presentación4

MULTIVIBRADORES
1.


2.
3.
MULTIVIBRADOR BIESTABLE (dos estados estables)
FLIP-FLOP
SCHMITT TRIGGER
MULTIVIBRADOR MONOESTABLE (un estado estable y un estado
inestable)
MULTIVIBRADOR ASTABLE (dos estados inestables)
1
MULTIVIBRADORES MONOESTABLES
Introducción
• El circuito electrónico que más se utiliza tanto en la
industria como en los circuitos comerciales, es el circuito
temporizador o de retardo, cabe destacar el más económico
y también menos preciso que consiste en una resistencia y un
condensador.
• Un temporizador básicamente consiste en un elemento que
se activa o desactiva después de un tiempo más o menos
preestablecido. De esta manera podemos determinar el
tiempo que ha de transcurrir para que el circuito susceptible
de temporizarse se detenga, empiece a funcionar o
simplemente cierre un contacto o lo abra.
2
Circuito de Retardo
(delay circuit)
Vi
D1
R1
ID
IC
C1
Simulación 1
Temporizador Simple
3
Multivibradores Monoestable
Poseen un
inestable
estado
estable
y
uno
Estado Inestable
Estado Estable
tm
Disparo
tm
Disparo
tm
tm = tiempo del Monoestable
• El tm es independiente del
ancho del pulso.
• Si durante el tm hay otro
disparo este se suma si el
monoestable es redisparable.
Monoestable
4
Multivibrador Monoestable
• Monoestable con Transistor :
VCC
RC
Vout1
R
C1
R1
R3
R2
T1
Vout2
T2
C2
+
t  0.69 * RC1
Simulación 2
Monoestable con
Transistor
5
Multivibrador Monoestable
• Monoestable con CI 555 :
8
5Kohm
4
6
Comparador
superior
Configuración
Interna
Transistor
de descarga
5
2/3VC C
5Kohm
7
FF
GND
1/3VC C
Trigger
2
5Kohm
Comparador
inferior
Impulsador
de
salida
Output
3
Reset
1
8
2
7
3
4
555
6
5
VCC
Discharge
Thershold
VCO
1
6
Multivibrador Monoestable
• Monoestable con CI 555 :
t m  1,1 RA  C
VCC
8
4
R
2
7
6
Vin
555
Simulación 3
3
VO
C
5
1
Monoestable
con CI 555
0,01µF
7
Multivibrador Monoestable
• Monoestable con CI 555 :
+V
100
Trigger
0
2/3VC C
VC
0
VO
1
Reset
C, Capacitancia (µF)
10
K
10
0,1
m
oh
m
oh
K
0
10
m
oh
1M
m
oh
M
10
0,01
0
VO
m
oh
K
1
1
10µs 100µs
1ms
10ms
100ms
1s
10s
100s
Tiempo de retardo (s)
8
Multivibrador Monoestable
• Monoestable con CI CD4047 :
VD D
C
1
14
R
2
4
5
6
14
10
OSC
OUT
_
Q
11
Q
13
R
3
CD4047
C
1
7
8
9
12
Osc. out
R-C común
______
Astable
Retrigger
_
Q
CD
4047
Astable
Q
- Trigger
VSS (GND)
Configuración
VD D
Ext. RESET
7
8
+ Trigger
9
Multivibrador Monoestable
• Monoestable con CI CD4047 :
