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555

CI de uso em circuitos temporizados, osciladores, moduladores de freqüência, gerador de pulso etc.. compativel com as famílias lógicas CMOS e TTL.

Envólucro DIP 8 Pinos


Características Elétricas (CA555)

VCC Faixa de tensão de alimentação 4,5 a 18V
Io máx Corrente máxima na saída 3 em estado ON 200mA
Pc máx Potência de dissipação máxima 600mW (Tamb.=55ºC)
VOH (típ.) Tensão de saída em estado alto 13,3V ( VCC=15V , Io=0,1A)
VOL (típ.) Tensão de saída no estado baixo 0,1V ( VCC=15V , Io=10mA)
0,4V ( VCC=15V , Io=50mA)
2,0V ( VCC=15V , Io=100mA)
tr e tf (típ.) Tempo de subida e descida na saída 100nS

Pinagem

Pino 1 ( Terra ) - Alimentação negativa.
Pino 2 (Disparo ) - Uma queda de tensão neste pino no valor de 1/3 de VCC causa a mudança de estado do CI passando a saída (Pino 3) de zero volts a VCC. Uma vez disparado, colocando-se o pino 4 (reset) aterrado ou o nível de tensão do pino 6 acima de 2/3 de VCC, ocorre o desarme do CI, comutando o pino 3 novamente ao nível de zero volts.
Pino 3 ( Saída ) - Com o CI em estado desarmado se encontra em zero volts, passando a VCC quando é disparado.
Pino 4 ( Reset ) - Uso normal em VCC. Quando ligado a terra provoca o desarme do CI, passando a saída de VCC para terra.
Pino 5 ( Tensão de referência ) - É ligado internamente ao divisor de tensão no ponto de nível 2/3 de VCC. Quando polarizado externamente provoca uma variação no ponto de desarme, alterando o periodo de desligamento do circuito. Geralmente é usado para modular em freqüência o circuito quando em funcionamento como oscilador.
Pino 6 ( Limiar ) - Ponto da coleta de amostragem de tensão na malha de temporização externa. Usado para provocar o desarme da saída através do acionamento do pino R do flip flop, quando sua tensão ultrapassa 2/3 de VCC .
Pino 7 ( Descarga ) - Ligado internamente ao coletor do transisor T, este entra em saturação quando o CI é resetado, é capaz de descarregar a tensão do capacitor que se encontra na rede de temporização do circuito.
Pino 8 ( VCC ) - Alimentação de 4,5 a 18V.

Funcionamento Básico

Este CI é constituido de uma rede de divisão de tensão, dois comparadores, um flip flop RS, um transistor de descarga, um inversor e um buffer de corrente de saída. Veja na figura abaixo temos o seu diagrama em blocos.


Estudando o circuito interno visto na figura acima podemos compreender o funcionamento deste CI, vamos agora verificar como ele pode ser polarizado de forma a ser um circuito de arme e desarme por pulso.


Na figura acima temos uma polarização positiva nos pinos 2 e 4. Um nível acima de 1/3 de VCC no pino 2 do comparador CP2 faz com que a sua saída fique negativa, por outro lado uma falta de tensão no pino 6 faz com que o comparador CP1 permaneça com sua saída também negativa ou baixa, esta condição é vista para o flip flop RS como estado indeterminada, fazendo com que ele continue no estado em que se encontrava, ou seja desabilitado. A saída Q se apresentará em nível de 0V ou "0" e o transistor de descarga, através do inversor, em saturação.

A aplicação de um pulso de tensão negativo abaixo de 1/3 de VCC na entrada 2 faz com que o comparador CP2 tenha a sua saída comutada de zero volts para VCC ( nível "1"), ativando então a entrada S do flip flop RS, esta condição seta o flip flop e coloca a saída Q em nível VCC levando o transistor ao corte através do inversor. Este estado permanece assim indefinitivamente enquanto não houver intervenção no circuito.

Considerando o CI na condição do estado anterior ativado, a aplicação de um pulso negativo no pino 4 do CI, provoca o reset do FF levando a saída pino 3 a zero volts, veja o gráfico abaixo.


