INTRODUÇÃO AO ESTUDO DO CIRCUITO INTEGRADO 555


Instituto de Ensino Superior Senador Fláquer

Curso de Tecnologia

Modalidade Técnicas Digitais

Coord. Prof. Leonardo Romano

Coord. Prof. Francisco Gabriel Capuano

Prof. Vlamir Belfante


Circuitos II

 

 

 

 

 

 

 

Circuitos II - Aula 01

 

 

I - O Transistor como chave

 

No ciclo anterior você estudou os princípios físicos dos transistores e a sua polarização. Você também já sabe que existem três configurações básicas que o transistor pode atuar e conhece suas características.

O transistor pode trabalhar de dois modos diferentes, como amplificador e como chave. Quando o transistor presta serviços como amplificador, dizemos que ele está na região ativa, da curva de coletor. Neste ciclo vamos nos deter ao estudo do transistor como chave.

fig. 01

 

 

Quando o transistor trabalha no modo chave, ele pode operar como uma chave fechada e como uma chave aberta, sendo assim, utilizamos a seguinte denominação, respectivamente, saturação e corte.

Na figura 01 podemos ver um transistor que opera com chave e sua curva de coletor.

Já na figura 02 podemos ver a curva característica de coletor desse transistor e sua reta de carga .

No circuito temos duas malhas, a da esquerda onde existe o resistor de base e a da direita, com o resistor de coletor.

Pela análise de circuitos podemos verificar que temos nesta malha, Vbe,Vce e Vcc. Obtemos a equação abaixo:

 

Vcc = Rc.Ic + Vce.

 

Para desenharmos a reta de carga na curva de coletor, necessitamos de dois pontos, no mínimo. ( Tente desenhar com apenas um ponto!?). O primeiro ponto, na abcissa, fazemos com que IC=0, na equação acima, e obtemos Vce=Vcc . O transistor está operando na região de corte. Para acharmos o segundo ponto, fazemos Vce = 0 na equação e obtemos Ic = Vcc/Rc . Esse é o ponto do eixo da ordenada. Dessa maneira fazemos com que o transistor opere na região de saturação.

Na união dos dois pontos conseguimos a reta de carga. Obtemos também o ponto quiescente, o ponto de operação do transistor.

Do circuito da figura 01, podemos obter a seguinte equação :

VBB =RB . IB +VBE ou IB =(VBB - VBE ) / RB , se admitirmos:

 

 

 

* exemplos com o professor em sala de aula.

 

 

 

 

 

 

 

Circuitos II - aula 02 - Laboratório

 

Nome: rgm: data:

 

Objetivos: - Constatar o funcionamento do multivibrador monoestável.

-Comparar a teoria com a prática relativo à monitoração do tempo de funcionamento (estado instável) do circuito.

-Avaliar a praticidade dos alunos no manuseio do material utilizado na experiência.

 

Parte Prática:

  1. Monte o circuito abaixo: *

* Será passado no laboratório.

 

 

 

 

  1. Calcule Ts, onde Ts = 0,69RC.
  2.  

  3. Meça Ts com um relógio ou cronômetro.

 

  1. Comente as possíveis diferenças do tempo calculado com o tempo medido.

 

  1. O que acontece com o led1 quando o circuito retorna ao estado estável? Justifique.

 

  1. Faça a alteração:

 

 

  1. Qual é a diferença de funcionamento em relação do ítem 5.

 

  1. Faça a alteração:

 

  1. Explique o que aconteceu.

 

  1. Fale de algumas aplicações para esse tipo de circuitoe faça a sua conclusão.

Obs. Entregar na próxima aula todos os ítens respondidos.

 

 

 

 

Circuitos II - Aula 03

 

Multivibrador astável:

 

O multivibrador astável nada mais é do que que a junção de dois circuitos monoestáveis, conforme visto na aula anterior. Seu funcionamento é automático, ou seja., não depende de pulso externo.

Para analisarmos o circuito partimos do pressuposto de que o TR1 ( transistor à esquerda do desenho) está cortado e o TR2 saturado. Entenda que essa é apenas uma suposição, uma vez que poderiam inicialmente estarem em situação contrária.