3
5
4
ASTABLE
GATE
CONTROL
6
8
MONOSTABLE
CONTROL
1
2
13
C
TIMING
LOW
POWER
ASTABLE
MULTIVIBRATOR
RETRIGGER
CONTROL
12
10
FREQUENCY
DIVIDER
(div 2)
11
9
14
7
Configuración Interna
10
Multivibrador Monoestable
• Monoestable con CI CD4047 :
VDD
VCC
GND
Trigger
Canto de Subida
4, 14
5, 6, 7, 9, 12
8
Canto de Bajada
4, 8, 14
5, 7, 9, 12
6
Subida y Bajada
4, 14
5, 6, 7, 9
8, 12
TRIGGER
2
8
4
14
10
OSC
OUT
_
Q
11
Q
13
R
3
CD4047
C
1
5
6
7
9 12
Monoestable con CD4047
11
APLICACIÓN AL MULTIVIBRADOR MONOESTABLE
+VCC
ESTE MULTIVIBRADOR
SE DISPARA CUANDO
ES ENERGIZADO.
D
8
Ra
4
6
SU SALIDA ES ACTIVADA
EN UN TIEMPO tm,
DESPUÉS QUE ES
ENERGIZADO
2
C
+VCC
0V
Salida
555
3
Salida
1
POWER ON
tm
12
APLICACIÓN AL MULTIVIBRADOR MONOESTABLE
+VCC
C
ESTE MULTIVIBRADOR
SE DISPARA CUANDO
ES ENERGIZADO.
SU SALIDA SE ACTIVA
DESPUES DE UN TIEMPO
DE RETARDO tm,
DESPUÉS QUE ES
ENERGIZADO
8
4
6
2
D
Ra
+VCC
0V
Salida
555
3
Salida
1
POWER ON
tm
13
Multivibrador Astable
Astable: posee dos estados inestables,
es un generador de onda cuadrada o
rectangular. Se puede formar con
Amp. Op’s. Fet’s, Bjt’s, Compuertas
Lógicas y CI’s, etc…
1º Estado
2º Estado
14
Multivibrador Astable
• Astable con Transistor
VCC
Vout1
VCC
t1
t2
Vout2
RC
R
R
RC
VCC
VB1
Vout1
C1
C2
Vout2
VBEsat
VBEsat - VCC
T1
T2
VB2
VBEsat
VBEsat - VCC
Simulación 1
Astable con Transistor
15
Multivibrador Astable
• Astable con Transistor
Demostrar que:
t1  0.69  R  C1
Nivel Alto ( descarga de C1 )
t2  0.69  R  C2
Nivel Bajo ( descarga de C2 )
T  t1  t2  0,69  RC1  C2 
Si el circuito es Simétrico, o sea, C1 = C2 = C
T  1.38  RC
16
Multivibrador Astable
• Astable con Amp-Op :
Osc. Senoidal
Comparador
Vout
VRef
Comparador
Integrador
VRef
Vout
17
Multivibrador Astable
Oscilador de Relajación
Astable con Amp-Op :
I
Rf
+
carga a C
hasta VUT
- VC +
I
+
+V
C
+
-V
R1
Vo = +Vsat
+
-
VUT
R2
(a) Cuando Vo = +Vsat, VC se carga al valor VUT
18
Multivibrador Astable
Rf
-
I carga a C desde V UT
hasta VLT
+ VC -
I
-
+V
+
- VC +
-V
R1
Voltaje inicial = VUT
Vo = -Vsat
+
-
VLT
R2
(b) Cuando Vo = -Vsat, VC se carga al valor VLT
Multivibrador astable (R1 = 100k, R2 = 86k).
19
Multivibrador Astable
T  2R f C
Vo
V0 = +Vsat
15
10
VUT
T = 2RC = 1/f
VC
5
0
-5
VLT
-10
-15
Cuando:
Tiempo
t1 = RfC
t2 = RfC
V0 = -Vsat
(c) Formas de onda
R2  0.86R1
1
1
f  
T 2R f C
20
Multivibrador Astable
Oscilador de Relajación
Astable con Amp-Op :
Demostrar que:

