Introducción:
Un astable es un circuito capaz de generar una señal cuadrada. Se lo utiliza en muchísimas aplicaciones digitales como relojes y generadores de pulsos.
Un monoestable, a diferencia del anterior, posee una entrada denominada de disparo o trigger. Al recibir una señal por esa entrada (señal excitadora) realiza una secuencia que consiste en cambiar de estado su salida por un tiempo determinado normalmente por un circuito RC. Al finalizar ese tiempo vuelve a su estado de reposo original.
El astable como el monoestable, dejan de ser sistemas combinacionales donde las salidas eran función exclusiva del valor de sus entradas en un momento dado, sin que intervengan en ningún caso, estados anteriores de las entradas o de las salidas. Ahora, tanto el astable como el monoestable, son clasificados como circuitos secuenciales donde los valores de las salidas, en un momento dado, dependen del estado anterior de las mismas o bien de su estado interno.
Antiguamente estos circuitos se los construia en base a transistores realimentados, más tarde con compuertas. Desde hace ya muchos años disponemos del 555, un circuito integrado (que no es el único, pero es quizás el más difundido) que según como se lo conecte se lo puede hacer funcionar de distintas maneras (de ahi su versatilidad) y entre todas ellas como astable y como monoestable.
La presición de la señal cuadrada que genera (estabilidad de frecuencia), en el caso del astable, así como la repetitibilidad de la duración en el tiempo del pulso de salida depende en gran medida de componentes pasivos resistores y capacitores (su carga y descarga). Estos componentes tienen siempre tolerancias en su fabricación por ello, en muchos casos, nos obliga a colocar un preset para ajuste de los tiempos. Hoy día se prefiere prescindir de este tipo de ajustes que complican la puesta en marcha de cualquier dispositivo. Si bien económicamente no conviene en esta actividad veremos también, cómo usando un pequeño microcontrolador podemos realizar las mismas funciones. Haremos funcionar al microcontrolador como astable y también como monoestable, sin necesidad de acudir a componentes pasivos RC que son pasibles de variar con el tiempo y con la temperatura. La diferencia fundamental ahora es que su funcionamiento dependerá exclusivamente del programa almacenado dentro de su memoria.
Parte A
Circuito Astable
1) Dibujar en PROTEUS el circuito del astable con 555. (Vcc = 5V)
Añadimos un voltimetro para saber cuando estaba funcionando la fuente y para corroborar que el valor de tension sea el adecuado para el funcionamiento del dispositivo.
2) Verificar su correcto funcionamiento corriendo la simulación. Medir con el osciloscopio virtual el tiempo de estado en alto y el tiempo de estado en bajo, el período, su frecuencia y la tensión de salida máxima y mínima. Calcular el ciclo de trabajo expresándolo porcentualmente. Asimismo capturar y mostrar las formas de onda de carga y descarga del capacitor responsable de la temporización, relacionándolas con el cambio de estado de la salida.
Probar que sucede a la salida cuando se pone a masa el pin de RESET.
Midiendo con el osciloscopio virtual pudimos determinar que el tiempo de estado en alto y en bajo era 0.73 y 0.27 segundos respectivamente, medimos una frecuencia de 991 HZ el periodo nos dio 0.001. La tension maxima fue de 5V y la minima de 0V.
Al conectar el pin de reset a masa, lo que podemos observar es que el microcontrolador se resetea de manera constante.
3) Calcular los valores necesarios de resistores y capacitores, para cambiar al circuito astable anterior, su frecuencia de oscilación, llevándola a 40 KHz, usando para ello fórmulas y tablas. El ciclo de trabajo queda a elección del grupo. Antes de proceder al armado simular y verificar su correcto funcionamiento.
Al medir con esta configuracion los resultados nos proporcionan la siguiente tabla
Real Virtual
Tiempo en alto 12.2 uS 15,36 uS.Tiempo en bajo 6.60 uS 9.32uS
Frecuencia 53 k hz 40Khz
Periodo 18.8 uS 25uS
V max 4.4 v 5V
V min 0 v 0V
Las resistencias son de 1,2k y los capacitores de 10 nF.
6) Medir y registrar los valores de resistores y capacitores usados para la temporización del circuito con el puente RLC digital de banco.
paralelo
40khz
C1: 10.007 nf
2.745k ohm
C2: 7.675 nf
8.046 k ohm
R1: 1189.3 ohm
Q:.0003
C: - . 00097 nf
R2: 1.188k ohm
Q: .0004
C: - . 00156nf
7) Realizar las mismas mediciones efectuadas en el punto 2 y agregar al cuadro solicitado anteriormente la medición del valor medio de la tensión de salida.
Tiempo de estado en alto 12.2 uS
Tiempo de estado en bajo 6.60 uS
Frecuencia 53 Khz
Periodo 18.8 uS
V max 4.4V
V min 0V
8)Ordenar toda la información y explicar todos los pasos realizados para comprender el funcionamiento del circuito.
Podria decir que, este circuito que se encarga de crear una señal cuadrada, cuando esta en alto, dura un tiempo de 12.2uS y cuando esta en bajo 6.6uS, un poco mas que la mitad, repite este periodo cada 18.8 uS.
Estos dos estados, alto y bajo, son "cuasi estables" y la señal va de uno a otro permaneciendo en ellos el tiempo medido anteriormente.
9) Diseñar (NO HACER) una placa impresa de no más de 30 mm x 30 mm (0,09 dm2) para el astable con 555. Usar molex para todos los conectores.
Lado cobre:
[segundos]
[segundos]
