LABORATORIO DE CIRCUITOS DIGITALES. LABORATORIO N° 12. TEMPORIZADORES 74122-74121-555.1. 1.1 OBJETIVO. Estudiar las propiedades del IC 74122, el cual es un multivibrador Monoestable con reset y entrada de disparo. 1.2 Estudiar las propiedades del multivibrador Monoestable 74121. 1.3 Estudiar las propiedades del temporizador 555. 2. EQUIPOS Y DISPOSITIVOS UTILIZADOS. Demostrador ETS-5000 Osciloscopio dual. IC: 7404; 74121; 74122; 555. Capacitores: 1μF; 10μF; 100μF. Resistores: 470 ; 1K ; 27K ; 1M . 3. DESARROLLO. Aunque la teoría básica de los multivibradores inestable (astable) y Monoestable ha sido estudiada en el laboratorio anterior, el desarrollo de los circuitos integrados temporizadores se ofrece ahora a los diseñadores con bloques de lógica con características mejoradas. Todos estos temporizadores funcionan sobre la base de la carga y descarga de un condensador o Capacitor a través de un resistor, siendo necesario agregar solamente una resistencia y un Capacitor externamente para ajustar el tiempo de operación. Para mayor simplificación algunos IC poseen resistores internos con este propósito. El 74122 (TTL Monoestable). El disparo ocurre a un nivel de voltaje particular. Se puede disponer de la facilidad de efectuar el disparo con frente de subida o con frente de bajada del pulso de disparo. Cuando se está en el estado temporizado, Autor: JOSE TORRES A. LAB DIGITAL 12.doc Página 1 de 13 Una vez que ha ocurrido el disparo. El símbolo lógico para el 74122 está dado en la figura 12.0 + 0. Mientras ocurre la transición del pulso de salida. pueden hacer el período de disparo tan largo como se desee. El ancho del pulso puede ser determinado externamente en cualquier instante por una señal apropiada en la entrada DC. El ancho del pulso está dado por la ecuación: PW = 0. (12.69RXCX. LAB DIGITAL 12. Para capacitores externos de capacidad mayores de 1nF el ancho del pulso de salida (PW) está dado por la Ecuación: PW = 0.32RX CX (1.2) Autor: JOSE TORRES A. evitando un redisparo.doc Página 2 de 13 .1 Figura 12.1) Donde RX en K y C X en pF son el resistor y el capacitor externo. El Multivibrador 74121. El disparo ocurre de la misma manera como en el 74122. un cerrojo interno de realimentación (latch) actúa para inhabilitar el circuito de entrada de disparo.TTL Monoestable.otro pulso de disparo aplicado a la entrada de disparo (Trigger) causará un nuevo disparo del período de retardo y pulsos repetitivos de disparo.7 / RX) nS (12.1 Monoestable 74122. Internamente en el IC se han prefijados dos niveles de voltaje.3 (a) Autor: JOSE TORRES A. pueden soportar valores grandes de resistencias de temporización hasta 2. comparado con 40K de los 74121/22. uno inferior a 1/3 del Vcc y otro superior en 2/3 del Vcc por medio de resistores de 5K . Sin embargo no está sujeto a las limitaciones de voltaje de los circuitos TTL y puede operar hasta 18 voltios de Vcc.2 El temporizador 555. El símbolo lógico para el 74121 se muestra en la figura 12.Donde RX En K y CX en pF.doc Página 3 de 13 . también soportan mayores corrientes de salida.3 (a). Configuración Monoestable Figura 12. Se pueden configurar en operación astable y monoestable. +Vcc 4 2 RL Reset Trigger 555 8 Vcc 7 6 R 3 RL 1 C1 Figura 12.2 11 9 3 4 RX CX RINT 10 CX 6 Q A1 A2 5 -Q B 1 Figura 12. El circuito integrado 555 no es un IC TTL. son el resistor y el capacitor externos. LAB DIGITAL 12.7M . pero está basado en la tecnología de los IC lineales. Un pulso de disparo con flanco negativo se aplica a la entrada del disparo (Trigger). Se utilizan dos resistores RA y RB.Un resistor R y un capacitor C. descargándose luego a través de RB hasta un valor de 1/3 el Vcc donde vuelve y se dispara nuevamente. determinan la temporización. LAB DIGITAL 12.3) +Vcc 4 Reset 8 Vcc 7 RA RL 555 