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Curso CI 555
Aula 01: CI 555 como Astável
1. Introdução
É um CI muito versátil, sendo usado em todas as áreas de eletrônica. Basicamente é usado como astável, monoestavel ou Schmitt Trigger. A Figura 1 mostra o diagrama de blocos interno simplificado do C.I 555.
Figura 1 - CI 555 - Diagrama de blocos interno simplificado
Os 3 resistores de 5 k formam um divisor de tensão, em cada um tem uma tensão de VCC/3. Os principais elementos desse diagrama em blocos são:
Comparadores (1): Num comparador a saída será alta (nível lógico 1 ou VCC) se V+ > V- e será baixa (nível lógico 0 ou 0V) se V+ £ V-. A Figura2a mostra um comparador com a saída alta e a Figura 2b com saída baixa.
( a ) ( b )
Figura 2 - Comparadores internos ( a ) Saida em nivel alto ( b ) saida em nivel baixo
No 555 a tensão no pino 2 (Trigger ) é sempre comparada com VCC/3, enquanto a tensão no pino 6 (Threshold ) é comparada com 2.VCC/3.
Flip – Flop RS (2): É um biestável, isto é, tem dois estados estáveis e a mudança de estado se faz de acordo com a tabela verdade da Figura 3b, o símbolo está representado na Figura 3a.
( a ) ( b )
Figura 3 - Flip Flop RS - ( a ) Símbolo ( b ) Tabela Verdade
Buffer de Saída (3): Tem como finalidade aumentar a capacidade de corrente do CI. A corrente de saída do CI está limitada a 200 mA , podendo entrar ou sair. Observe que o buffer inverte a sua entrada, isto é, a saída do CI é Q.
 | ||
| Figura 4 - Buffer de saida |
| Transistor interno (TR): Opera saturado quando | =1 | ou cortado quando | =0 |
Pinagem DIP 8
A alimentação (VCC) pode variar de 4,5 V a 16 V. O encapsulamento mais comum é o DIP (Dual In line Package).
 | ||
| Figura 5 - Encapsulamento Dual In Line (DIP) |
2. Operação Astável
O circuito básico é o da Figura 6a, sendo a Figura 6b o mesmo circuito considerando o diagrama em blocos interno.
( a ) ( b )
Figura 6 - CI 555 como astavel ( a ) circuito ( b ) circuito com diagrama de blocos interno
Figura 6 - CI 555 como astavel ( a ) circuito ( b ) circuito com diagrama de blocos interno
Na Figura 6a, VC=V6=V2 , e como inicialmente S=1 e R=0, de acordo com a tabela verdade do FF
| =0 | e Vsaida = VCC. Como o transistor interno esta cortado C começa a se carregar através de RA + RB . | |
Quando VC > VCC/3 (basta que seja alguns mV maior ) então R=S=0 o que mantém o estado do FF interno, isto é , Q=1, saída VCC. Quando porém VC>(2/3).VCC, o FF resetará, isto é, R=1 e S=0 e nesse instante a saída vai a zero, saturando o transistor interno e fazendo C se descarregar através de RB e pelo transistor interno. Quando a tensão em C cair abaixo de VCC/3 , novamente teremos S=1 e R=0 setando o FF e portanto a saída volta para VCC e o transistor corta fazendo o capacitor se carregar por RA + RB e tudo se repete. A Figura 7 mostra o comportamento do circuito do ponto de vista dos gráficos.
Figura 7- Formas de onda no capacitor e na saida do circuito da figura 5
Os tempos alto (TH) e baixo (TL) são calculados por :
TH = 0,69.(RA + RB).C (Equação 1) e TL = 0,69.RB.C (Equação 2)
Observe que o tempo alto é maior que o tempo baixo pois a carga se dá por (RA + RB) e a descarga por RB. Caso se deseje tempos iguais deve-se impor RB muito maior do que RA, sendo que RA deve ter valor de pelo menos 1 k para que o transistor interno não sofra danos.
