UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRÓNICA
CURSO: LABORATORIO LABORATORIO 2 DE SISTEMAS DIGITALES DIGITALES TEMA:
ASTABLES ASTABLES Y MONOSTABLES MONOSTABLES
INTEGRANTES: DIONICIO ANTUNEZ GRECIA MELISSA 1223210181 1223210 181 CAMONES CADILLO DANIEL EDISON 1223220357 1223220 357 CUMAPA CUMAPA ROUE MILAGROS ERI!A 1123220181 11232201 81
201"#B LABORATORIO 2 # ASTABLES ASTABLES Y MONOEST MONOES TABLES LABORATORIO$2 DE SISTEMAS DIGITALES I%
OB&E OB &ETI TIVOS VOS:: 1% OB&ETIVOS OB&ET IVOS GENERALE GENE RALES: S:
•
•
• •
•
Analizar e implementar los diversos circuitos astables y monoastables,utilizando dispositivos integrados TTL y CMOS. La visualización del funcionamiento de cada una de los circuitos generadores son implementaciones utilizando diodos leds en las salidas. mplementar circuitos b!sicos con C TTL y CMOS. Ad"uiri destreza para el monta#e y cableado de circuitos digitales en el protoboard y$o en circuito impreso. %ue el estudiante aprenda utilizar los principios b!sicos para el an!lisis de circuitos digitales secuenciales mediante simulaciones y "ue tenga la capacidad de realizar la detección de fallos ,corregirlos y comprobar su buen funcionamiento.
2% OB&ETIVOS: ESPECIFICOS: •
• •
&ara cada circuito generador de pulsos implementar con circuitosintegrados C ''()doble C '''*.buscar las referencias correspondientes en los manuales adecuados. Se implementara como entradas lógicas pulsadores y como salidas lógicas leds. mplementar cada circuito en protoboard, analizar su funcionamiento y luego comprobar el funcionamiento de cada uno de ellos.
II%MARCO TEORICO: ASTABLES Y MONOASTABLES 1% A'()*+,': +n circuito Astable es a"uel "ue al activarlo arro#a en su salida un uno lógico y un cero lógico alternandose de manera oscilante, es decir +no, cero, uno, cero, uno, cero... +n circuito Astable no re"uiere de un pulsador, basta con "ue este conectado y este comienza a traba#ar inmediatamente, veamos lo en un diagrama de Tiempo
F-.% 1: /-).)) /, -,4 /, 6 --(4 )'()*+,% A-ora, este es un poco m!s f!cil, b!sicamente lo conectas y traba#a, lo desconectas y de#a de traba#ar, en el diagrama de tiempo vemos la lnea azul "ue representa la entrada, cuando esta es de '/ la salida responde con una frecuencia "ue va de 0/ a '/ y viceversa, esa frecuencia esta de1nida por la fórmula
9 1 ; 0%<=3 > C > ;R1 ? 2 > R2@ @
/46/,: C
:,' ,,6-) :,' ,+ ))-(4
2n este caso -ay 3 resistencias 45 y 43. 2n la siguiente imagen se ven las 4esistencias 6457 y 6437 ambas de 5008 mientras "ue se ve el Capacitor 6C7 de 500micro9aradios. 2stos valores mencionados son los "ue tienen "ue ir cambiandopara ir cambiando la frecuencia, lo dem!s solo es de armar como se ve en la imagen.
F-.% 2:--(4 )'()*+,
.
2% M464,'()*+,:
+n circuito Monoestable es a"uel "ue recibe un pe"ue:o pulso para activarse, al activarse arro#a un 64 +.-4 ,6 ' ')+-/) /)6(, -,(4 (-,4%
S- +4 ,4' ,6 6 /-).)) /, (-,4 4/,4' ,6(,6/,+4 ,4:
F-.% 3:/-).)) /, (-,4 /, 6 --(4 464)'()*+,% Como pueden ver en el diagrama, la salida del cirtuito Monoestable )lnea azul* es de 0/ )Cero lógico*, cuando se presiona el pulsador )lnea ro#a* este pasa de '/ a 0/ por un instante, en ese instante, el circuito Monoestable se activa mostrando '/ )uno lógico* en su salida durante apro;. < segundos, luego se ve "ue pasa de nuevo a 0/ de#!ndolo todo como en un principio, es entonces cuando se vuelve a presionar el pulsador y vuelve a pasar e;actamente lo mismo. 2l tiempo "ue el circuito Monoestable mantiene un 5 lógico en la salida, esta determinado por las siguiente fórmula :
T 9 1%1 > ;R > C@ D46/, T R C
:
: ,' ,+ (-,4 ,6 ',.6/4' : ,' +) ,'-'(,6-) : ,' +) ))-()6-)%
&ueden ver en la imagen "ue los elementos "ue intervienen en la fórmula son 647 y 6C7 estos son los "ue tienen "ue alterar para lograr el tiempo deseado. Solo necesitan un C ''' unas resistencias, capacitores, una breadboard, un L2= y una fuente de '/, el pulsador )si no tienen* lo pueden simular metiendo y sacando un alambre de alg>n agu#ero de la bread?oard "ue valla a tierra.
