Circuito Integrado 555
como multivibrador Astável

INTRODUÇÂO: O CI 555 é muito versátil, sendo usado em todas as áreas da eletrônica. Basicamente é usado como astável, monoestável ou Schmitt Trigger.

A Fig.1 mostra o diagrama em blocos do CI 555.

Fig.1: Diagrama em blocos do CI 555

Fig.2: Esquema do circuito interno do CI 555

Fig.3: CI 555 montado com componentes discretos

Descrevendo cada um dos blocos do diagrama mostrado na fig.1

Comparadores ( blocos nº1 ): Num comparador a saída será alta ( nível lógico 1 ou V_CC ) se V₊ > V_- e será baixa ( nível lógico 0 ou 0V ) se V₊ £ V_-. A Fig.4 mostra o comparador com a saída em nível alto e a com a saída em nível baixo.

Fig.4: Comparadores - Saída alta e saída baixa

No 555 a tensão no pino 2 ( Trigger ) é sempre comparada com V_CC/3, enquanto a tensão no pino 6 ( Threshold ) é comparada com 2.V_CC/3.

Flip – Flop RS (bloco nº2 ): É um biestável , isto é, tem dois estados estáveis e a mudança de estado se faz de acordo com a tabela verdade dada na Fig.5.

R	S	Q_F´
0	0	Q_A´
0	1	0
1	0	1
1	1	?

Q_A´ = Estado atual ´

Q_F´ = Estado futuro ´

? = erro lógico

Fig.5: Símbolo do Flip Flop tipo RS e sua Tabela verdade

Buffer de Saída (bloco nº3 ): Tem como finalidade aumentar a capacidade de corrente do CI. A corrente de saída do CI está limitada a 200mA . Observe que o buffer inverte a sua entrada, isto é, a saída do CI é Q.

Transistor NPN interno: Opera saturado quando

ou cortado quando

A alimentação ( V_CC ) pode variar de 4,5V a 16V. O encapsulamento mais comum é o DIP ( Dual In line Package ).

1 – GND
2 – TRIGger ( Disparo )
3 - OUT
4 - RESET
5 – CTRL
6 – THReshold ( Limiar )
7 – DIScharge
8 - V_CC

Fig.6: Encapsulamento Dual- In - Line

A tabela abaixo descreve em detalhes o funcionamento de cada pino:

Pino	Nome	Função
1	GND =	0V.
2	TRIG =	Disparador. Um intervalo de temporização inicia quando a entrada neste pino cai abaixo de ½ do valor em CTRL (1/3 de VCC, se CTRL não estiver sendo usado). Isto faz o valor em OUT ser ALTO. O valor ALTO em OUT será mantido enquanto este pino estiver com tensão baixa.
3	OUT =	Saída. O valor de saída, que pode ser nível lógico ALTO (até 1.7 V abaixo de +VCC) ou BAIXO (igual a GND).
4	RESET =	Reset. Reinicia o intervalo se ligado em GND. Um novo intervalo só inicia novamente se RESET tiver uma tensão de no mínimo 0,7V.
5	CTRL =	Tensão de controle. Permite estabelecer a tensão de referência usada para disparar e limitar o temporizador. Normalmente este pino não é usado (e deve ser conectado ao GND através de um capacitor de 10nF), e neste caso a tensão de referência será sempre de 2/3 de VCC.
6	THR =	Limite. Quando o nível de tensão aqui for maior que em CTRL (2/3 de VCC), o valor em OUT será reduzido para zero, terminando o ciclo.
7	DIS =	Chave de descarga. O pino é ligado temporariamente à GND entre cada intervalo de temporização. Um capacitor conectado aqui será descarregado entre intervalos. O início de novo ciclo fecha a chave que só abre novamente quando o próximo intervalo terminar (quando a tensão em OUT tiver nível lógico BAIXO).
8	VCC =	Fonte de tensão entre +3 e +15V para alimentar o CI 555.

Os controles (entradas) disponíveis são 4: CTRL(5), RESET(4), TRIG(2) e THR(6). A entrada RESET (pino 4) tem prioridade sobre TRIG(pino 2), e TRIG(pino 2) tem prioridade sobre THR(pino 6). Isto significa que se RESET estiver acionado (ligado no negativo), os valores de TRIG e THR são ignorados, e se RESET estiver inativo (ligado no positivo), e TRIG for acionado (ligado no negativo), o valor de THR é ignorado. THR só é considerado se RESET e TRIG estiverem ambos inativos (ligados no positivo). A entrada CTRL estabelece a referência usada por TRIG e THR. Em circuitos simples, CTRL é ligada a GND através de um capacitor de 10nF (para eliminar interferências), fazendo com que a referência seja considerada igual à tensão de entrada (Vcc).
As saídas são duas: OUT(3) e DIS(7). OUT (pino 3) é usado em praticamente todas as aplicações. DIS (pino 7)é ligada ao GND (negativo) todas as vezes que um ciclo termina, e geralmente usada para descarregar um capacitor ligado neste pino.

Operação como multivibrador Astável

Fig.7 : Circuito do multivibrador Astável com CI 555

Na fig.7, V_C = V_PINO6 = V_PINO2 , e como inicialmente S = 1 e R = 0, de acordo com a tabela verdade do FF RS temos:

e V_saida = V_CC. Como o transistor interno esta cortado, o capacitor C começa a se carregar através de R_A + R_{B .}

Quando V_C > V_CC/3 ( basta que seja alguns mV maior ) teremos R = S = 0 o que mantém o estado do FF interno,.isto é , OUT = 1 = V_CC. Veja a fig.8

Fig.8

Quando porém

O Flip Flop resetará, isto é, teremos agora R = 1 e S = 0

e nesse instante a saída OUT vai a zero, saturando o transistor interno e fazendo o capacitor C se descarregar através de R_B e pelo transistor interno. Veja a fig.9

Fig.9

Quando a tensão em C cair abaixo de V_CC/3 , novamente teremos S = 1 e R = 0 setando o FF e portanto a saída volta para V_CC e o transistor corta fazendo o capacitor se carregar por R_A + R_B e tudo se repete.Veja a fig.10.

Fig.10

A Fig.11 mostra as formas de onda no capacitor e na saída OUT(pino 3).

Fig.11- Formas de ondas no capacitor e na saída

Os tempos alto ( T_H ) e baixo ( T_L ) são calculados por :

T_H = 0,69.( R_A + R_B ).C e T_L = 0,69.R_B.C

Observe que o tempo alto é maior que o tempo baixo pois a carga se dá por (R_A + R_B) e a descarga por R_B. Caso se deseje tempos iguais deve-se impor R_B muito maior do que R_A, sendo que R_A deve ter valor de pelo menos 1K para que o transistor interno não sofra danos.

As expressões de T_H e T_L podem ser generalizadas por :

T_H = 0,69.R_Carga.C e T_L = 0,69.R_Descarga.C

Para o circuito da figura 07,calcule T_H , T_L e o período das oscilações para R_A = 5K6 OHM ,R_B = 4K7 OHM e C= 100microF .

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