VC  V 1  e

 t1
R1C




VC  V 1  e

 t2
R1C



Si t1 = t2
 2 R2 
T  t1  t2  2 R1C  ln 
 1
 R3

21
Multivibrador Astable
Astable con CI 555 :
4
8
5Kohm
6
Comparador
superior
GND
Transistor
de descarga
5
2/3VC C
5Kohm
Trigger
7
FF
1/3VC C
2
5Kohm
Output
Reset
Comparador
inferior
Impulsador
de
salida
3
1
8
2
7
3
4
555
6
5
VCC
Discharge
Thershold
VCO
Astable con CI 555
1
22
Multivibrador Astable
Astable con CI 555 :
Configuración
VCC
VCC
8
2/3 VCC
4
RA
1/3 VCC
7
3
555
RB
VC
6
2
5
C
VC
1
VO
VO
t1
t2
ton
toff
t
VCC
t
0,01µF
23
Multivibrador Astable
Astable con CI 555 :
A partir del gráfico anterior, demostrar que:
t1  0,693  RA  RB  C
Nivel Alto ( carga de C )
t2  0,693  RB  C
Nivel Bajo ( descarga de C )
T  t1  t2  0,693  RA  2RB  C
Para obtener t1 = t2 , implica RB >> RA
T  1,38  RB  C
24
Multivibrador Astable
• Astable con CI CD4047
Configuración
VD D
C
1
14
R
2
4
5
6
14
10
OSC
OUT
_
Q
11
Q
13
R
3
CD4047
C
1
7
8
9
12
Simulación 4
Osc. out
R-C común
______
Astable
Retrigger
_
Q
CD
4047
Astable
Q
- Trigger
VSS (GND)
VD D
Ext. RESET
7
Astable con CI CD4047
8
+ Trigger
25
Multivibrador Astable
Astable con CI CD4047
Configuración Interna
3
5
4
ASTABLE
GATE
CONTROL
6
8
MONOSTABLE
CONTROL
1
2
13
C
TIMING
LOW
POWER
ASTABLE
MULTIVIBRATOR
RETRIGGER
CONTROL
12
10
FREQUENCY
DIVIDER
(div 2)
11
9
14
7
26
Multivibrador Astable
Astable con CI CD4047 :
TA = Período de la señal Q o Q (complemento)
TA osc = Período de la señal del Oscilador Interno
TA osc
OSC
OUT
TA  4.4  RC
Q
TA osc  2.2  RC
_
Q
TA  2  TA osc
TA
27
GENERADORES DE FUNCIÓN
• GENERADOR DE ONDA CUADRADA O
RECTANGULAR
• GENERADOR DE DIENTE DE SIERRA
• GENERADOR DE ONDA TRIANGULAR
• GENERADOR ESCALERA
28
GENERADOR DE ONDA CUADRADA O
RECTANGULAR
Se puede construir con diferentes elementos
activos tales como:
• Transistores
• Amplificadores Operacionales
• CI dedicados (LM555, CD4047,..etc)
• Compuertas lógicas
29
GENERADOR DE ONDA CUADRADA O
RECTANGULAR
Definiciones:
Tiempo de encendido: tON
Tiempo de apagado: tOFF
Ciclo de trabajo(duty cycle): D
tON
D
tON  tOFF
tON
tOFF
30
GENERADOR DE ONDA CUADRADA O
RECTANGULAR
T  t1  t2  0,69  RC1  C2 
CON TRANSISTOR
VCC
RC
Vout1
T1
R
C1
R
RC
C2
Vout2
Si el circuito es Simétrico, o sea, C1 = C2 = C
T  1.38  RC
T2
31
GENERADOR DE ONDA CUADRADA O
RECTANGULAR
Conversor de frecuencia – voltaje
 Calcular f=1/T
 Dibujar en secuencia de
fase VOUT1 , VOUT2 , VB1 y VB2
VCC
VBB
RC
Vout1
T1
R
C1
(VCO)
R
RC
C2
Vout2
T2
32
GENERADOR DE ONDA CUADRADA O
RECTANGULAR
CON AMPLICADOR OPERACIONAL
VO
R
+
VC
V
VC
-
V
C
R 1 VO
VREF
R2
t1
t2
 2 R2 
T  t1  t2  2 R1C  ln 
 1
 R3

