Astable modelo 1: Esta configuración es la que produce en

Astable modelo 1:
Esta configuración es la que produce en su salida una secuencia de pulsos, un tren de pulsos, cuya
frecuencia depende de los valores de las resistencias R1 y R2 y del condensador C que aparecen en
el bloque timing components en el siguiente esquema de funcionamiento:
La frecuencia, número de pulsos completos por segundo, es perfectamente calculable mediante la
siguiente fórmula:
Es interesante recordar que el periodo T de un pulso, o tiempo que transcurre desde el inicio de
un pulso hasta el inicio del siguiente, de frecuencia f es el inverso de la frecuencia o T = 1 / f
Asimismo puede calcularse el tiempo que cada pulso permanece en alto o en bajo, siendo
accesibles cada uno de ellos mediante las siguientes formulas:
La relación entre estos dos tiempos es lo que se conoce como Duty Cycle. Se expresa en tanto por
ciento el tiempo que permanece en alto con respecto al que lo hace en bajo. Un Duty Cycle del
50% significa que ambos tiempos son iguales y estamos ante un tren de pulsos simétricos.
Duty Cycle = HIGH time / (HIGH time + LOW time)
Recuerda que en estas fórmulas estamos utilizando las unidades fundamentales, o sea Frecuencia
en Hertzios, Resistencia en Ohmios, Capacidad en Faradios y Tiempo en Segundos. Si en cambio
utilizamos múltiplos o submúltiplos de alguna de ellas debemos tener en cuenta dicha relación
según se muestra en la siguiente tabla:
Resistencia Capacidad Tiempo Frecuencia
F s Hz
µF s Hz
µF ms KHz
Con la resistencia expresada en MW y la capacidad en µF entonces la frecuencia nos saldrá
expresada en Hz. Si en cambio usamos los valores de resistencia en KW y la capacidad en µF
entonces la frecuencia nos vendrá como Khz.
Una baja frecuencia de oscilación puede ser utilizada para hacer destellar un LED, y una frecuencia
un poco mas alta (mayor a 20 Hz. aunque menor a los 20KHz.) se puede emplear para hacer sonar
un parlante o buzzer conectado al pin 3 y de esta manera construir una alarma audible fácilmente.
Astable modelo 2:
Una variación muy interesante y efectiva del esquema inicial que propusimos consiste en colocar
un diodo en paralelo con R2. Esto hace que el condensador C solo se carga a través de R1 y solo se
descarga a través de R2.
Esta modificación hace que nuestra fórmula para el cálculo de la frecuencia de oscilación quede de
la siguiente forma:
y los respectivos tiempos en HIGH y LOW del pulso quedan de la siguiente forma:
Con este circuito el Duty Cycle puede conseguirse con cualquier valor que deseemos. Si R1 = R2
entonces tendremos un Duty Cycle del 50%. Si R1 > R2 entonces el Duty Cycle será mayor que el
50%, y si R1 < R2 entonces tendremos un Duty Cycle menor que el 50%.
Astable modelo 3:
Hay aún una simplificación posible en este esquema básico si deseamos poder ajustar la
frecuencia de oscilación pero no el Duty Cycle, siendo éste siempre igual al 50%, un tren de pulsos
simétricos. Para ello eliminamos la resistencia entre Vcc y el pin 7 de descarga (discharge)
quedándonos solo con una resistencia que uniremos al pin 3 de salida (output) en lugar de a Vcc.
En este caso particular la frecuencia de oscilación viene dada por la fórmula:
Y el tiempo en HIGH o en LOW, aproximadamente iguales el uno al otro, podemos calcularlo con:
Digo aproximadamente iguales y no exactamente iguales debido a que los tiempos de carga y
descarga no serán iguales ya que la salida (output) no es exactamente igual a Vcc y eso hace que
nuestro pulso permanezca ligeramente mas tiempo en HIGH que en LOW.
Nota: Si necesita un oscilador astable cuya frecuencia puede ser ajustada a un frecuencia exacta
este NO es un circuito a utilizar.
