El LM555, también conocido simplemente como el "555", es uno de los circuitos integrados más populares y versátiles utilizados en proyectos electrónicos desde su introducción en la década de 1970. Este IC es ampliamente utilizado como temporizador, generador de pulsos y oscilador. Su popularidad radica en su simplicidad, bajo costo y funcionalidad confiable. A continuación, exploraremos su arquitectura, aplicaciones y cómo configurarlo en diferentes modos de operación.
Arquitectura Interna
El LM555 consta de los siguientes bloques funcionales:
Divisor de Voltaje: Tres resistencias de 5 kΩ dividen el voltaje de alimentación en tercios, estableciendo dos puntos de referencia: 1/3 y 2/3 de VCC.
Comparadores: Dos amplificadores operacionales comparan las tensiones de entrada con los niveles de referencia de 1/3 y 2/3 de VCC.
Flip-Flop RS: Actúa como un bistable para cambiar el estado de salida en función de las entradas de los comparadores.
Transistor de Descarga: Conecta el pin de descarga (DISCHARGE) a tierra cuando está activado, permitiendo descargar un condensador externo.
Salida: La salida puede suministrar o absorber corriente con un nivel lógico TTL.
Buffer de Salida: Aumenta la capacidad de corriente del IC.
Pines del LM555
Pin 1 (GND): Conexión a tierra.
Pin 2 (TRIGGER): Activa el flip-flop RS cuando la tensión cae por debajo de 1/3 de VCC.
Pin 3 (OUTPUT): Proporciona la salida del temporizador.
Pin 4 (RESET): Reinicia el temporizador cuando la tensión cae por debajo de 0.7V. Si no se utiliza, se conecta a VCC.
Pin 5 (CONTROL): Permite ajustar los niveles de referencia. Si no se usa, se desacopla con un condensador de 10 nF a tierra.
Pin 6 (THRESHOLD): Resetea el flip-flop RS cuando la tensión supera los 2/3 de VCC.
Pin 7 (DISCHARGE): Conecta el condensador externo a tierra para descargarlo.
Pin 8 (VCC): Alimentación del IC, con un rango típico de 4.5V a 15V.
Modos de Operación
El LM555 puede configurarse en tres modos principales:
1. Modo Monoestable
En este modo, el 555 genera un pulso de salida de duración fija cuando se activa mediante una señal en el pin TRIGGER. Este modo es ideal para temporizadores, generación de retardos y detección de bordes.
Diseño:
La duración del pulso está determinada por la resistencia R y el condensador C conectados externamente:
Ejemplo: Con R = 10 kΩ y C = 100 µF, T = 1.1 segundos.
2. Modo Astable
En este modo, el LM555 funciona como un oscilador, generando una señal cuadrada continua. Es comúnmente utilizado en generadores de pulsos y señales de reloj.
Diseño:
La frecuencia y el ciclo de trabajo son determinados por dos resistencias (RA y RB) y un condensador (C):
El ciclo de trabajo puede ajustarse variando la relación entre RA y RB.
Ejemplo: Con RA = 1 kΩ, RB = 2 kΩ y C = 10 nF, F = 48 kHz.
3. Modo Bistable
En este modo, el LM555 actúa como un flip-flop RS, alternando entre estados alto y bajo con cada pulso de entrada. Es útil para aplicaciones de memoria y conmutación.
Diseño:
Conecta el pin TRIGGER a un pulsador para cambiar el estado a alto, y el pin RESET a otro pulsador para cambiarlo a bajo.
Aplicaciones Comunes
Generadores de Señal: Señales cuadradas y PWM.
Control de Motores: Regulación de velocidad mediante PWM.
Convertidores de Frecuencia a Voltaje.
Temporizadores Retrasados: Luces automáticas, alarmas.
Detectores de Bordes: Sistemas de interconexión.
Ventajas y Limitaciones
Ventajas:
Amplio rango de tensión de operación.
Configuraciones simples.
Alta fiabilidad y robustez.
Limitaciones:
Precisión limitada por componentes externos.
Problemas de estabilidad térmica en aplicaciones críticas.
Conclusión
El LM555 sigue siendo una herramienta esencial para ingenieros y aficionados debido a su simplicidad y versatilidad. Comprender su funcionamiento interno y los principios de diseño abre un mundo de posibilidades en electrónica analógica y digital. Si bien los microcontroladores están reemplazando gradualmente algunas de sus aplicaciones, el 555 sigue siendo insustituible en muchos contextos debido a su bajo costo y facilidad de uso.
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