Funcionamento Monoastável


O estado monoastável é conseguido colocando-se uma malha RC entre seu pinos 6 e 7. Ao se acionar o circuito pela aplicação de um pulso negativo no pino 2, após um certo período T a saída volta ao seu estado inicial de zero volts ("0").
Podemos observar que o pino 4 se encontra diretamente ligado ao positivo da alimentação fazendo com que o comando de reset do flip flop não seja usado. A condição de reinicio está por conta do pino 6, que provocará o desativamento do circuito logo que a tensão do capacitor ultrapasse 2/3 da tensão de VCC.
Ao se ligar o circuito, inicialmente o pino 2 e 4 se encontram no nível de VCC. O pino 6 estará em nível 0, pois o capacitor se encontra descarregado. Esta condição faz com que o FF mantenha o seu estado anterior, ou seja a saída Q se mantém em zero "0" mantendo a saída 3 também a "0" e o transistor T à saturação curto circuitando o capacitor C2 (pino 7). Ao ser aplicado um pulso negativo com uma tensão abaixo de 1/3 de VCC no pino 2 o comparador CP2 será setado acionando a entrada S do FF, ocorre então o seu acionamento levando a saída Q ao estado "1" ou VCC, esta condição leva também a saída ao estado ON através do buffer e coloca o transistor em estado de corte, liberando assim a carga de C2. Agora um processo de carga se inicia e a tensão no capacitor começa a crescer exponencialmente. Quando esta tensão chega ao nível de 2/3 de VCC, através do pino 6 o comparador CP1 será comutado a nível "1" fazendo com que o FF seja resetado, isto levará a saída Q do FF a nível "0", levando a saída a "0", o transistor à saturação e provocando a descarga de C2. Esta condição permanecerá até que um novo pulso seja aplicado ao pino 2.

O tempo em que o CI permecerá em estado ativado ou ON será igual a:

Ton = 1,1 R2 . C2

O capacitor C1 tem a função de enviar para o terra sinais espúrios no pino 5 que possam afetar o funcionamento do circuito.
Na figura abaixo a forma de onda vista no osciloscopio.



No canal 1 vemos o sinal na saída três do integrado, no canal 2 o sinal de acionamento negativo aplicado na entrada 2 do CI. Esta medida foi efetuada para um circuito com valores de R2 igual a 10K, C2 igual a 100uF e uma alimentação de 10V. Pela fórmula o tempo de ativamento será igual a 1,1 x R2 x C2 o que será igual a 1,1. Vemos pela medida inicada pelos cursores um valor de 1,13S para o tempo de permanencia ativo.

Oscilador astável


Na condição de oscilador astável o pino 2 do CI será ligado ao pino 6, isto fará com que o circuito seja automaticamente setado e resetado, vamos analisar o seu comportamento assim que ele é ativado.
Inicialmente o capacitor se encontra descarregado aplicando então uma tensão de 0V nos pino 6 e 2. Nesta condição temos a saída do comparador CP1 em "0" e o comparador CP2 ativado em "1" acionando a entrada S do FF, a saída Q então será comutado a nível "1" levando também a saída do CI ( pino 3 ) a VCC e o transistor de descarga T ao corte. O capacitor C2 neste momento começa o seu processo de carga através de R1 e R2 sem a interferência do pino 7. Logo que a tensão do capacitor ultrapassar o valor de 2/3 de VCC ocorre a comutação do comparador CP1 para nível "1" resetando o FF e levando a saída 3 a zero volts, o transistor T entra em saturação levando o pino 7 ao terra, o capacitor então será descarregado numa constante de tempo através de R2 apenas, figura abaixo.


Tal estado vai permanecer até que a tensão no capacitor C2 caia abaixo de 1/3 de VCC quando o comparador CP2 é novamente acionado levando a saída a VCC e recomeçando todo o processo. Este comportamento alternado permanecerá enquanto houver alimentação no circuito ou o pino 4 de reset for aterrado. Veja no gráfico abaixo os níveis de tensões em função do tempo medidos no osciloscópio.



A sua freqüência será igual a:


O seu tempo ativo será:

Ton = 0,693 . ( R1 + R2 ) . C2

E o seu período desativo será:

Toff = 0,693 . R2 . C2

O circuito utilizado para medidas consta de dois resistores R1 e R2 de valor igual a 10K, um capacitor de valor igual a 0,1uF alimentados por uma tensão de 10V.


Calculando a frequencia teremos:



No canal 1 vemos a forma de onda quadrada gerada na saída do terminal 3 do CI, pelo canal 2 é vista a forma de onda desenvolvida sobre o capacitor C2, observe que ela alterna entre 1/3 e 2/3 do valor de VCC.

Modulação de frequencia

Polarizando externamente o pino 5 é possível fazer uma modulação de frequencia, pois o ponto de desarme será afetado fazendo com que o período do sinal seja alterado. Na figura abaixo temos a forma de onda da saída do oscilador acima modulado através do pino 5 por um gerador de funções.




No canal 1 o sinal da saída no pino 3, no canal 2 o sinal da entrada no pino 5 proveniente do gerador e tensão, veja na próxima figura o nível a tensão aplicada no pino 5 medida pelos cursores.




A tensão de entrada varia de 1,2 a 7,8V fazendo com que a frequencia também varie no tempo. Podemos observar pelo canal 1 que a duração dos pulsos da saída 3 são desiguais.

Este é o comportamento básico deste CI que a vários anos vem sendo aplicado nas indústrias eletroeletrônicas, devido a sua versatilidade este componente é utilizado até hoje em muitos projetos eletrônicos.
Na nossa página, na seção de projetos temos dois programas para cálculos de componentes para o circuito monoastável e para o oscilador astável com o CI555.


Guaracy T. Teixeira

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