 

O circuito se comportaria assim:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Circuitos II - Aula 4 - Laboratório: Multivibrador Astável

  1. Para o circuito, calcule o tempo que cada led fica aceso e apagado.
  2. T = 0,69RC

  3. Agora monte o circuito e meça os tempos que cada led fica aceso e apagado.
  4. Comente à que se deve as possíveis diferenças dos tempos calculados em comparação com os tempos medidos.
  5. Altere o capacitor da Segunda célula para 470uF .
  6. Repita o ítem 2 e faça um comentário a respeito dos valores obtidos.
  7. Retire os leds do circuito, insira um jump no lugar desses leds e modifique os capacitores para 0.1uF.
  8. Repita o ítem 2, meça as formas de ondas pedidas abaixo e indique os níveis de amplitude e tempo para cada período.
  9. Obs. Formas de onda para: VCE1, VCE2, VBE1, VBE2, VC1.

  10. Troque RC1 por 10K. O que modifica? Justifique.
  11. Faça a seguinte modificação:
  12. Indique o que modificou?
  13.  

  14. Ainda para o circuito do ítem 1, trocando-se os capacitores para 10 KpF e 20 KpF, respectivamente para Tr1 e Tr2, desenhe as formas de onda para VCE1(t), VCE2(t), VBE1(t) e VBE2(t).
  15. Modifique o circuito para o ítem 11, observe as formas de onda e meça os tempos.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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Circuitos II - Aula 5

Resolução do exercício da aula 4. ( temporizador).

1-Projetar um temporizador que ligue uma lâmpada durante 5min. Dados Vcc=12V, relé: 12V/35mA, Tr's:Bmín=100 e C=<2200uF.

 

Estado instável.

Ib1 >= 35mA/100 = 0,35mA.

Ib1 >= 0,35mA = 12V/RC2+RB

RC2 + RB <= 12V/0,35mA = 34K ohm.

................................................................................

Ts = 300s = 0,69RC ... RC= 434,7s.

R = 434,7/2,2m = 217K = 220Kohm.

Adotando RC2=1K (poderia ser outro valor, para esse transistor), teremos IC2 = 12mA.

Logo: Se RC2=1K e RB+RC2 =< 34K, RB= 33K ohm.

Ou:

IB1 = Vcc/RC2+RB RC2+RB/Vcc = 1/IB1

RC2 + RB = Vcc/IB1 RB = (Vcc/IB1) - RC2

TB = (12/0,35m) - 1K RB = 34K - 1K = 33K ohm.


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Aula 06 - O Circuito Integrado 5.5.5.

Diagrama em blocos:

 

 

 

 

A pastilha do circuito integrado 555 contém tr6es resistores de 5K ohm, daí o seu nome, um par de comparadores, um flip flop RS, um transistor e um inversor, basicamente.

 

 

 

 

 

A Pinagem do 5.5.5.

 

 

Como nos outros tipos de circuitos integrados, a pinagem do 555 também é contada no sentido anti-horário.

 

 

 

 

 

Assim teremos:

 

 

 

 

 

 

 

Comparadores:

 

 

Acima aparece o símbolo básico de um comparador. É um amplificador operacional. Podemos nomear seus terminais, assim:

Façamos a seguinte analogia:

Se V+ > V- => Vs= 1

Se V+< V- => Vs = 0

 

 

Flip Flop RS

R

S

Q

Q-

0

0

Qn

Qn-

0

1

1

0

1

0

0

1

1

1

?

?

Buffer de Saída

Tem por função dar ao circuito integrado a capacidade de corrente para alimentar cargas externas. No nosso caso é de aproximadamente 200mA.

Os circuitos integrados MOS possuem uma impedância de saída maior que os do tipo TTL. Os do tipo TTL possuem impedância da ordem de 1M ohm ( resistores de temporização).

A alimentação desse circuito integrado poderá variar de 5 a 18 V.

 

Divisor de tensão

É a base de funcionamento do 555.

Comentário de polarização/ analogia do circuito em sala de aula.

Circuito de Reset

O circuito de reset do 555 funciona quando for aplicado nível baixo no pino 4. Normalmente, quando não for usada essa função, o pino é ligado à +Vcc.

 

 

 

No ponto de reset, existe um inversor, uma bolinha, indicando que alí funciona com nível baixo.

 

Considerações:

Veremos a seguir o circuito integrado 555 polarizado para trabalhar na configuração monoestável. O pino 5 é desacoplado para terra através de um capacitor, indicado pelo fabricante. Para se evitar que seja feito reset acidentalmente, através de ruído externo, o pino 4 é ligado à +Vcc.

 

Configuração Monoestável

 

 

 

Disposição do Circuito Interno para Análise:

 

 

Para que possamos analisar o circuito internamente, passamos a observar o circuito abaixo:

 

 

 

No estado estável, com C descarregado Vc=0 = Vth => R=0 e como Vth=Vcc => S=0.

R=S=0 - mantém o estado anterior ( Q- = 1, saída = 0).

