Circuito Integrado 555: Funcionamiento y Configuraciones

El CI 555 es un dispositivo que se utiliza para la generación de pulsos en configuración astable o monoestable. Internamente consta de 23 transistores, 2 diodos y 12 resistencias. Opera con tensiones de alimentación de entre 4,5 y 18 V y puede manejar cargas de hasta 200 mA.

Bloques Funcionales Internos del CI 555

El CI 555 está compuesto por varios bloques funcionales clave:

• Dos comparadores de tensión:
  • Comparador de umbral
  • Comparador de disparo
• Divisor de tensión: Consiste en 3 resistencias de 5kΩ conectadas en serie directamente al voltaje de alimentación del chip, el cual quedará entonces "dividido" en tres partes. De este divisor de tensión se obtienen los voltajes de referencia para cada uno de los comparadores de tensión. El comparador de umbral establecerá como voltaje de referencia en sus entradas inversoras 2/3 de Vcc y el comparador de disparo establecerá en su entrada no inversora un voltaje de referencia de 1/3 de Vcc.
• Un transistor: Se utiliza como interruptor controlado digitalmente. Ante un nivel lógico 1 en el terminal de la base, entra en saturación y conduce. Si la base toma nivel lógico 0, entra en corte e interrumpe la conducción.

Modo Monoestable del CI 555

En la configuración monoestable, el circuito formado por las resistencias R1 y R2, el capacitor C1 y el pulsador S1 controla el voltaje de entrada aplicado a cada comparador, estableciendo el momento de disparo y la duración del pulso de salida.

Con el pulsador abierto, la salida del comparador U2 es 0 y la salida del comparador U1 es 0. Esto coloca al flip-flop en su modo reset (Q=0; Q(negada)=1), la salida del circuito es 0, y el transistor se encuentra en saturación, cortocircuitando el capacitor y manteniéndolo descargado. Esto hace también que ingrese un 0 a la entrada no inversora de U1, su salida se hace 0 y el flip-flop queda en modo estable o memoria.

Cuando se pulsa momentáneamente S1, la entrada inversora de U2 recibe un 0, esto coloca al flip-flop en modo set (Q=1; Q(negada)=0). Al soltar el pulsador, el flip-flop no vuelve a su estado estable, sino que se mantiene en el estado set. El 0 en Q(negada) abre el transistor, lo que permite que el capacitor se empiece a cargar a través de R1. Cuando la tensión entre placas del capacitor sea ligeramente superior a 2/3 de Vcc, la salida de U1 se hace 1, el flip-flop vuelve al estado reset, la salida se hace 0 y el circuito retorna a su estado estable.

Modo Astable del CI 555

En la configuración astable, el circuito formado por R1, R2 y C1 controla el voltaje de entrada de los comparadores. Al conectar la alimentación, el capacitor completamente descargado impone un 0 en la entrada no inversora de U1 y en la entrada inversora de U2. Esto coloca al flip-flop en su estado set, la salida del circuito se hace 1, el transistor está en corte y el capacitor comienza a cargarse a través de R1 y R2.

La carga evoluciona hasta que la tensión entre placas del capacitor supere brevemente los 2/3 de Vcc. Cuando esto ocurre, el flip-flop se colocará en modo reset, la salida del circuito se hace 0, el transistor se cierra y el capacitor comienza a descargarse a través de R2. Cuando el voltaje entre placas del capacitor cae por debajo de 1/3 de Vcc, el comparador U2 aplica un 1 a la entrada S del flip-flop y el comparador U1 le aplica un 0 a la entrada R, la salida se hace nuevamente 1 y el proceso se repite indefinidamente.