33
GENERADOR DE ONDA CUADRADA O
RECTANGULAR
CON CI LM555
VCC
VCC
VC
2/3 VCC
8
4
RA
7
555
RB
1/3 VCC
3
VO
VO
t1
t2
ton
toff
t
VCC
VC
6
2
5
C
1
t
0,01µF
T  t1  t2  0,693  RA  2RB  C
34
GENERADOR DE ONDA CUADRADA O
RECTANGULAR
VCO CON CI LM555
E
VCC
8
4
RA
7
555
RB
VC
3
VO
VO
6
2
5
C
1
E
35
GENERADOR DE ONDA CUADRADA O
RECTANGULAR
CON CI CD4047
VD D
TA osc
OSC
OUT
2
4
5
6
14
13
R
3
CD4047
C
10
11
1
7
8
9
OSC
OUT
_
Q
Q
t
Q
t
_
Q
12
t
TA
TA  4,4  RC
TA osc  2,2  RC
TA  2  TA osc
36
GENERADOR DE DIENTE DE SIERRA
(SAWTOOTH GENERATOR)
QD = 2N3904 ó
2N2222
RB = 10k
QD
-15V
301
+
+15V
C = 0.1F
Ri = 10k
Ei = -1V
+15V
741
+
-15V
D
Vo comp
10k
5k
Vo ramp
D
0-10k
Vref = 10V
Q1
(a) Circuito generador de onda diente de sierra
La frecuencia de oscilación de este circuito es de
100 Hz.
37
GENERADOR DE DIENTE DE SIERRA
(SAWTOOTH GENERATOR)
Vo comp y Vo ramp (V)
15
Vref
Vo comp
Vo ramp (V)
10
Vref = 10
5
5
0
10
-5
-10
La rampa se eleva hasta alcanzar
el voltaje pico definido por Vref
20
t (ms)
Vo ramp
Vo comp
-15
(b) Salida de onda diente de sierra
Vo ramp y salida del comparador
0
5
10
t (ms)
La tasa de la subida está definida por:
Ei /RiC = Vo ramp/t
 1  Ei