RB 3 6 2 C1 RL 1 Figura 12.693 (RA + RB) * C. El tiempo de descarga será: T2 = 0. PW = 1.5) (12. Modo Astable Figura 12. en segundos.4) Autor: JOSE TORRES A.693(RB)*C en segundos. El capacitor de temporización se carga a través de RA y RB hasta un valor de 2/3 el Vcc. El capacitor se carga a través de R hasta un voltaje de 2/3 el Vcc. El ancho del pulso está dado por la ecuación siguiente.1RC.3 (b).3 (b) En el modo astable el circuito sé autodispara. descargándose posteriormente. T1 = 0. S (12. El tiempo de carga T1 (salida alto) está dado por la ecuación siguiente donde RB está en Ohmio y C en Faradio. donde R está en ohmio y C en Faradio.doc Página 4 de 13 . (12. 7) (12.6) En algunos libros el ciclo de trabajo.El total del tiempo para un ciclo esta dado por: T = T1 + T2 = 0.693(RA + 2RB)*C en Segundos.3 C. El ciclo de trabajo (Duty Cycle): D = Tiempo en bajo / Tiempo total = T2 / T1+T2 = RB / 2RB+RA (12. con el ánodo hacia RA.8) (12. de tal manera que si RA = RB el tiempo en bajo será igual al tiempo en alto. Autor: JOSE TORRES A. Como no es posible lograr un ciclo de trabajo del 50% es decir tiempos iguales con la configuración anterior. LAB DIGITAL 12. este se puede obtener colocando un diodo en paralelo con RB.doc Página 5 de 13 . se define como: El tiempo en alto/ tiempo total. Vea figura 12. +Vcc 555 R1 1 Gnd 2 Trg Vcc 8 Dis 7 Thr 6 Ct1 5 RA 3 Out RL RB D1 D2 CT 4 Rst C1 Figura 12.3 (C). La frecuencia: F = 1/T en Hzt. de manera que el Osciloscopio muestre el ancho del pulso (PW) en la mitad de la pantalla.1.1.1. comenzando en la parte izquierda de la pantalla. +5V RX 13 A1 A2 B1 CD 1 2 Cx 11 Cx Q 74122 A1 A2 Rx Cx 8 3 0/5V B1 B2 CD -Q 6 4 10kHz 5 Vcc=+5V al pin 14 0(Tierra) al pin 7 RX = 27K .1. B1 y CD a +5V. LAB DIGITAL 12.4 3. 3. Figura 12.4. Esto se hace avanzando el control de nivel hasta que el pulso de salida se muestre de la forma indicada anteriormente. Desconecte el generador y conecte uno de los interruptores de pulso manual al Disparador (Pin 4) del 74122.4 Mida el ancho del pulso con precisión. 3. Autor: JOSE TORRES A. PW = _______________.1 MULTIVIBRADOR MONOESTABLE 74122. CX = 1μF. utilizando el control de nivel del Osciloscopio para observar en la pantalla cada pulso en la misma posición.doc Página 6 de 13 .1 Calcule el ancho del pulso. 3.2 Utilizando la ecuación 12.3 Coloque la rata de barrido horizontal del Osciloscopio. NOTA: Los interruptores A1 y A2 se llevan a cero.1 Arme el circuito de la figura 12.3. Anote el ancho del pulso. 1. _________________________________________________________ _________________________________________________________ 3. Observe el efecto y anótelo. Lleve el interruptor B1 a 0 Voltio. Observe el efecto y anótelo.3. _________________________________________________________ _________________________________________________________ 3. Dibuje la forma de onda de salida Q en la figura 12. Coloque el control de acoplamiento del Osciloscopio (Coupling) en AUTO.7 Reduzca la frecuencia del generador. Conecte A1 a +5V.1.5 3. 3.6 Reduzca la frecuencia del generador hasta que la salida Q comience justamente en 0 Voltios.5 Ajuste el barrido horizontal de manera que el pulso de muestre en el ancho de una división horizontal. Observe el efecto y anótelo.8 Retorne el interruptor CD a +5V.1.1.doc Página 7 de 13 . LAB DIGITAL 12. Anote la frecuencia a la que esto ocurre. _________________________________________________________ _________________________________________________________ Autor: JOSE TORRES A.9 Retorne B1 a +5V. _________________________________________________________ _________________________________________________________ 3. Observe el efecto y anótelo. F = ________________. hasta que la salida Q sea aproximadamente una onda cuadrada y lleve el interruptor