9ig. <circuito monoastable.
III% MATERIALES: C--(4 -6(,.)/4' IC 555 55< TTL CMOS
F-. $5 (-,
.$< TTL
P4(4*4)/ +')/4
F-.$7 +')/4
F-.$8 P4(4*)/
C)*+,' /, 46,-6
R,'-'(,6-)' /, /-'(-6(4' )+4,'
D-4/4' L,/'
F-.$= ,'-'(,6-)
F-.$10 +,/'
C46/,6')/4,' ,+,(4+H(-4'
F-.$11 46/,6')/4,'
PROCEDIMIENTO E IMPLEMENTACION:
CIRCUITO 1 1% I+,,6() ,+ --(4 4'()/4 ,6 +) F-.) 1% A6)+-, ' 6-46)-,6(4 )) )+4,' /,: ) RA9 100!4 RB9 100 !4 C19 "%7 F * RA9 100!4 RB9 120 !4 C19 10 F RA9 220!4 RB9 1<7 !4 C19 1< F
RL 8
V
4
5V
R
C C V
100kohm U1 Q DC
CT 5
3 7
RA
RB
CV
100kohm
10n 2
TR
D N G 1
100kohm
C1 TH
6 4.7uF NE555
F-.$12 --(41
FI.$13 --(4 ,6 '-4 D,(,-6) )) )/) )'4 +4' )+4,' (,-4' ,,-,6()+,':
)% T-,4 /, ).) ;T@ *% T-,4 /, /,').) ;T/@ % P,-4/4 ;T@ /% F,,6-) ;@ ,% C-+4 /, ()*)4 ;DC;J@@ RA9 100!4 RB9 100 !4 C19 "%7 F )
T carga=0.693 ( 200 K ) ( 4.7 x 10
)
−6
T carga=0.65
*
T descarga=0.693 ( 100 K ) ( 4.7 x 10
−6
)
T descarga=0.32
Periodo =0.97 /
ciclo de trabajo=
0.65 0.97
x 10 0
ciclo de trabajo=67.01
RA9 100!4 RB9 120 !4 C19 10 F ,
T carga=0.693 ( 220 K ) ( 10 x 10
−6
)
T carga=1.52
T descarga=0.693 ( 120 K ) ( 4.7 x 10
−6
)
T descarga=0.83
. Periodo =2.35
ciclo de trabajo=
1.52 2.35
x 100
ciclo de trabajo=64.68
RA9 220!4 RB9 1<7 !4 C19 1< F -
T carga=0.693 ( 387 K ) ( 16 x 10
−6
)
T carga= 4.29
T descarga=0.693 ( 167 K ) ( 16 x 10
−6
)
T descarga=1.85
K Periodo =6 . 14 +
c i clo detrabajo =
4 . 29 6 . 14
x 100
ciclo de trabajo=69 . 86
CIRCUITO 2 2% I+,,6() ,+ --(4 /, +) .) )6)+-, ' 6-46)-,6(4% C46 +)' ,'-'(,6-)' 46/,6')/4,' -6/-)/4' )++): ) T-,4 /, ).) ; Tc @ Tc= 0 . 693 × ( RA + RB ) C 1 * T-,4 /, /,').) ; Td @ Td =0 . 693 × RB× C
P,-4/4 ;T@ T =
1
f
/ F,,6-) ;@ 1 . 44
( RA + 2 RB) ×C 1 , C-+4 /, ()*)4 ;DCJ@ DC =
Td T
)@ RA9 100! RB9100! C19"%7
F-.$1" --(4 464,'()*+,
FIG$15 2n este caso el timer ''' en su modo monoestable funcionar! como un circuito de un tiro. =entro del ''' -ay un transistor "ue mantiene a C5 descargado inicialmente. Cuando un pulso negativo de disparo se aplica a terminal 3, el @ip@op interno se setea, lo "ue "uita el corto de C5 y esto causa una salida alta )un -i 9ig B< g-* en el terminal )el terminal de salida*. La salida a travDs del capacitor aumenta e;ponencialmente con la constante de tiempo
t E 45 F C5 Cuando el volta#e a travDs de C5 iguala dos tercios de /cc el comparador interno del ''' se resetea el @ip@op, "ue entonces descarga el capacitor C5 r!pidamente y lleva al terminal de salida a su estado ba#o )loG*. 2l circuito e activado con un i mpulso de entrada "ue va en dirección negativa cuando el nivel llega a un tercio de /cc. +na vez disparado, el circuito permanece en ese estado -asta "ue pasa el tiempo de seteo, aun si se vuelve a disparar el circuito. La duración del estado alto )-ig-* es dada por la ecuación :
T9 1%1 > ;R1>C1@ 2l intervalo es independiente del volta#e de /cc. Cuando el terminal reset no se usa, atarse alto para evitar disparos espont!neos o falsos.
debe
Teniendo la ecuación tendremos el T)tiempo* en "ue el estado este en alto e;perimental y teóricamente
)@ RA9100 !
