Universidad Privada del ValleFacultad de tecnologaingenieria mecatrnica Evaluacin

Campus Tiquipaya SISTEMAS DIGITALES II

Informe de Prctica de Laboratorio N 4

CIRCUITOS ASTABLES

Grupo C

Estudiante: Estela Albarracn Carmona

Docente: MSc. Ing. Gerson Prez Villarroel

Cochabamba 22 de Abril del 2015

Gestin I 2015

CIRCUITOS ASTABLES1. OBJETIVO a) Objetivo general Disear e implementar multivibradores astables con los circuitos integrados TTL, CMOS.

2.- MARCO TERICOEn electrnica, un astable es un multivibrador que no tiene ningn estado estable, lo que significa que posee dos estados "cuasi-estables" entre los que conmuta, permaneciendo en cada uno de ellos un tiempo determinado. La frecuencia de conmutacin depende, en general, de la carga y descarga de condensadores.Entre sus mltiples aplicaciones se cuentan la generacin de ondas peridicas (generador de reloj) y de trenes de pulsos.Este pequeo pero til circuito es un oscilador o generador de onda cuadrada con un circuito muy conocido y comercial, el 555.

Si se configura de modo Astable, su funcionamiento se caracteriza por una salida con forma de onda cuadrada (o rectangular) continua de ancho predefinido por el diseador del circuito, es decir, el ancho de la onda rectangular de salida puede ser controlado con los valores de ciertos elementos en el diseo.La seal de salida tiene un nivel alto por un tiempo t1y un nivel bajo por un tiempo t2. La duracin de estos tiempos depende de los valores de R1, R2y C.FUNCIONAMIENTO y CLCULOS

Se supone que el condensador C est inicialmente descargado y que la pata 3 del 555 (Salida) est en 1, la pata 7 (Descarga) est en cortocircuito o cortando el transistor que se encuentra internamente.Teniendo en cuenta que las patas 2 (Disparo) y 6 (Threshold) tienen alta impedancia, ya que internamente son las entradas de un amplificador operacional, se obtiene el siguiente circuito:

Un circuito RC normal tiene como ecuacin de carga la siguiente expresin:

Una de las claves en estos circuitos es encontrar el voltaje mximo de Vfal cual se carga el condensador. Vc(t) es el voltaje en el tiempo del condensador.Para el caso de este Circuito Astable con un 555, se intenta cargar el condensador hasta Vf= Vccy Vi=0, ya que inicialmente el condensador no posee carga. Lo que hace que se produzca la siguiente ecuacin de carga del condensador:

Donde 1es la constante de carga del circuito RC, la cual sera:

Como la pata 2 y 6 estn unidas, sus voltajes de referencia son el voltaje del condensador.Se sabe que para que la salida del 555 cambie, Vcdebe ser:

Entonces, se analizar el tiempo en que el condensador logra tal situacin:

Lo que implica:

Como 1es:

La ecuacin de Tiser:

Luego de llegar a los 2/3Vcc, la salida conmuta a cero saturando el condensador interno de la pata 7 del 555 (Descarga), posibilitando que el condensador se descargue, como un circuito RC:

Ahora, dado que el condensador se carg hasta 2/3Vcc y que se empezar a descargar desde all, la ecuacin de descarga del condensador ser la siguiente:

Ahora el condensador debe descargarse hasta descender por debajo de los 1/3Vcc, entonces, se debe calcular el tiempo de descarga hasta tal valor del condensador:

Despejando t1:

Como 2es:

La ecuacin de t1ser:

Luego de descargarse el condensador hasta 1/3Vcc, el pin 2 lo percibe y hace conmutar la pata 3 (Salida) a 1 y corta el transistor interno del 555.Con ello, se vuelve al circuito anterior:Con esto, y sabiendo que el condensador se qued con carga 1/3Vccse tiene la misma constante de tiempo del primer clculo (1). Ahora, el voltaje al que se debe llegar es nuevamente 2/3Vcc, ya que tal voltaje ser sensible para el pin 6 del 555, que har que conmute la salida del 555.El tiempo de demora en llegar a tal nivel se calcular con la siguiente ecuacin:

Con las siguientes condiciones:

Se obtiene:

Como Vccdebe llegar nuevamente a 2/3Vcc:

Solucionando la ecuacin anterior:

Como 1es:

La ecuacin de t2ser:

La grfica de la salida es la siguiente:

Donde:

Es decir:

Frecuencia de OscilacinTeniendo en cuenta los clculos anteriores y observando que el periodo de la seal de salida se cuenta despus de Ti, ya que este tiempo no se vuelve a repetir y es como el transciente de este circuito, el periodo de oscilacin de la seal de salida del circuito es:

Por lo tanto, la frecuencia de oscilacin de la seal de salida del Circuito Astable con un 555 ser:

3.- PROCEDIMIENTOParte 4.1 Construir un circuito astable usando compuertas Schmitt Trigger 74ls14, cuya frecuencia de oscilacin sea de 1000Hz, fijar un capacitor de 1F. Parte 4.2 Disear un circuito astable usando el C.I. NE555 LM555 para una frecuencia de 70Hz y ciclo de trabajo igual al 50%. Parte 4.3 Disear un circuito astable usando el C.I. NE555 LM555 para una frecuencia de 100Hz y ciclo de trabajo igual al 20%.

4.- CLCULOSConstruir un circuito astable usando compuertas Schmitt Trigger 74ls14, cuya frecuencia de oscilacin sea de 1000Hz, fijar un capacitor de 1F.

Disear un circuito astable usando el C.I. NE555 LM555 para una frecuencia de 70Hz y ciclo de trabajo igual al 50%.

Disear un circuito astable usando el C.I. NE555 LM555 para una frecuencia de 100Hz y ciclo de trabajo igual al 20%.

5.- SIMULACINOSCILADOR SHMITT

CIRCUITO ASTABLE CON CICLO DE TRABAJO DE 50% A 70[Hz]

CIRCUITO ASTABLE CON CICLO DE TRABAJO DE 20% A 100[Hz]

6.- LAY OUTOSCILADOR SHMITT

CIRCUITO ASTABLE CON CICLO DE TRABAJO DE 50% A 70[Hz]

CIRCUITO ASTABLE CON CICLO DE TRABAJO DE 20% A 100[Hz]

7.- CUESTIONARIO1.- Indique cuales son los factores que inciden para que la frecuencia calculada no se cumpla en la prctica cuando se dise los circuitos astable con compuertas CMOS y TTL.R.- Uno de los factores que incide en que la frecuencia calculada no se cumpla en la prctica es que los valores de las resistencias y capacitores calculados no son iguales a los utilizados, ya que se tienen que adaptar y ajustar a los valores comerciales disponibles. Esto hace que exista una variacin entre la frecuencia calculada y la frecuencia prctica.

2.- Segn los conocimientos adquiridos de los circuito monoestables y astables se podr disear un circuito astable con el C.I. 74121 cuyo ciclo C.T > 50% si no por qu?, y Si Dibuje su diagrama esquemtico con sus respectivos clculos?R.- No, no se podra disear. Esto es debido a que el C.I 74121 solo es apto para clculos y aplicaciones como circuito monoestable, no puede utilizarse como un circuito astable.

8.- CONCLUSIONESDe acuerdo con las respuestas obtenidas de los circuitos, podemos observar que fueron las esperadas. Por lo cual podemos concluir que las conexiones de los circuitos, los clculos y los circuitos diseados fueron correctos. Podemos concluir que el experimento se realiz correctamente y que se comprob el uso y aplicaciones de los circuitos de diseo. Tambin podemos concluir que nuestro principal objetivo, disear e implementar multivibradores astables con los circuitos integrados TTL, CMOS., respetando su ciclo de trabajo y tiempo pre-determinados en los clculos para uso de las resistencias y condensadores, adems de reforzar el uso de otros componentes integrados. Afortunadamente se us correctamente todos los elementos y equipos.

9.- RECOMENDACIONESSe recomienda tener especial cuidado al hacer las conexiones en el circuito, para evitar un mal uso del material y resultados incorrectos. Tambin leer con atencin el cdigo de colores en las resistencias, para saber bien con lo que se est trabajando y poder anticipar los resultados para calcular la exactitud experimental. Se recomienda al momento de utilizar los transistores polarizarlos correctamente e identificar sus terminales correctamente. Verificar si las resistencias no estn quemadas o que tengan algn tipo de defecto. Verificar que los cables de conexin este en buenas condiciones. Verificar que los LEDs estn funcionando correctamente.

10.- BIBLIOGRAFAGua de laboratorio de sistemas digitales ll. Univalle.

http://es.wikipedia.org/wiki/Astable

http://daqcircuitos.net/index.php/circuitos-con-el-timer-555/circuito-astable/110-circuito-astable