CD a 0 Voltios.10 El interruptor A2 a +5V.1.1. Cambie el Interruptor de pulso manual por el generador ajustado a una frecuencia de 10KHzt.5 Figura 12. Desconecte el generador y conecte uno de los interruptores de pulso manual.1 Alambre el circuito de la figura 12. Dibuje la forma de onda de salida (Q) en la figura 12. CX = 1μF Figura 12.2.3. PW =________________ 3.7 Autor: JOSE TORRES A. ajustado a una frecuencia de 10KHzt.2 Usando la ecuación 12.3 Ajuste el barrido del Osciloscopio para que la pantalla muestre el PW en un ancho de la mitad de la pantalla. Lleve el control de disparo del Osciloscopio a AUTO.4 Ajuste el barrido para que el pulso mostrado tenga un ancho de una división de la pantalla.6 +5V RX 11 Cx 10 Cx Q 74121 3 4 A1 A2 Rx Cx 6 0/5V 5 B -Q 1 10kHz Vcc=+5V al pin 14 0(Tierra) al pin 7 RX = 27K .2.2 MULTIVIBRADOR MONOESTABLE 74121.2. 3.doc Página 8 de 13 . LAB DIGITAL 12. 3.2 calcule el ancho del pulso PW. mida el ancho del pulso (PW) de la misma forma que en el paso anterior.6 3. Anótelo. Cambie el interruptor de pulso por el generador.2. R2 = 470 . 3.5 Cambie el condensador CX a 10μF e igual que en los pasos anteriores mida el ancho del pulso.3.1 Alambre el circuito de la figura 12.7 3.3.2.Figura 12. PW = ____________ 3.doc Página 9 de 13 . TEMPORIZADOR 555 MONOESTABLE. Figura 12. PW = ____________ 3. R3 = 27K .8 Autor: JOSE TORRES A.8 R1 = 1K . LAB DIGITAL 12.6 Cambie el condensador CX a 100μF y mida el ancho del pulso.2. C1 = 1μf. 3. mida el ancho del pulso usando el tiempo en que el led está encendido. 3.3. LAB DIGITAL 12.doc Página 10 de 13 .9 PW = ________________ RL C1 Figura 12. anótelo y dibuje la forma de onda en la figura 12.3. 3.1.9 3.2 Siguiendo el procedimiento del paso 3. PW = ---------------------------- 3.9. anótelo.4.2 calcule y mida el ancho del pulso en RL.10 Autor: JOSE TORRES A.3 Conecte el Osciloscopio a través de C1 y dibuje la forma de onda en la figura 12. Use sincronismo externo en la salida del pin 3 del 555.4 Cambie R3 por una resistencia de 1M y C1 por un condensador de 10μF.4 TEMPORIZADOR 555 INESTABLE (ASTABLE).1 Alambre el circuito de la figura 12.3. 11.10 3.2 Dibuje las formas de ondas a través de RL y C en la figura 12.doc Página 11 de 13 .+5V Vcc RL 4 RESET 2 Trigger 8 Vcc 7 RA 3 RL 555 GND 1 6 RB C RL = 1K . LAB DIGITAL 12.4. Se deben indicar los tiempos y los nivele de Voltaje.11 Autor: JOSE TORRES A. RL C Figura 12. RB = 10K . Figura 12. C = 1μf. RA = 27K . 2R con respecto a las diferencias de los resultados calculados y medidos.1 Complete las tablas siguientes: Circuitos monoestable Tabla 12. RESULTADOS.1.2 3.doc Página 12 de 13 .2 3.4.1.5 3. CONCLUSIONES.2. 4. LAB DIGITAL 12.2.5 y 3.3.6 3. 5.6 y diga cúal es la relación entre la frecuencia a la cual hay una sección de cero voltios y el ancho del pulso.1. Autor: JOSE TORRES A.2R 5.2R PASO 3. 5.1R y la tabla 12.2 Analice los resultados de las ondas en los pasos 3.1R Tiempo Tiempo Calculad o Tiempo Medido Diferencia Porcentua l T (Bajo) T (Alto) T F D Tabla 12.1R Circuito inestable Tabla 12.2 3.2.1 Analice los resultados de la tabla 12.34 IC 74122 74121 74121 74121 555 555 RX 27K 27K 27k 27k 27k 1M CX 1uF 1uF 10uF 100uF 1uF 10uF PW PW Calculado Medido % Tabla 12. Edit.5.4 6. Teoría Digital y Experimentos Usando Circuitos Digitales. Autor: JOSE TORRES A. Explique las diferencias.1. 5. sugiera una aplicación para estas entradas.1.3 Compare los patrones de onda con una entrada de 10KHzt del generador de pulso a la entrada del 74122 paso 3. BIBLIOGRAFIA. Basado en el diagrama lógico del 74122 de la figura 12. LAB DIGITAL 12. Prentice.3.9.2.doc Página 13 de 13 .Hall.5 y el 74121 paso 3. inc. B1 y CD.7 a 3. explique la operación de las entradas A1. A2.1 y sus datos experimentales en los pasos 3. MORRIS E.1. LEVINE.