Aplicando um pulso negativo na entrada trigger ( basta fazer Vtg < Vcc/3), teremos S=1 e R=0 => Q=1 e Q-=0, ( saída = Vcc), cortando o transistor.

A partir desse instante C começa a se carregar atrvés de R. Quando Vc = Vth > 2/3 Vcc, teremos R=1 e S=0 => Q=0 e Q-=1 ( saída = 0). O transistor satura, descarregando bruscamente C através de uma resistência baixa.

Quando Vth = Vc < 2/3 Vcc => R=0 e S=0, mantendo o estado anterior.

Só haverá mudança novamente quando houver outro pulso de trigger.

 

Cont.

 

 

 

 

 

 

 

 

O Integrado 555 na configuração Monoestável

 

 

 

Circuitos II -9a aula

 

 

 

01 - Introdução à 9a aula

 

Na aula anterior pudemos comprovar o funcionamento e o desempenho do C.I. 555 na configuração monoestável. Agora veremos com esse integrado se comporta na função de multivibrador astável.

Òbserve abaixo o seu circuito. Lembre-se que, dependendo do autor do projeto, o desenho pode se apresentar de diferentes formas. O que importa é a maneira de ligação dos componentes externos. É isso que diferencia uma configuração da outra.

02 - Configuração física do 555 como astável

03 - Disposição Interna

04 - Formas de Onda

Forma de onda no Capacitor:

 

 

 


 

 

 

Forma de onda na saída:

 

 

 


 

 

 

T = th +tl

Onde:

th = 0,69 (RA+RB).C

e

tl = 0,69.RB.C

 

e, se: RB >>> RA => th=tl = 0,69.RB.C

Ex. Desenhe as formas de onda em C e na saída.

RA= 10K, RB=33K, C=0.1uF.

+ célula 2k2 e diodo em paralelo com RB (ânodo, pino 7).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ex. Idem, com célula invertida.

 

 

 

 

 

05 - Disparador Schmitt

Para facilitar a análise do circuito, podemos inserir uma forma de onda senoidal na entrada do circuito. Assim teremos:

Ve = V sen wt(v). e, se adotarmos 2V de tensão alternada, teremos:

 

Ve = 2 sen wt(v)

 

- Supondo que a fonte de alimentação do circuito seja de 5Vcc, teremos a seguinte situação:

 

 

Então, com Ve=0 , VA= 2,5V, onde VA= ponto central do divisor de tensão.

 

 

06 - Formas de onda

VA

 

 

 


Vs

 


Ex. Desenhe Vc(t) e Vo(t) com o cursor do potenciômetro:

 

 

  1. Todo à esquerda
  2. Todo à direita
  3. No centro

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ex. Desenhe as formas de onda nos pontos A e B.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VC

 

 

 


 

 

 

 

Vs

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Circuitos II - Aula 10

Laboratório:

  1. Monte o circuito abaixo:

 

 

 

  1. Calcule o período de funcionamento do astável em questão.
  2.  

  3. Meça o tempo com um relógio.

 

2) Faça a seguinte alteração:

 

 

 

 

 

3) Monte o seguinte circuito:

 

  1. Descreva o circuito
  2. Calcule os tempos em que o led fica aceso e apagado
  3. Desenhe as formas de onda do circuito.

 

4) Entrega de atividades:

  1. Descrição do funcionamento do diagrama em blocos do 555 funcionando como astável.
  2. 3 circuitos mono com descrição, formas de onda e comentários
  3. Idem, para astável.
  4. Exercício da célula (diodo e resistor) da aula passada.

Obs. Individual, como nome e rgm.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Circuitos II - Aula 11

 

 

Exercícios:

Orientações:

1- Os exercícios deverão ser entregues impreterivelmente na próxima aula.

2 - Se a entrega da bateria de exercícios for nesta aula vale de 0 a 10 pontos. Se na posterior, vale de 0 a 7.

3 - Os exercícios podem ser feitos em dupla para efeito de solução, mas a entrega deve ser em impresso padronizado ( igual a esse), individual.

4- As formas de onda devem ser sincronizadas. ( entrada/saída). Os cálculos devem constar na folha. Evite rasuras ( -2 pontos).

 

 

 

 

1) Desenhe as formas de onda no circuito a seguir. No capacitor e na saída:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2) Desenhe as formas de onda nos pontos "A" "B":

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3) Idem para o circuito abaixo:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4) Indique os níveis de amplitude e os períodos para os pontos A,

B, C e D do esquema a seguir:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5) Desenhe as formas de onda nos pontos F e G.

 

 

 

 

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