. El principio de funcionamiento se puede resumir como sigue: cuando el inversor F2 está con la salida en el nivel alto, la salida de F1 estará en el nivel bajo qué hará que el capacitor cargue a través de R.

Cuando la tensión en C alcanza el valor que causa la conmutación de F2, cambia de estado y su salida va al nivel bajo. En estas condiciones la salida F1 va al alto nivel. A partir de ese momento el capacitor se "invierte" comenzando su carga, pero con polaridad opuesta hasta que de nuevo tenemos el reconocimiento del nivel de conmutación y comienza un nuevo ciclo.

Es importante notar que, a medida que nos acercamos a la frecuencia máxima que el circuito integrado puede operar, la señal comienza a tener sus bordes redondeados, deformando así en relación a una forma de onda rectangular perfecta. Este hecho debe ser considerado en las aplicaciones más críticas.

En los circuitos integrados del CMOS se agrega generalmente a las entradas de los diodos de la protección con el fin de protegerlos contra descargas estáticas. Estos diodos afectan el funcionamiento de los osciladores y pueden dificultar su funcionamiento.

Una forma de eludir el problema causado por la presencia de los diodos es modificar el circuito de la figura 3 agregando una resistor adicional, como se muestra en la figura 4.

 

Figura 4 – Mejorando el rendimiento del circuito con un resistor adicional
Figura 4 – Mejorando el rendimiento del circuito con un resistor adicional

 

 

Este resistor Rx debe ser por lo menos 10 veces mayor que R. los valores del orden de 1 M ohms son los más utilizados en la práctica para no afectar la frecuencia de operación determinada por la fórmula que hemos visto y, por lo tanto, mantener la estabilidad de funcionamiento del circuito.

Podemos controlar la frecuencia de este tipo de oscilador colocando un resistor variable en el circuito de retroalimentación, como se muestra en la figura 5.

 

Figura 5 – Agregando un control de frecuencia
Figura 5 – Agregando un control de frecuencia

 

 

Como el resistor variable es 10 veces mayor que el resistor que está en serie, la banda de frecuencias obtenida variará en una relación de 10 a 1.

Así, si la frecuencia mínima es de 100 Hz, el máximo será de 1000 Hz. Note que no se recomienda que el resistor en serie sea muy pequeña, menos de 10 k ohms dadas a las características del circuito.

Como el tiempo de carga y descarga del capacitor es el mismo la señal producida tiene una forma de onda rectangular con un ciclo activo de aproximadamente 50%, es sea, el tiempo que permanece en el nivel alto es el mismo que el nivel bajo, como se muestra en la figura 6.

Podemos decir que este circuito genera una señal "cuadrada", como ya hemos explicado anteriormente.

 

Figura 6 – Forma de la señal generada
Figura 6 – Forma de la señal generada

 

 

En la mayoría de las aplicaciones que implican el uso de circuitos digitales, los circuitos de clock que tienen ciclos activos de 50% son requeridos. Sin embargo, existen aplicaciones especiales en las que se puede requerir un ciclo activo diferente.

Para modificar el ciclo activo, la característica más común es agregar el componente para proporcionar diversas trayectorias a la corriente de la carga y al capacitor de la descarga, que se puede alcanzar fácilmente con el concurso de propósito general del diodo.

Por lo tanto, para el circuito que tomamos como ejemplo, es posible cambiar el ciclo activo de la manera indicada en la figura 7.

 

Figura 7 – Cambiando el ciclo activo con el uso de diodos
Figura 7 – Cambiando el ciclo activo con el uso de diodos

 

 

El capacitor se cargará a través de R1 y descarga vía D2, lo que significa diferentes tiempos de salida a nivel alto y bajo.

Estos tiempos, que dependen de los capacitores, son dados por las fórmulas al lado del diagrama.

Para obtener un ajuste del ciclo activo se puede agregar un potenciómetro o perilla al circuito que determinará las vías para las corrientes de carga y descarga del capacitor, como se muestra en la figura 8.