As expressões de TH e TL podem ser generalizadas por :
TH = 0,69.RCarga.C (Equação 3) e TL = 0,69.RDescarga.C (Equação 4) onde RCarga é a resistência
3. Exercícios Resolvidos
3.1. Para o astável pede-se calcular a freqüência de oscilação e desenhar os gráficos de VC(t) e Vsaida (t).
Figura 8 - Circuito para exercicio resolvido 3.1
Solução: TH=0,69.RCarga.C = 0,69.48K.0,1mF=3,31 ms
TL = 0,69.RDescarga.C =0,69.33K.0,1 mF= 2,27 ms
A Figura 9 mostra as formas de onda no capacitor e na saida do circuito da Figur 8.
Figura 9 - Formas de onda do circuito da Figura 8 - resolvido 3.1
3.2. Para o circuito astável pede-se calcular a freqüência de oscilação e desenhar os gráficos de VC(t) e Vsaida(t)..
Figura 10 - Circuito para exercicio resolvido 3.2
Solução:
RCarga=2k2+1k//33k=3,1k
TH=0,69.3,1k.0,1mF=0,22 ms
RDescarga=33k
TL=0,69.33k.0,1mF= 2,27 ms
O periodo das oscilações vale:
T=0,22ms + 2,27 ms= 2,49 ms
T=0,22ms + 2,27 ms= 2,49 ms
A frequencia de oscilação vale:
Formas de onda
Figura 11 - Formas de onda do circuito da Figura 10
3.3. Para o circuito astável pede-se calcular a freqüência de oscilação e desenhar os gráficos de VC(t) e Vsaida(t)..
Figura 12 - Circuito para exercicio resolvido 3.3
Solução:
RCarga=2k2+33k=35,2 k
TH=0,69.35,2k.0,1mF=2,43 ms
RDescarga=1k//33k= 0,97 k
TL=0,69.0,97k.0,1mF= 0,067 ms
O periodo das oscilações vale:
T=0,067ms + 2,43 ms= 2,49 ms
T=0,067ms + 2,43 ms= 2,49 ms
A frequencia de oscilação vale:
Observe que o periodo é o mesmo nos dois exercicios pois a soma das resistencias na carga com a resistencia na descarga é a mesma.
Figura 13 - Circuito para exercicio resolvido 3.1
Fonte: Multisim V. 14
3.4. Para o circuito astável pede-se calcular a freqüência de oscilação e desenhar os gráficos de VC(t) e Vsaida(t)..
Figura 14 -Circuito para exercicio resolvido 3.4
Solução:
RDescarga= RCarga=10 k logo TL=TH=0,69.10k.0,1mF= 0,69 ms O periodo das oscilações vale portanto T=0,69+0,69=,39 ms. A Figura 15 mostra as formas de onda da tensão no capacitor e na saida.
Figura 15 - Formas de onda do circuito da Figura 14
Fonte: Multisim V. 14
4. Exercicios propostos
4.1. Projetar um astável com 555 que oscile em 5 kHz. Dado: VCC = 12 V
4.2. Projetar um astável que gere uma forma de onda que tenha TH = 1ms e TL = 3ms.
4.3. Projete um pisca pisca que deixe uma lâmpada de 110 V acesa 2s e apagada 4s. Dados: Relê 12V/30mA Vcc =12V
5. Experiência: Astavel com 555
5.1 Abra o arquivo Exp555_01_Astavel e identifique o circuito da Figura 16. Inicie a simulação anotando as formas de onda na saida (pino 3) e no capacitor (pinos 2 e 6). Anote o período das oscilações e os tempos alto, TH, e baixo, TL na tabela 1. Compare com os valores teóricos.
Atenção!! Faça as mudanças que achar necessário, mas não salve com o mesmo nome.
Atenção!! Faça as mudanças que achar necessário, mas não salve com o mesmo nome.
