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Universidade Federal de Juiz de Fora Laboratrio de Eletrnica CEL037
1 Ttulo
Prtica 2 Aplicaes do CI 555
2 Objetivos
Operar adequadamente o circuito integrado 555 e exemplificar as aplicaes possveis, dentre elas, um timer simples.
3 Fundamentos tericos
O CI 555 de vasta gama de aplicaes relacionadas ao tempo considerado como um circuito industrial. Isto se deve ao fato do mesmo operar em uma faixa de tenso de alimentao que varia de 4,5 a 18 V. Desta forma este circuito se torna uma boa opo para trabalhar em nveis TTL e alimentao por baterias. E como vantagem do ponto de vista industrial ainda pode-se citar a alta corrente de sada deste CI, em torno de 200 mA. Corrente esta que pode acionar diretamente rels, lmpadas, entre outros componentes que tenham demanda por potncia elevadas. E finalmente, este CI tem a capacidade de operar com frequncia mxima de trabalho de at 1 MHz.
Principais aplicaes do CI 555:
Temporizador de preciso;
Gerador de atraso;
Gerador de pulsos;
Modulador por largura de pulso.
3.1 Pinagem do 555
Na Fig. 1 pode ver a pinagem do CI em estudo. Adicionalmente so mostrados os componentes internos do 555 e tambm quais esto conectados aos pinos externos, estes ltimos nomeados conforme a Tabela 1. Nota-se que este CI composto basicamente por um flip-flop tipo RS, dois comparadores de tenso, um transistor de carga, trs resistores de 5 K e um buffer de corrente, o qual fornece a este componente a caracterstica de fornecimento de elevadas correntes.

Pino Nome
1 Terra
2 Disparo
3 Sada
4 Reset
5 Controle
6 Limiar
7 Descarga
8 Vcc
Para a completa compreenso do funcionamento interno deste circuito, ser estudado os dois modos de operao do mesmo, os quais sejam o modo monoestvel (no qual possui um estado estvel) e o astvel (no qual no h modo estvel).
3.2 Multivibrador monoestvel
Neste modo de operao geralmente o 555 utilizado para produzir um temporizador ou um gerador de atrasos. Na Fig. 2 a configurao que confere ao CI esta caracterstica mostrada.
Referida caracterstica conferida devido ao componente nesta
configurao ser um circuito com um modo estvel e quando devidamente perturbado passar a um modo semiestvel, do qual o mesmo retorna, aps um determinado intervalo de tempo, ao estado estvel. Assim permanecendo at que o circuito sofra nova perturbao.
3.2.1 Analise do multivibrador monoestvel
Considerando-se inicialmente o capacitor como descarregado, VC=0 V, a sada do flip-flop igual alimentao, Q=Vcc, e a sada barrada do flip-flop em
estado baixo, =0 V, tem-se: Pelo divisor de tenso interno chega-se a tenso de 2/3 de Vcc na
entrada negativa do comparador 1 e 1/3 de Vcc na entrada positiva do comparador 2;
Logo, a sada do comparador 2 0 V, que a entrada R do flip-flop;
A sada do comparador 1 tambm ser 0 V que ser aplicada na entrada

S do flip-flop;
O pino 7 aterrado, pois a tenso no capacitor, VC nula, a sada Q igual a Vcc, conforme a suposio inicial, e assim o transistor de carga se mantm saturado;
Assim, com R=S=0 V, as sadas do flip-flop se mantm, e a sada do 555 ser 0 V, que o estado estvel do CI.
Porem, quando se aplica um pulso que altera a tenso no pino 2 de Vcc para 0 V, tem-se:
A sada do comparador 2 mudar para Vcc e as entradas do flip-flop sero R=Vcc e S=0 V;
Assim, as sadas comutam para Q=0 V e =Vcc, e a sada do circuito vai para um nvel Vcc;
Uma vez que o pulso aplicado no pino 2 tenha curta durao, a entrada n opino 2 retorna a um valor Vcc, e sada do comparador volta a 0 V, levando o flip-flop a memorizar esta situao (R=S=0 V);
Enquanto a sada Q=0 V, o transistor est em corte, e o capacitor comea a carga atravs de da resistncia R;
Quando a tenso do capacitor VC superar o valor de 2/3Vcc a sada do comparador 1 passar a valer Vcc;
Com isso, ser aplicado na entrada S do flip-flop um valor de tenso igual Vcc e na entrada R um nvel igual a 0 V;
E as sadas passam a ser Q=Vcc e =0 V, levando o transistor de carga novamente saturao;
O capacitor ento se descarrega quase imediatamente;
Assim o circuito retorna ao seu estado estvel, e fica pronto para a aplicao de nova perturbao.
Na Fig. 3 tm-se as principais formas de onda do circuito descrito.
3.2.2 Calculo do tempo T
A partir da equao geral do transitrio, mostrada na Eq. 1:
E tomando as seguintes condies iniciais:
V(0)=0 V V()=Vcc VC=2/3Vcc
Pode-se escrever a seguinte equao para determinar o tempo que o circuito monoestvel permanece no estado instvel:
A qual pode ser reduzia :
Assim, pode-se escolher uma combinao de valores de C e R tal que se
chegue a um tempo desejado durante o qual a sada esteja no estado instvel. O capacitor C1 geralmente utilizado com valor 10 nF e usado para
estabilizar a tenso no pino 5.
3.3 Multivibrador astvel
A principal caracterstica deste modo de operao do 555 no possuir