 

Figura 8 – Control del ciclo activo
Figura 8 – Control del ciclo activo

 

 

La posición del cursor del potenciómetro determina el ciclo activo, observando que en la posición central este ciclo será 50%.

Finalmente observamos que los inversores pueden obtenerse con la conexión de las puertas NOR o NAND, con las entradas en paralelo, como se muestra en la figura 9.

 

Figura 9 – Astable con inversores obtenidos de funciones NOR
Figura 9 – Astable con inversores obtenidos de funciones NOR

 

 

Así, la configuración indicada puede ser elaborada con puertas NAND con la disposición de la figura 10.

 

Figura 10 – Astable obtenida con inversores producidos con puertas NAND
Figura 10 – Astable obtenida con inversores producidos con puertas NAND

 

 

También es importante tener en cuenta que la precisión en la obtención de las frecuencias calculadas por las fórmulas depende en gran medida de la tolerancia de los componentes externos utilizados, y la tensión de suministro en sí.

Como hemos visto, por las características de los componentes TTL y CMOS, el tiempo de tránsito de las señales depende del tipo de circuito integrado utilizado y, específicamente para el CMOS, de la tensión de alimentación.

Una ligera variación de la frecuencia generada puede ocurrir cuando estos parámetros fluctúan.

 

b) Oscilador con disparador

Una característica, no muy deseada cuando se desea utilizar una función como oscilador, es la hora de conmutación cuando se reconoce el nivel lógico en la entrada.

Un tipo importante de función lógica que ha reducido los tiempos de conmutación es el que se forma mediante el disparo de circuitos, o " triggers " como el circuito integrado 4093, que se muestra en la figura 11.

 

Figura 11 – La función NAND disparadora del 4093(CMOS)
Figura 11 – La función NAND disparadora del 4093(CMOS)

 

 

Estos puertas tienen una característica de histéresis que se muestra en la figura 12.

 

Figura 12 – La función histéresis de 4093
Figura 12 – La función histéresis de 4093

 

 

Esta característica muestra que cuando el circuito reconoce el nivel lógico requerido para la conmutación, la salida se desplaza de un nivel a otro a una velocidad muy grande, o sea, hay una conmutación muy rápida.

Vea que esto no ocurre con las funciones equivalentes, " no disparadores", que tienen una transición más lenta de los niveles lógicos.

Por otro lado, el nivel lógico de entrada que rehace el conmutador para que la salida vuelva al estado anterior no se produce con la misma tensión "de ida".

En otras palabras, la señal de salida oscila desde el nivel alto hasta el bajo y viceversa con diferentes tensiones de entrada. Estas diferentes tensiones determinan una banda llamado "histéresis" y que se muestra en la curva de la figura 12.

Esta característica de la histéresis es muy importante ya que asegura que el circuito se conmute de forma segura tanto en "en la ida" como en "la vuelta" de las señales, y que también se puede utilizar en osciladores de buen rendimiento.

Con el fin de tener un oscilador con un puerta de disparo NAND, como el circuito integrado CMOS 4093, sólo necesitamos dos componentes externos en la configuración que se muestra en la figura 13.

 

Figura 13 – Oscilador con el 4093
Figura 13 – Oscilador con el 4093

 

 

En este circuito, el capacitor lleva a través del resistor cuando la salida del puerta (conectado como inversor) está en el nivel alto, y se descarga cuando está a bajo nivel, produciendo una señal con ciclo activo muy cerca de 50%.

También observamos que esta forma de onda sufre un "redondeo" a medida que nos acercamos al límite de funcionamiento del circuito integrado, que depende de la tensión de alimentación.

Para el 4093, este límite es de alrededor de 12 MHz para una alimentación de alimentación de 15 V, cayendo a 4 MHz con 5 V.

La entrada del circuito, conectada entre el capacitor y el resistor, no drena ni suministra corriente ya que es de alta impedancia, sólo detectando el nivel de tensión en este punto para hacer el cambio.

Las formas de onda obtenidas en este circuito se muestran en la figura 14.

