MONOESTAVEL, Notas de estudo de Engenharia Elétrica

Baixe MONOESTAVEL e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Elétrica, somente na Docsity! MONOESTÁVEL 1) OBJETIVO: Estudo do multivibrador monoestável através de sua estrutura interna e aplicações típicas do Circuito Integrado 555. 2) ESTRUTURA INTERNA: O circuito do temporizador 555 poderá conter mais de 20 transistores, 15 resistores e 2 diodos, dependendo do fabricante. Para facilitar o entendimento do circuito agrupamos os componentes em blocos representativos. Desta forma o diagrama de blocos do CI 555 fica: Encapsulamento de 8 pinos do CI 555: Vamos analisar os blocos internos separadamente: a) Resistores em série: b) Transistor como chave: c) Circuito comparador: d) Flip-Flop RS: A tabela-verdade mostra que conforme os valores colocados nas entradas do biestável RS temos condições de saídas diferentes. 3) FUNCIONAMENTO: O circuito monoestável é aquele que tem um estado estável. Ele pode permanecer neste estado eternamente. Se houver um disparo, o circuito passa do estado estável para um estado instável onde permanece por um intervalo de tempo T, ao final do qual retorna ao estado estável e ali permanece até que seja novamente disparado. Verifique as formas de onda obtidas sobre o pino 2 (Ve), na saída (Vs) e sobre o capacitor (Vc). O período T pode ser calculado pelo tempo necessário para que a tensão no capacitor Vc vá de zero à 2/3 de Vcc. O funcionamento do CI 555 na configuração monoestável será explicado a seguir, porém deve ser entendido acompanhando o texto e a figura de blocos do CI 555 na próxima página. Inicialmente o circuito está no estado estável onde Vs= 0 (tensão na saída). Se na saída temos Vs= 0, então Q\= 1 e o transistor está saturado. Nestas condições o POSTILA DE SISTEMAS DIGITAIS PROF. JADIR ALBINO PAGE 1 capacitor está necessariamente descarregado e o potencial na entrada limiar será aproximadamente zero. Com o limiar em zero (pino 6), o comparador 1 fornecerá saída igual a zero, pois a outra entrada (-) está em 2/3 de Vcc. Inicialmente vamos considerar que a tensão de entrada Ve (disparo) está em Vcc (NL1), logo o comparador 2 também fornecerá saída igual a zero. O biestável RS estará com R= 0 e S= 0 mantendo a condição de Q\=1 e Q= 0. Como podemos ver o circuito está estável e permanecerá assim indefinidamente, caso não ocorra o disparo através do pino 2. A aplicação da tensão no pino 5 (tensão de controle) pode variar o intervalo de temporização, portanto se este pino não for utilizado, deve-se digá-lo no terra através de um capacitor de 0,01 F 0 6 DF (conforme aconselhado no manual do CI 555), para impedir que ruídos de alta frequência altere a largura do pulso calculado. Para tirarmos o circuito da posição estável (saída= 0), basta termos na entrada de disparo (pino 2) um pulso negativo (ou seja: ir de Vcc para 0). Se Ve=0 o comparador 2 apresentará saída= NL1. Nesse instante o biestável apresenta na entrada R= 0 e S= 1, portando as suas saídas vão para Q\= 0 e Q= 1. O transistor passará da saturação para o corte e a tensão na saída vai a Vs= NL1 (ou seja, próximo de Vcc). Voltando o pino 2 (entrada) novamente para Vcc o comparador 2 apresentará saída igual a NL0, o que no entanto não altera a saída do biestável, pois sua entrada fica com R= 0 e S= 0. Assim, o transistor continua cortado e a corrente que vem do Vcc e passa por R não poderá mais atingir o terra através deste transistor, e passará a fazê-lo através do capacitor C. É importante observarmos que a impedância de entrada dos comparadores é muito elevada (Mega Ohms) e a corrente através deles é desprezível, e é por esse motivo que a corrente se dirige ao capacitor e não ao comparador 2. A tensão Vc no capacitor vai se elevando, e ao atingir um valor pouco superior a 2/3 de Vcc, faz com que o comparador 1 tenha saída em NL1 e portanto o biestável fica com R= 1 e S= 0. Assim, as saídas do biestável RS voltam ao estado estável, ou seja: Q\= 1 e Q= 0 e dessa maneira o transistor volta a saturar, descarregando a carga do capacitor quase que instantâneamente enquanto que a saída (pino 3) fica em NL0 (estado estável). O sistema permanecerá nesta condição até que outro pulso negativo provocado dispare o sistema novamente. O tempo em que o sistema permanece no estado instável (saída= NL1) é, o tempo necessário para que o capacitor se carregue de zero à 2/3 de Vcc. Vamos obter agora a fórmula que nos dá o tempo de carga do capacitor C; ou seja, o tempo T. Pela equação de carga num circuito RC aprendido em Circuitos Elétricos, temos que: Vc(t)= (tensão inicial) + (degrau de tensão máximo).(1 - e-t/F 0 7 4) onde: F 0 7 4= R.C POSTILA DE SISTEMAS DIGITAIS PROF. JADIR ALBINO PAGE 1 Monte o multivibrador monoestável com os componentes obtidos no item anterior. Dispare o monoestável através de um gerador de onda quadrada e um diferenciador na entrada. Anote abaixo as formas de onda obtidas no osciloscópio nos seguintes lugares: Ve, V2, Vc e Vs. Preencher o diagrama de tempos abaixo com sincronismo. Adote uma frequência no gerador de áudio (que seja compatível). Experiência Monoestável NÚMEROS NOME DOS ALUNOS DO GRUPO 1a.parte Projete um multivibrador monoestável de período T= 5s. Adote C= 10 F 06 DF. Monte o circuito e verifique a saída do CI 555 através de um led. Observação: não se esqueça de introduzir o circuito diferenciador na entrada do monoestável (pino 2). CÁLCULOS 2a.parte Projete um multivibrador monoestável de período T= 500 F 06 Ds. Adote C com o valor fornecido pelo professor. Após terminar o cálculo teórico, aproxime os valores obtidos por valores comerciais disponíveis no material recebido. Recalcule T com os valores da resistência e capacitor que serão efetivamente utilizados. CÁLCULOS POSTILA DE SISTEMAS DIGITAIS PROF. JADIR ALBINO PAGE 1 R(comercial)= C(adotado)= T(recalculado)= Monte o multivibrador monoestável com os componentes obtidos no item anterior. Dispare o monoestável através de um gerador de onda quadrada e um diferenciador na entrada. Anote abaixo as formas de onda obtidas no osciloscópio nos seguintes lugares: Ve, V2, Vc e Vs. Preencher o diagrama de tempos abaixo com sincronismo. Adote uma frequência no gerador de áudio (que seja compatível). POSTILA DE SISTEMAS DIGITAIS PROF. JADIR ALBINO PAGE 1