nenhum estado estvel de operao. Assim, o mesmo acaba por fornecer um trem de pulsos retangulares, de valores Vcc ou 0 V.
3.3.1 Anlise do multivibrador astvel
Considerando-se inicialmente o capacitor como descarregado, VC=0 V, a sada do flip-flop igual alimentao, Q=0, e a sada barrada do flip-flop em
estado baixo, =Vcc, tem-se: Ao ligar o circuito, a tenso nos pinos 2 e 6 menor do que a tenso de
referncia usada internamente nos comparadores 2 e 1, respectivamente 1/3Vcc 2/3Vcc;
Logo, o comparador 1 ter sada igual a 0 V e o comparador 2 ter sada Vcc;
O que leva o flip-flop a ter sadas Q=0 V e =Vcc; Tal comportamento implica na operao em corte do trnasistor de carga,
e assim o capacitor se carrega atravs de R1 e R2;
Quando a tenso VC ultrapassar 1/3Vcc a sada do comparador 2 passa a valer 0 V e o flip-flop memoriza as sadas anteriores;
A tenso no capacitor continua a aumentar;
Quando VC atinge 2/3Vcc a sada do comparador 1 passa paraVcc;
Assim as sadas do flip-flop passam para Q=Vcc e =0 V, o que leva o transistor de carga saturao;
A partir deste ponto o capacitor comea a descarga atravs do resistor R2;
A corrente continua sendo fluindo por R1, a qual drenada pelo pino 7 juntamente com a corrente de descarga do capacitor;
Quando a tenso do capacitor atinge novamente 1/3Vcc o comparador 2 comuta sua sada para Vcc e comparador 1 mantm a sada igual a 0 V;
Assim, o processo se reinicia. Na Fig. 4 tm-se as principais formas de onda do circuito descrito.
3.3.2 Clculo dos tempo Ton e Toff
Existem dois intervalos de tempo distintos, o primeiro quando o valor datenso no capacitor VCvaria de 1/3Vcc at 2/3Vcc, que quando a sada do circuito encontra-se em valor Vcc (Ton), e o segundo quando a mesma tenso varia de 2/3Vcc at 1/3Vcc (Toff)
A partir da Eq. 1 novamente, porm, adotando as seguintes condies

iniciais:
V()=Vcc V(0)=1/3Vcc VC=2/3Vcc
E tem-se a seguinte equao: A qual, reduzida leva a:
Que o tempo no qual a sada do multivibrador permanece igual a Vcc. Agora, caso adote-se as seguintes condies iniciais:
V()=0 V V(0)=2/3Vcc VC=1/3Vcc
Pode-se escrever que: Que tambm reduzida chega a:
Que a equao para o tempo em que o multivibrador permanece com
sada igual a 0 V. Assim, o perodo de uma oscilao completa do circuito pode ser dado
pela soma das Eq. 2 com a Eq. 3, que resultar, em termos dos componentes envoltos na montagem deste multivibrador:
4 Trabalho preparatrio
Para o multivibrador astvel da Fig. 4 preencher a Tabela 5 conforme solicitado.
Para a segunda configurao de multivibrador astvel, apresentada na
Fig. 5, dita simtrica, preencher a Tabela 6 tambm conforme o solicitado.

4.2 Multivibrador monoestvel
Com base nos componentes citados no item Execuo calcular o maior e o menor tempo no qual a sada do circuito apresentar tenso igual a Vcc, e assim preencher a Tabela 4.
5 Execuo
Montar o circuito da Fig 2 e medir com osciloscpio a informao no pino 3 e no pino 2, a fim de ilustrar a carga e descarga do capacitor.
Medir os tempos pedidos na Tabela 2 e a frequncia do sinal. RESISTORES VALORES CALCULADOS VALORES MEDIDOS
R1 R2 Ton (us) Toff (us) f (Hz) Ton (us) Toff (us) f (Hz)
10K 10K
10K 2,7K
2,7K 10K
2,7K 2,7K
Observar a independncia dos valores de R1 e R2 com a tenso de
carga/descarga do capacitor, sempre em torno de 1/3Vcc e 2/3Vcc.
5.2 Multivibrador astvel simtrico
No circuito anterior observa-se diferena entre tempo de carga e descarga do capacitor.
Inserir um diodo em paralelo com o resistor R2, conforme a Fig 3 e preencher a Tabela 3.
RESISTORES VALORES CALCULADOS VALORES MEDIDOS
R1 R2 Ton (us) Toff (us) f (Hz) Ton (us) Toff (us) f (Hz)
10K 10K
2,7K 2,7K
5.3 Multivibrador monoestvel (timer)
Montar o circuito da Fig 4 (NO ligar lmpada na fonte de 12 V).

Medir os tempos mximo e mnimo utilizando cronmetro ou r

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