 

Figura 14 – Formas de onda en el circuito del oscilador con el 4093
Figura 14 – Formas de onda en el circuito del oscilador con el 4093

 

 

De la misma manera que en los circuitos anteriores, también podemos modificar el ciclo activo de la señal generada, modificando la trayectoria de la corriente de carga y la descarga del capacitor que se puede conseguir a través de diodos.

A continuación, tenemos en la figura 15 un circuito con ciclo activo diferente de 50% utilizando diodos.

 

Figura 15 – Cambio del ciclo activo del oscilador con el 4093
Figura 15 – Cambio del ciclo activo del oscilador con el 4093

 

 

En este circuito, cuando la salida del disparador está en el nivel alto, el capacitor se carga a través de D1 y R1. A continuación, estos componentes determinan el tiempo de salida alto. Cuando los interruptores de circuito y la salida del disparador van al nivel bajo y el capacitor es descargado vía D2 y R2, estos son los componentes responsables del tiempo bajo de la señal de salida.

También podemos controlar el ciclo activo de este circuito colocando un potenciómetro o perilla como se muestra en la figura 16.

 

Figura 16 – Ajuste del ciclo activo a través de un potenciómetro
Figura 16 – Ajuste del ciclo activo a través de un potenciómetro

 

 

La posición del cursor determina la resistencia del circuito en los circuitos de carga y descarga del capacitor.

El 4093, de hecho, corresponde a un grupo de circuitos llamados "disparadores Schmitt" que serán estudiados en las próximas lecciones, en su función real, que es modificar las formas de onda de un circuito. El disparador puede hacer que una señal de cualquier forma de onda se convierta en una señal rectangular, como veremos más adelante.

Otras funciones que se pueden utilizar como base para este oscilador son las que contienen inversores-disparadores, y que también aparecen en algunos circuitos integrados de la familia TTL.

Nótese la presencia del símbolo que representa la histéresis para indicar que estos componentes son disparadores y no simples puertas o inversores.

 

c) Oscilador TTL con inversor de salida de colector abierto

Otro tipo de circuito astable, que puede ser utilizado para generar señales rectangulares en un equipo digital, es lo que hace uso de tres de los seis Inversores disponibles en un circuito integrado 7406. Este circuito se muestra en la figura 17.

 

Figura 17 – Astable con tres inversores
Figura 17 – Astable con tres inversores

 

 

La señal es realimentado de la salida del último inversor a la entrada del primero, y por el resistor variable tenemos la frecuencia y el ajuste del punto de funcionamiento.

Este oscilador puede generar señales en el banda de 1 a 10 MHz para TTLS normales, y frecuencias más altas con TTL LS u otras subfamilias apropiadas.

Note que no podemos utilizar un potenciómetro de ajuste muy grande, para no afectar el punto de oscilación, que limita grandemente el banda de frecuencias que se puede barrer en el ajuste.

 

d) Oscilador con cristal

El cristal de cuarzo es un elemento importante en el control de frecuencia de un circuito. Los cristales oscilan a frecuencias determinadas por su corte. Así, se pueden utilizar para mantener la frecuencia fija en un circuito dentro de límites estrechos.

Su uso más común es precisamente en los circuitos donde la precisión de la frecuencia es importante, tales como relojes, cronómetros e instrumentación y controles electrónicos.

De hecho, en la electrónica digital, el uso del cristal es bastante común para determinar el ritmo de funcionamiento de un equipo, es sea, para determinar su frecuencia de clock.

Hay varias formas de obtener un oscilador de cristal, específicamente para aplicaciones en circuitos digitales.

Un primer circuito, que se puede dar como ejemplo, se muestra en la figura 18 y hace uso de dos de los cuatro ni puertas disponibles en un circuito integrado CMOS 4001.

 

Figura 18 – Un oscilador controlado por cristal con puertas NOR CMOS
Figura 18 – Un oscilador controlado por cristal con puertas NOR CMOS

 

 

El cristal sirve como elemento de retroalimentación, determinando la frecuencia básica de operación. Hay un capacitor ajustable en el circuito que permite que la frecuencia varíe ligeramente alrededor del valor determinado por las características del circuito.