Arquivo Multisim Live
Figura 16 - Circuito Astavel para experiencia
Fonte: Multisim V. 14
Tabela 1 - Valores medidos e calculados - Astave com 555
| Valores calculados | Valores medidos | ||||
| TH(ms) | TL(ms) | T(ms) | TH(ms) | TL(ms) | T(ms) |
5.2. Escreva as suas conclusões.
6 Experiencia: Astavel Assimetrico - TH menor que TL
6.1 Abra o arquivo Exp555_02_Astavel_assimetrico1 e identifique o circuito da Figura 17. Inicie a simulação anotando as formas de onda na saida (pino 3) e no capacitor (pinos 2 e 6). Anote o período das oscilações e os tempos alto, TH, e baixo, TL na tabela 2. Compare com os valores teóricos.
Atenção!! Faça as mudanças que achar necessário, mas não salve com o mesmo nome.
Atenção!! Faça as mudanças que achar necessário, mas não salve com o mesmo nome.
Arquivo Multisim Live
Figura 17 - Astavel com 555 assimetrico para experiencia - TH menor que TL
Tabela 2 - Valores medidos e calculados - Astave com 555
| Valores calculados | Valores medidos | ||||
| TH(ms) | TL(ms) | T(ms) | TH(ms) | TL(ms) | T(ms) |
6.2. Escreva as suas conclusões.
7 Experiencia: Astavel Assimetrico - TH maior que TL
7.1 Abra o arquivo Exp555 Astavel assimetrico 2 e identifique o circuito da Figura 18. Inicie a simulação anotando as formas de onda na saida (pino 3) e no capacitor (pinos 2 e 6). Anote o período das oscilações e os tempos alto, TH, e baixo, TL na tabela 3. Compare com os valores teóricos.
Atenção!! Faça as mudanças que achar necessário, mas não salve com o mesmo nome.
Atenção!! Faça as mudanças que achar necessário, mas não salve com o mesmo nome.
Arquivo Multisim Live
Figura 18 - Astavel com 555 assimetrico para experiencia - TH maior que TL
Tabela 3 - Valores medidos e calculados - Astave com 555
| Valores calculados | Valores medidos | ||||
| TH(ms) | TL(ms) | T(ms) | TH(ms) | TL(ms) | T(ms) |
7.2. Escreva as suas conclusões.
8. Experiencia: Astavel TH igual a TL
8.1. Abra o arquivo Exp555_04_Astavel_TH_gual_TL e identifique o circuito da Figura 19. Inicie a simulação anotando as formas de onda na saida (pino 3) e no capacitor (pinos 2 e 6). Anote o período das oscilações e os tempos alto, TH, e baixo, TL na tabela 4. Compare com os valores teóricos.
Atenção!! Faça as mudanças que achar necessário, mas não salve com o mesmo nome.
Atenção!! Faça as mudanças que achar necessário, mas não salve com o mesmo nome.
Arquivo Multisim Live
Figura 19 - Astavel simetrico para experiencia
Tabela 4 - Valores medidos e calculados - Astave com 555
| Valores calculados | Valores medidos | ||||
| TH(ms) | TL(ms) | T(ms) | TH(ms) | TL(ms) | T(ms) |
8.2. Escreva as suas conclusões.
9. Experiencia: Astavel como sinalizador
9.1. Abra o arquivo Exp555_05_Astavel_como_sinalizador e identifique o circuito da Figura 20. Inicie a simulação verificando o funcionamento do circuito. Anote os tempos que o LED fica aceso e apagado, medido e calculado.
Calculado: Taceso=_________Tapagado=_________
Medido: Taceso=_________Tapagado=_________
Medido: Taceso=_________Tapagado=_________
Arquivo Multisim Live
Figura 20 - Astavel como sinalizador com LED
9.2. Recalcule R1 e R2 de forma que o Taceso=5s e o Tapagado=10s, efetue a troca e inicie a simulação.
9.3. Escreva as suas conclusões.