Astable modelo 4:
Otra curiosa configuración posible para el oscilador Astable consiste en conseguir una vibración
amortiguada, recordando el movimiento vibratorio armónico simple, en el que la oscilación
comienza con una frecuencia determinada pero que va menguando conforme pasa el tiempo
hasta detenerse dicha vibración.
Añadiendo una resistencia, un condensador y un pulsador a nuestro esquema básico podemos
obtener este resultado:
Cuando accionamos el pulsador "go" el condensador de 47 µF en paralelo con la red R1-R2-C se
carga muy rápidamente a través de la resistencia de 100 W. Cuando soltamos el pulsador el
oscilador astable continua oscilando pero la carga almacenada en el condensador de 47 µF se va
descargando muy lentamente con el resultado de que cada vez tarda mas en cargar el
condensador C de la res R1-R2-C. Para disparar el siguiente pulso el voltaje de C debe
incrementarse hasta los dos tercios de Vcc. Después de un tiempo el voltaje a través del
condensador de 47 µF baja de este valor y los pulsos se detienen.
Con los valores empleados en este ejemplo la frecuencia inicial es de unos 100 Hz y los pulsos se
van espaciando hasta detenerse tras unos 40 segundos.
La frecuencia inicial puede ser calculada mediante las fórmulas anteriormente descritas. Para el
tiempo de elongación de la señal de salida prueba con distintos valores de condensadores hasta
obtener los resultados que deseas.
Astable con botón de "oscila" usando el Reset:
Hasta ahora hemos ido conectando la patilla #4 del Reset a Vcc directamente para un
funcionamiento "normal" de nuestro oscilador. Si la patilla #4 del Reset baja por debajo de 0.7V
aproximadamente entonces la patilla #3 Output también pasa a nivel bajo.
Para testear la función de este pin #4 os propongo este circuito en el que conectamos el pin Reset
a GND mediante un resistencia pull-down y a Vcc mediante un pulsador.
Sin pulsar el pulsador nuestro NE555 permanece "reseteado", pero al pulsar el botón el pin reset
es conectado a Vcc y nuestro NE555 comienza a oscilar. Cuando soltemos el botón cesará también
la oscilación y el pin Output pasará a Low.
Ejemplos prácticos del NE555 en modo Oscilador Astable:
Control de un Motor de corriente continua mediante PWM
Como hemos visto anteriormente podemos generar con el NE555 un pulso de forma que la
relación entre el tiempo que permanece en alto y el que lo está en bajo o Duty Cycle es
configurable. Esto se conoce como PWM o Pulse Width Modulation o modulación del ancho del
pulso.
Configurando el NE555 como oscilador Astable podemos generar un tren de pulsos que actuando
sobre el potenciómetro R1 podemos variar la relación HIGH-LOW del pulso.
El pin 4 del Reset lo conectamos directamente a Vcc para que no interfiera en nuestro circuito.
D1 y D2 hacen que nuestro condensador C1 se cargue solo mediante la parte derecha del cursor
del potenciómetro R1, y se descargue solo a través de la parte izquierda de dicho potenciómetro.
Por ello la relación entre altos y bajos será siempre complementaria. Con el potenciómetro en su
punto central ambos semi-periodos serán iguales y tendremos un Duty Cycle del 50%.
Como sea cual sea la relación entre ambas partes del potenciómetro la suma de ellas será siempre
la misma e igual al valor R1 podemos calcular la frecuencia de oscilación como f = 1.44 / (R1 * C1)
y serán solo los semiperiodos los variables, permaneciendo la frecuencia estable.
Recuerde que el pin 3 Salida (output) y 7 Descarga (discharge) están altos o bajos al mismo tiempo
siguiendo el estado de oscilación. Así el pin 3 Salida (output) que tiene una configuración interna
totem-pole y puede actuar como fuente o como sumidero de corriente es la que usamos para
cargar y descargar el condensador C1. Y utilizamos en cambio el pin 7 Descarga (discharge), que es
del tipo Open-Collector, conectada a Vcc mediante la resistencia pull-up R2 para actuar de Driver
del transistor de potencia MOSFET Q1.