Se trata de una especie de ajuste fino de frecuencia y también ayuda a la puesta en marcha del oscilador, facilitando su entrada en funcionamiento cuando se enciende.

Un puerta sirve como elemento activo del circuito (amplificador digital), mientras que el otro sirve como "buffer", o sea, aísla la salida del circuito del oscilador.

Los buffers son importantes en muchas aplicaciones porque evitan que las variaciones que ocurren en el circuito que recibe la señal afecten a la frecuencia del oscilador.

Otro oscilador de cristal con inversores CMOS se muestra en la figura 19.

 

Figura 19 – Oscilador controlado por cristal con tres inversores
Figura 19 – Oscilador controlado por cristal con tres inversores

 

 

La salida del último inversor proporciona la señal de retroalimentación del circuito a través del cristal que luego determina su frecuencia.

En la figura 20 se muestra la versión equivalente con inversores y circuitos integrados TTL para osciladores con control de cristal.

 

Figura 20 – Oscilador controlado por cristal con inversores TTL
Figura 20 – Oscilador controlado por cristal con inversores TTL

 

 

8.3 – Circuitos Monoestables

Los circuitos monoestables, como su nombre lo indica, tienen sólo un estado estable. Una vez que se activan, cambian, siendo llevados al estado inestable en el cual permanecen por cierto tiempo. Al final de este tiempo, regresan automáticamente al estado inicial, estable.

En la figura 21 tenemos un diagrama de tiempo que muestra el comportamiento de un multivibrador monoestable. En este multivibrador el disparo se hace por un pulso negativo.

 

Figura 21 - Diagrama de tiempos monoestables
Figura 21 - Diagrama de tiempos monoestables

 

 

Destacamos en esta figura el disparo, que es el pulso que cambia de estado el multivibrador y cuya duración puede variar, y el momento, que el tiempo cuando el multivibrador permanece en su estado inestable.

La versión más simple para entender la operación es precisamente la que hace uso de dos transistores, y que se muestra en la figura 22.

 

Figura 22 – Un monoestable con transistores
Figura 22 – Un monoestable con transistores

 

 

En el estado estable, Q1 es cortado y Q2 saturado. En el momento en que un pulso de disparo es aplicado un al circuito, las condiciones de los dos transistores Se invierten: Q1 va a saturación y Q2 a cortar. Sin embargo, es un estado inestable que no dura mucho tiempo.

Los transistores permanecerán en esta nueva situación por un tiempo determinado básicamente por el capacitor C. Al final de este tiempo, el circuito cambia, volviendo a su situación inicial: Q1 cortado y Q2 saturado.

En los circuitos digitales, los multivibradores monoestables son muy importantes porque permiten generar un pulso de anchura constante, independientemente de la longitud de la señal de entrada o incluso de su forma de onda, en algunos casos.

Lo que ocurre en ciertas aplicaciones es el llamado fenómeno "repique" (bouncing).

Cuando se cierra un interruptor, por ejemplo, la corriente no se establece de forma inmediata y constante. En la práctica tenemos la producción de una cierta oscilación como se muestra en la figura 23.

 

Figura 23 – Ejemplo de repiques en la transición negativa y positiva de una señal.
Figura 23 – Ejemplo de repiques en la transición negativa y positiva de una señal.

 

 

Si esta oscilación tiene una amplitud suficientemente grande para pasar a través del nivel de reconocimiento de entrada de los circuitos lógicos, esto puede interpretarse como una secuencia de pulsos y no uno, como se indica en la misma figura.

Así, si deseamos enviar un solo pulso a un circuito apretando una tecla o cuando se dispara un sensor, y este problema ocurre, tendremos problemas operando.

Con el uso de un circuito monoestable podemos garantizar la producción de pulsos de duración constante independientemente de la duración o el número de impulsos de entrada.

Podemos también tener varios circuitos monoestables usando las funciones lógicas comunes asociadas a los resistores y a los capacitores.