fo  
 R V
 i  ref
38
GENERADOR DE DIENTE DE SIERRA
(SAWTOOTH GENERATOR)
VC
VO
VC
VO
R1 puede ser un diodo zener
T
39
GENERADOR BIPOLAR DE
ONDA TRIANGULAR
C = 0.05F
pR = 28k
Ri = 14k
+15V
741
+
-15V
R = 10k
VA
+15V
301
+
-15V
VB
(a) El circuito integrador 741 y el circuito comparador 301
se conectan para construir un generador de onda triangular
El circuito generador de onda triangular bipolar en (a)
produce las señales de un oscilador de onda cuadrada y
triangular que se muestran en (b). La frecuencia de este
generador es de 1kHz.
40
GENERADOR BIPOLAR DE
ONDA TRIANGULAR
VA y VB (V)
15
VB en función de t
+Vsat
10
5
0
VA en función
de t
1
2
3
-5
VUT
t (ms)
VLT
p
fo 
4 Ri C
-10
-Vsat
-15
(b) Formas de onda
41
GENERADOR UNIPOLAR DE
ONDA TRIANGULAR
C = 0.05F
pR = 28k
Ri = 14k
+15V
741
+
-15V
R = 10k
VA
D
+15V
301
+
-15V
VB
(a) Generador de onda triangular unipolar
El diodo D convierte el generador de onda triangular bipolar en
un generador de onda triangular unipolar. Este es un generador
basico, la frecuencia de oscilación es de 1kHz.
42
GENERADOR UNIPOLAR DE
ONDA TRIANGULAR
VA y VB (V)
15
VB en función de t
+Vsat
10
VA en función
de t
5
0
1
2
3
-5
VUT
t (ms)
p
fo 
4 Ri C
-10
-Vsat
-15
(b) Formas de onda
43
APLICACIONES
44
APLICACIONES DEL 555
Operación como SCHMITT TRIGGER
VCC +15V
8
R3
4.7k
R1
180
5k
6
+
1
-
5
THRESHOLD
ADJUST
3
OUTPUT
5k
INPUT
(senoidal)
0.1
F
2
ACTIVE
PULLUP
OPEN
3 COLLECTOR
+
2
-
5k
1
4
STROBE
45
APLICACIONES DE MULTIVIBRADORES ASTABLES
+VCC
R4
1k
8
4
7
555
R3
1k
D1
3
6
2
Salida
1
D2
R1 R
2
10M 10M
C
CIRCUITO CON CONTROL DE CARGA Y DESCARGA
EN FORMA INDEPENDIENTE (Control del ciclo de trabajo)
46
APLICACIONES DE MULTIVIBRADORES ASTABLES
AJUSTE DE FRECUENCIA Y CICLO DE TRABAJO
+VCC
R3
1k
8
4
7
555
R2
1k
D1
3
6
2
Salida
1
D2
R1
10M
C
47
APLICACIONES DE MULTIVIBRADORES ASTABLES
AJUSTE DE CICLO DE TRABAJO (con RP)
+VCC
3.3K
Q1
Q2
R1
5.1K
4.7K
RP
RB
Ra
Rb
8
4
7
3
Salida
555
6
5
2
1
.01
C
48
APLICACIONES DE MULTIVIBRADORES ASTABLES
FRECUENCIA DEL ASTABLE CONTROLADO POR CRISTAL
R
1k
100khz
XTAL
3-12pF
AJUSTE FINO DE
FRECUENCIA
+VCC
7
4
8
3
6
Salida
555
2
1
1M
C
.01
49
APLICACIONES DE MULTIVIBRADORES ASTABLES
OSCILADOR DUAL (dos tonos)
+5V
4.7k
14
10
PUNTO A
7404
13
1/2
556
9
12
8
68k
.01
5F
5F
+5V
5
7404
PUNTO B
4
7
1
1/2
556
2
4.7k
68k
6
.02
50
APLICACIONES DE MULTIVIBRADORES ASTABLES
GENERADOR DE DIENTE DE SIERRA
C2
33F
R1
+5V
8
R2
4
+5V
R2  10 R5
R4
1k
R3C1  5 sec
7
R3
555
6
1
2
C1
R1  R2
R5
1k
SALIDA DIENTE
DE SIERRA
R1C1  10 R2C2
f 
1
0,75R1  R2   0,69 R3 C1
51
APLICACIONES DE MULTIVIBRADORES ASTABLES
GENERADOR DE FUNCIONES
Q1
D1
2.2k
i1
i2
4.7k
C
Zener de 3.3V
8
4
6
3
4.7k
1
555
2
4.7k
75
f 
C
Q2
4.7k
8
Q3
Zener de 3.3V
D2
52
GENERADOR DE ONDA CUADRADA Y
TRIANGULAR CON EL IC 566
53
GENERADOR ESCALERA
(STAIRCASE GENERATOR)
VCC = 15V
10k
R1
10k
10nF
7
R2
D
D
2
61
8
5
5
5
5
10k
3 out
4
D
10k
6.8k
2. DIBUJE LAS FORMAS
DE ONDA A LA SALIDA
DE CADA BLOQUE
1F
VCC
10k
Ra
Vo
T1
Rb
+
V1
8.2k
R
0.1F
Vo
TAREA:
1. ENMARQUE LOS
BLOQUES QUE
COMPONEN ESTE
CIRCUITO Y PONGALE
NOMBRE
T2
D
0.1F
+
D
V2
8.2k
V3
6.8k
15k
15k
54
GENERADOR ESCALERA
(STAIRCASE GENERATOR)
VCC = 15V
ASTABLE A
INTEGRADOR
10k
R1
10nF
7
R2
D
D
2
61
8
5
5
5
5
10k
3 out
4
D
V1
10k
6.8k
1F
VCC
10k
Ra
Vo
T1
Rb
Vo
+
8.2k
R
0.1F
ASTABLE B
10k
T2
D
0.1F
+
D
V2
8.2k
V3
6.8k
15k
15k
55
GENERADOR ESCALERA
(STAIRCASE GENERATOR)
CLOCK
RESET
R1
4.7k
+15V
1 -15V
Q1 = 2N2222
R2 47k
3 LF398 4
6
Vo
5
8
CLOCK
INPUT
C1
0.01F
R3 4.7k
D
D3 LM113
1.2V
R5
P1 50k
Rango de voltaje
del escalón
11k
1N914
C2
300pF
+15V
-15V 1
4
3
5
LF398
6
8
7
C3
0.01F
R4 8.2k
TAREA:
DIBUJAR EL DIAGRAMAS
DE BLOQUES Y LAS FORMAS
DE ONDA EN CADA BLOQUE
R7 12k
R8
3k
R6 4.7k
D2
1N914
C4
300pF
56
GENERADOR ESCALERA
(STAIRCASE GENERATOR
)
57
TAREA
SE PUEDE CONSTRUIR UN GENERADOR
DE ESCALERA, TENIENDO COMO
BASE UN CONVERSOR DIGITAL
ANÁLOGO Y UN CONTADOR BINARIO
58
GENERADOR DE ONDA CUADRADA,
TRIANGULAR Y SENOIDAL CON EL
ICL8038
59
GENERADOR DE FUNCIONES CON EL ICL8038
ONDA CUADRADA, TRIANGULAR Y SENOIDAL
60