El circuito integrado NE-555. Funcionamiento como astable. I

En este primer artículo se va a usar un 555 como un oscilador astable. Se puede usar también como temporizador mono-estable, pero eso ya lo veremos en un artículo posterior.

En la imagen siguiente se muestra el contenido interno de un 555 que está funcionando como un oscilador (astable):

En la imagen anterior se muestra lo que hay dentro del 555; no es un circuito que tengamos que montar. ¡ojo!

El funcionamiento es el siguiente: Cuando Q1 está en corte (no conduce), se carga el condensador C mediante RA + RB. La constante de tiempo es la siguiente:

T = (RA + RB) \, C

Cuando la tensión llega a ser en el condensador 2/3 de Vcc, el operacional U1 pasa a saturación y la salida pasa a tener un valor alto, provocando que Q1 pase a saturación también. Esto hace que el condensador se descargue mediante RB. La constante de tiempo es la siguiente:

T = RB \, C

Cuando la carga llegue a ser menor que 1/3 de Vcc, U2 pasa a saturación (nivel alto) y la salida del flip-flop pasa a ser cero ya que hacemos un reset al flip-flop.

De esta manera se vuelve a cargar el condensador mediante RA+RB y el ciclo se repite continuamente.

Una vez visto como funciona internamente, vamos a ver como sería el esquema para que funcione como astable:

Sea el siguiente circuito:

La frecuencia de salida teórica de la simulación es la siguiente:

frecuencia=\frac{1.44}{(R1+2 \ R2)}=6.8\ kilo-hercios

Lo simulamos con LTspice y obtenemos lo siguiente:

El resultado coincide.

Acto seguido, vamos a ver como funciona en un prototipo. En este caso, lo voy a montar en una protoboard, como se muestra en la siguiente imagen:

Lo conectamos a 5 voltios y la salida obtenida en el osciloscópio, en el condensador es como la que sigue:

Vemos que el nivel de pico a pico de la señal generada es de 1.78 voltios. Si hacemos los cálculos:

Vpp=\frac{2Vcc}{3} - \frac{Vcc}{3}= \frac{Vcc}{3}=1.7 \ voltios

Se puede apreciar que el tiempo de subida y de bajada es el mismo, lo cual supone un ciclo de trabajo del 50%. Este se puede calcular de forma teórica de la siguiente forma:

Vpp=\frac{RA + RB}{RA+2RB}=\frac{1k+10k}{1k+ 2 \ 10k}=0.52

La forma de onda debería tener el mismo ancho en el tiempo alto como en el bajo. Si medimos la salida obtendremos la siguiente señal:

Vemos que todo coincide con la teoría. Hasta el próximo artículo.