 

Un primer grupo de circuitos que se asemejan a monoestables, ya que generan pulsos de duración constante y que merece una observación inicial, es el formado por los " Edge Detectors" o "detectores de borda" que pueden tener configuraciones como se muestra en la figura 24 usando circuitos integrados TTL.

 

Figura 24 – Un monoestables con funciones TTL
Figura 24 – Un monoestables con funciones TTL

 

 

Estos circuitos, en realidad, son "medio-monoestables" pues generan un pulso cuya duración es ligeramente inferior a la del pulso de entrada, pero de valor constante.

En otras palabras, estos circuitos generan pulsos que sólo duran o un cierto tiempo, incluso si el pulso de entrada tiene una duración más larga.

También podemos elaborar circuitos similares con funciones CMOS, según muestra la figura 25.

 

   Figura 25 – Monoestable CMOS con funciones NAND
Figura 25 – Monoestable CMOS con funciones NAND

 

 

Tenga en cuenta que en todos los casos, el principio de funcionamiento es un diferenciador de RC en la entrada y que la constante de tiempo determina cuánto tiempo durará el pulso de salida.

 

8.4 – Astables y monoestables integrados

Mientras que podemos elaborar las funciones de astable y monoestable usando los circuitos integrados comunes, hay algunos componentes que se han diseñado específicamente para este propósito. Debido a que tienen características más apropiadas para aplicaciones digitales, son ampliamente utilizados en proyectos prácticos.

De hecho, hay algunos que son componentes muy populares, se pueden utilizar, no sólo en aplicaciones digitales, sino en cualquier otro que implique la producción de una señal (forma de onda) o incluso una sincronización como en temporizadores, bases de tiempo, circuitos de retardo, etc. Este es el caso del circuito integrado 555 que veremos a continuación.

 

8.4.1 El circuito integrado 555

El circuito integrado 555, que se puede encontrar con denominaciones como LM555, uA555, MC555, MC1555, NE555, etc. es un temporizador de uso general que se puede utilizar tanto en la configuración de monoestable como en astable.

Este circuito integrado puede ser alimentado con tensiones de 4,8 a 18 volts y se suministra en cubierta DIL de 8 pinos, como se muestra en la figura 26, en la que tenemos el circuito equivalente, cubierta y aspecto.

 

Figura 26 – El circuito integrado 555
Figura 26 – El circuito integrado 555

 

 

Hay también la versión dual de este circuito integrado (dos timers en una sola cubierta), con la designación 556, y también una versión CMOS de bajo consumo con la designación 7555 (TLC7555). La versión de bajo consumo puede funcionar con tensiones tan bajas como 3 V.

La banda de operación como astable pasa de la fracción de hertz hasta cerca de 500 kHz. Como monoestable los pulsos pueden tener duraciones que van de unos pocos microsegundos a más de media hora.

En la figura 27 tenemos el modo de conexión de circuito para la configuración astable.

 

Figura 27 – El 555 astable
Figura 27 – El 555 astable

 

 

En esta configuración, la frecuencia de operación se da por los valores de los componentes de la red RC, pero hay algunos límites a los valores utilizados:

Los resistores no deben ser inferiores a 1 K ohms

El capacitor no debe ser menos de 100 pF

Los resistores no deben ser mayores de 3,3 M ohms

El capacitor no debe ser mayor que 2 000 uF

 

La salida del 555 oscilará entre el nivel alto y el bajo produciendo una señal cuya forma de onda es rectangular.

Tenga en cuenta que el capacitor lleva a través de R1 y R2 y descarga a través de R1, lo que significa que en este oscilador tenemos diferentes tiempos de carga y descarga que lleva a una señal rectangular que no tiene un ciclo activo de 50%.

Sin embargo, el uso de diodos también es posible modificar este comportamiento del 555 astable, obteniendo la configuración de la figura 28.