RB9100 !
19"%7 /ALO4 T2O4CO
Tc
0 . 65 s
/ALO4 2H&24M2ITAL 0.'s
Td
0 . 3257 s
0.s
T
0 . 979 s
0.Js
f
1 . 021 Hz
5.3'Kz
DC
3 3 .3
TABLA$1
*@ RA9100! RB9120! C1910 /ALO4 T2O4CO Tc
1 . 52 s
/ALO4 2H&24M2ITAL 5.3s
Td
0 . 83 s
0.s
T
2 . 36 s
5.N
f
0 . 42 Hz
0.'Kz
35
(.J
DC
TABLA$2
@ RA9220! RB91<7! C1922 /ALO4 T2O4CO Tc
5.9s
/ALO4 2H&24M2ITAL .'s
Td
2 . 55 s
.'s
T
8 . 46 s
55s
f
0 . 118 Hz
0.0NKz
DC
30
5.J
TABLA$3
CIRCUITO 3 SIMULACION EN PROTEUS
F-. $1< S-+)-6 464,'()*+,
F-. $17 C--(4 -+,,6()/4 TABLA $" TIEMPO TEORICO Y TIEMPO EPERIMENTAL 42SST2ICA
COI=2ISA=O4
530 8o-m 530 8o-m 500 8o-m
<. u9 50 u9 50 u9
T2M&O T2O4CO 0.(3 )s* 5.3 )s* 5.5 )s*
CALCULO DEL TIEMPO TEORICO S,.6 +) '-.-,6(, +): T =1 . 1∗ R 1∗C
T-,4 1 )6/4 R19 120 !4 C 9 "%7 F −6
T =1 . 1∗120000 ∗4 . 7∗10
T2M&O 2H&24M2ITAL 5.3 )s* 5.N )s* 5.J )s*
T =0 . 62 segundos
T-,4 2 )6/4 R19 120 !4 C 9 10 F −6
T =1 . 1∗120000 ∗10∗10
T =1 . 32 segundos
T-,4 1 )6/4 R19 100 !4 C 9 10 F −6
T =1 . 1∗100000 ∗10∗10
T =1 . 1 segundos
CIRCUITO " # A S-+)-6 ,6 4(,' C--(4 A'()*+, "5,
U1*&C+
D1
U1 5 4 6 8 12 3
AT AT !T "T RTRG RCC
R4 10k
1
2 %
Q Q &C
10 11 13
R1 100
LED!'ELL&(
D2
LED!'ELL&(
C#
R# $R 4047
C1 100)F
F-. $18 S-+)-6
F-. $1= I+,,6()-6
TABLA $ 5 # TIEMPO TEORICO Y TIEMPO EPERIMENTAL
R2 100
42SST2ICA
COI=2ISA=O4
< 8o-m 308o-m N 8o-m
50 u9 50 u9 < u9
T2M&O T2O4CO 5.0< s 0.<< s <.0( s
T2M&O 2H&24M2ITAL 5.N s 5.0 s '.0 s
CALCULO DEL TIEMPO TEORICO S,.6 +) '-.-,6(, +): T =2 . 22∗ R 1∗C
T-,4 1 )6/4 R19 "7 !4 C 9 10 F −6
3
T =2 . 22∗47∗10 ∗10∗10 T =1 . 04 segundos
T-,4 2 )6/4 R19 20 !4 C 9 10 F T =2 . 2∗20∗10
∗10∗10−
3
6
T =0 . 44 segundos
T-,4 3 )6/4 R19 3= !4 C 9 "7 F 3
T =2 . 2∗39∗10
∗47∗10−
6
T =4 . 06 s e gundos
CIRCUITO " B S-+)-6 ,6 P4(,' C--(4 M464,'()*+, 4 Q)64' /, *))/) "5,
U1*"T+
D1
U1 5 4 6 8 12
R3
3
10k 1
2 %
AT AT !T "T RTRG
Q Q &C
10 11 13
RCC
C#
R# $R 4047
C1 10u
F-. $20 # S-+)-6
LED!'ELL&(
D2
LED!'ELL&(
R1 100
R2 100
F-. $ 21 I+,,6()-46
TABLA $ < # TIEMPO TEORICO Y TIEMPO EPERIMENTAL RESISTENCIA "7 !4
CONDENSADO R 10 F
20!4
10 F
3= !4
"7 F
TIEMPO TEORICO 1%1< ',.6/4' 0%"= ',.6/4' "%5" ',.6/4'
CALCULO DEL TIEMPO TEORICO S,.6 +) '-.-,6(, +): T =2 . 48∗ R 1∗C
T-,4 1 )6/4 R19 "7 !4 C 9 10 F 3
−6
T =2 . 48∗ 47∗10 ∗10∗10 T =1 . 16 segundos
T-,4 2 )6/4 R19 20 !4 C 9 10 F 3
T =2 . 48∗20∗10
−6
∗10∗10
T =0 . 49 segundos
T-,4 3 )6/4 R19 3= !4 C 9 "7 F