 

Figura 28 – Controlando el ciclo activo
Figura 28 – Controlando el ciclo activo

 

 

En esta configuración el capacitor se carga a través de RA y se descarga vía Rb. Si los valores de estas resistencias fueran iguales, tendremos un ciclo activo de 50%. Vea que si se determinan cuidadosamente, en el proyecto, los valores de estos componentes puede programar el ciclo activo de la señal generada a cualquier valor, de cerca de 0% a cerca de 100%.

El pino 4 del circuito integrado se puede utilizar para el control externo, encendiendo el oscilador cuando en el de alto nivel.

Para la operación como monoestable tenemos el circuito mostrado en la figura 29.

 

Figura 29 – El 555 monoestable
Figura 29 – El 555 monoestable

 

 

De la misma manera que en el caso anterior, los componentes R y C tienen los mismos límites de valor. El capacitor C no debe ser mayor que 1 500 uF y el resistor mayor que 3,3 M ohms, porque la salida del capacitor puede hacer la sincronización errática.

La entrada de disparo, que corresponde al pino 2 se debe mantener en el nivel alto, lo que puede alcanzar en la mayoría de las aplicaciones por un resistor de 4,7 K ohms a 10 M ohms (típicamente).

Cuando esta entrada se lleva al nivel bajo, el circuito conmuta y su salida va al nivel alto durante un tiempo que depende de los valores de los componentes de la red RC.

Incluso si se aplica un nuevo pulso de entrada, no tiene ningún efecto en el circuito mientras que el tiempo no termina y la salida vuelve al nivel bajo otra vez.

 

8.4.2 - TLC555M – (El 555 CMOS)

La versión CMOS del circuito integrado 555 presenta características de bajo consumo y una impedancia de entrada extremadamente alta que la hacen ideal para aplicaciones de bajo consumo, especialmente si consideramos que su banda de alimentación varía de 2 a 18 V.

La versión que presentamos es la de Texas Instruments y está fabricada en Tecnología LinCMOS con el circuito equivalente al tipo original, que se muestra en bloques en la figura 30, pero con características eléctricas mejoradas.

 

Figura 30 – En la versión CMOS, el transistor de descarga es un MOSFET
Figura 30 – En la versión CMOS, el transistor de descarga es un MOSFET

 

 

Además de bajo consumo y bajo tensiones de alimentación, el 555 CMOS puede alcanzar frecuencias de 2 MHz que no ocurre con la versión bipolar que está limitada a 500 kHz.

En la figura 31 tenemos entonces la cubierta de este circuito integrado que en nada difiere de la versión bipolar equivalente.

 

Figura 31 – Cubierta del 7555
Figura 31 – Cubierta del 7555

 

 

El circuito integrado TLC555 tiene todavía como característica importante una resistencia de entrada de 1012 ohms, y permite que un ciclo activo de 50% sea obtenido con solamente un resistor y un capacitor externo.

Su consumo típico con una alimentación de 5 V es de sólo 1 mW. La salida complementar CMOS puede drenar corrientes de hasta 100 mA y corrientes de suministro de hasta 10 mA.

Una característica importante de esta configuración es que no produce picos de corriente agudos en transiciones que eliminan la necesidad de grandes capacitores de desacoplamiento, como es normalmente requerido por las aplicaciones de bipolar 555.

El circuito integrado TLC555 puede sustituir la versión bipolar de 555 en la mayoría de aplicaciones con la ventaja de menor consumo y mayor velocidad.

El único punto a observar es su menor capacidad de suministro y drenaje de corriente que puede requerir una etapa impulsora (driver) de salida en el circuito utilizado con mayor sensibilidad.

En las aplicaciones que son alimentadas por pilas y baterías, el uso de la versión CMOS puede significar una mayor autonomía operativa que se debe considerar en un proyecto.

 

8.4.3 Circuitos integrados 74121, 74122 y 74123

En la tecnología TTL hay tres circuitos integrados que contienen multivibradores monoestables, que se pueden utilizar de muchas maneras diferentes.

El circuito integrado 74121, por ejemplo, consiste en un multivibrador monoestable que no reacciona, que tiene la cubierta y las conexiones de la red de tiempo RC, como la versión, que se muestra en la figura 32.

 

Figura 32 – 74121 Monoestable
Figura 32 – 74121 Monoestable

 

 

Este monoestable puede activarse de varias maneras, dependiendo de la forma como las entradas A1, A2 y Ben que sean utilizadas .

Si A1 y A2 están a tierra, tomando B al nivel alto con un pulso tenemos el disparo. El circuito se vuelve sensible al nivel de la señal como una acción disparadora.

Si A1 se mantiene en el nivel alto y B también, el disparo del circuito se puede hacer con el pasaje del nivel alto para el bajo de la señal aplicada en A2.

Finalmente, si las A2 y B se mantienen en el nivel alto, podemos disparar el circuito con la transición de la señal aplicada en A1 desde el nivel alto al bajo.

El circuito integrado 74122 contiene un multivibrador monoestable que se re redispara con el pinaje que se muestra en la figura 33.

 

Figura 33 – El 74122
Figura 33 – El 74122

 

 

El resistor conectado entre los pinos 13 y 14 puede tener valores entre 5K y 25 k, mientras que el capacitor puede tener cualquier valor a partir de 10 pF.

La forma en que se puede utilizar el circuito es determinada por las conexiones de las entradas A1, A2, B1 y B2.

Para A1, A2 y B1 mantenidos en el nivel alto, el circuito se dispara con transiciones desde la señal de entrada desde el nivel bajo hasta el alto nivel.

Para A1, B1 y B2 en el nivel alto, el circuito se dispara con transiciones desde la señal de entrada de alto nivel hasta el nivel bajo.

La entrada CLEAR debe mantenerse en el nivel más alto. Si está conectado a tierra, inhibe el funcionamiento del circuito reseteando.

El circuito integrado 74123 es en realidad la versión dual (doble) del 74122 que contiene dos multivibradores monoestables redisparables en la misma cubierta como se muestra en la figura 34.

 

Figura 34 – El 74123
Figura 34 – El 74123

 

 

En la práctica se recomienda utilizar 555 en lugar de cualquiera de estos multivibradores a menos que se requieran tiempos de salida muy cortos, no alcanzados por el primero.

 

 

 

 


 

Sumário

Curso de Electrónica - Electrónica Digital (CUR5000)

Curso de Electrónica - Electrónica Digital – Parte 1 (CUR5001S)

Curso de Electrónica Digital – Parte 2 - El Álgebra de Boole (CUR5002S)

Curso de Electrónica - Electrónica Digital – Parte 3 - Familias de Circuitos Lógicos Digitales (CUR5003S)

Curso de Electrónica - Electrónica Digital – Parte 4 - La Familia de Circuitos Integrados CMOS (CUR5004S)

Curso de Electrónica - Electrónica Digital - Parte 5 - Combinando Funciones Lógicas (Lógica Combinacional) (CUR5005S)

 Curso de Electrónica - Electrónica Digital - Parte 6 - Los Elementos Biestables (CUR5006S)

Curso de Electrónica - Electrónica Digital - Parte 7 - Los Flip-Flops y Funciones Integradas en Circuitos Integrados (CUR5007S)

Curso de Electrónica - Electrónica Digital - Parte 8 - Los Multivibradores Astables y Monoestables (CUR6001S)

Curso de Electrónica - Electrónica Digital - Parte 9 - Contadores Digitales (CUR6002S)

Curso de Electrónica - Electrónica Digital - Parte 10 - Aplicaciones para los contadores digitales y decodificadores (CUR6003S)

Curso de Electrónica - Electrónica Digital - Parte 11 - Cómo Funcionan los Registros de desplazamiento (Shift-Registers) (CUR6004S)

Curso de Electrónica - Electrónica Digital - Parte 12 - Multiplexores, demultiplexores, decodificadores y displays (CUR6005S)

Curso de Electrónica - Electrónica Digital - Parte 13 - Memorias, ADCs y DACs (CUR6006S)

Curso de Electrónica - Electrónica Digital - Parte 14 - Microprocesadores, Microcontroladores, DSPs y FPGAs (CUR6007S)


 

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