TIEMPO EPERIMENTAL 1%8 ',.6/4' 0%<0 ',.6/4' 5%< ',.6/4'
3
−6
T =2 . 48∗39∗10 ∗47∗10 T =4 . 54 segundos
S-+)-6 ,6 4(,' C--(4 A'()*+, "5,
D1
U1 U1*!T+
C1
5 4 6 8 12
10u 3
R3
1
AT AT !T "T RTRG
Q Q &C
10
R1 100
11
LED!'ELL&(
D2
13
R2 100
RCC
LED!'ELL&(
C#
10k 2 %
R# $R 4047
F-. $22 S-+)-6
F-. $23 I+,,6()-6 TABLA $ 7 # TIEMPO TEORICO Y TIEMPO EPERIMENTAL RESISTENCIA "7 !4
CONDENSADO R 10 F
20!4
10 F
3= !4
"7 F
CALCULO DEL TIEMPO TEORICO S,.6 +) '-.-,6(, +):
TIEMPO TEORICO 1%1< ',.6/4' 0%"= ',.6/4' "%5" ',.6/4'
TIEMPO EPERIMENTAL 1%8 ',.6/4' 0%<0 ',.6/4' 5%< ',.6/4'
T =2 . 48∗ R 1∗C
T-,4 1 )6/4 R19 "7 !4 C 9 10 F 3
−6
T =2 . 48∗ 47∗10 ∗10∗10 T =1 . 16 segundos
T-,4 2 )6/4 R19 20 !4 C 9 10 F 3
T =2 . 48∗20∗10
−6
∗10∗10
T =0 . 49 segundos
T-,4 3 )6/4 R19 3= !4 C 9 "7 F 3
−6
T =2 . 48∗39∗10 ∗47∗10 T =4 . 54 segundos
CIRCUITO 5 I+,,6() ,+ --(4 /, +) F-.) )6)+-, ' 6-46)-,6(4% F-.$2" '-,6) ,+,(6-)
FIG$25:CIRCUITO EN FISICO
Analizando el funcionamiento del circuito vemos "ue es una sirena electrónica autom!tica, empleado por el circuito integrado LM''( )doble '''* como Astable. Los capacitores electrolticos en paralelo #unto a los dem!s componentes e;ternos son los responsables de establecer el intervalo de tiempo en las oscilaciones de la sirena los otros componentes establecen la tonalidad de la sirena )parte osciladora de alta frecuencia del LM''(*.2l transistor T&5C tiene como función la de dar potencia al altavoz de JO-m para "ue suene la sirena con un volumen moderado y su1ciente para aplicaciones menores.
CIRCUITO < E+ '-.-,6(, --(4 ,' 6) )+)) ,6 ,+ )+ +) ',)+ /, ,6()/) 44) ,+ /-')4 /, +) )+))% E'() ',.- )(-)/) )6, +) ',)+ /, ,6()/) , 4-.-64 ,+ /-')4 /,')),)% C2
R4 1000k
100n
R3 10k
ALAR$A U1-C U1-A
R1
12
1
10 3
10k
U1-D
8 %
11 13
2
.EA/ER 4011
4011
4011
V
R2
5V
100k
U1-B 5 4 6 4011
C1 100n
F-. $27: --(4 ) -+,,6()%
1@ S2@ S-
sensor =0 ❑ alarma =1 ⇒
sensor =1 ❑ alarma =0 ⇒
FIG$28: CIRCUITO EN FISICO
CONCLUSIONES:
• •
•
•
E )o 9::9n :on 9m9n9 )o)oon9: on 9 9m)o. V9mo: ;u9 9n o 9<o no on9 on o 9=)9m9n> :9 )o ? 9 m9 )on9no un ) o om)9m9nno on un m)?o 9 uo )o9n ;u9 9:99mo:> )o 9@9m)o 25(.
2l ''( es un doble timer '''
• •
Iotamos la importancia de los astables en la seguridad 2l circuito IP( es un e"uivalente al circuito IP', pero este >ltimo utiliza @ip @op para su funcionamiento.