V - Universidad Nacional de Misiones

Universidad Nacional de Misiones
ELECTRÓNICA GENERAL
Multivibradores Monoestables
Multivibrador Monoestable
Objetivo
o Estudiar, calcular, simular y ensayar diferentes circuitos monoestables.
o Comparar los resultados medidos con los cálculos y con simulación.
Introducción
El circuito multivibrador monoestable recibe su nombre porque precisamente presenta un estado estable y
un estado semiestable. Se requiere una señal de disparo para producir una transición del estado estable al
semiestable. La duración del estado semiestable queda determinada por una constante de tiempo RC. El
circuito vuelve a su estado estable una vez terminado su tiempo preestablecido sin necesitar de ninguna
señal exterior.
Puesto que, una vez disparado, el circuito vuelve a su estado original por sí mismo al cabo de un tiempo T,
se le conoce como circuito de un solo disparo, de ciclo único, de paso único o univibrador.
Debido a que genera una onda rectangular y, por consiguiente, puede utilizarse para actuar como puerta
para otros circuitos, se le denomina también circuito puerta.
Además, ya que genera una rápida transición en un tiempo predeterminado T después de la señal de disparo,
se le llama asimismo circuito de retardo o temporizador.
Dispositivos
Los dispositivos más utilizados para esta función son:
 Transistores.
 Amplificador operacional.
 Circuitos integrados específicos: 555; 74121; 4047; etc.
Monoestable con transistores bipolares
Objetivo
o Estudiar, calcular, simular y ensayar un circuito multivibrador monoestable con transistores bipolares,
comparar los resultados medidos con los cálculos y con simulación.
Base teórica
Parámetro
V
VCEsat
0,3
VBEsat = Vσ
0,7
VBEactiva
0,6
VBEarranque = Vγ
0,5
Monoestable con transistores bipolares
En estado de reposo, T2 se mantiene saturado mediante la
corriente de base que circula a través de R. El potencial del
colector de T2 es el de saturación, lo que garantiza que T1 esté al
corte y que C se cargue prácticamente a Vcc. Si en estas
condiciones se inyecta un pulso en Vin que desencadena un
proceso regenerativo que haga conducir a T1, la situación se
invierte pasando T2 al corte llevando a T1 a saturación. La
tensión en el colector de T1 cae abruptamente IRc lo que lleva a
que en la base de T2 caiga también el mismo valor ya que la
tensión sobre C no puede cambiar instantáneamente. En esta
instancia se dice que el circuito está en su estado semiestable.
Permanecerá en ese estado el tiempo que le lleva al capacitor C
cargarse a través de R hasta una tensión que haga que T2 vuelva
a conducir activando el proceso regenerativo que lleva al circuito
a su estado estable inicial.
VCC
VCEsat
VBEsat
VBEsat – (VCC - VCEsat)
Monoestable con transistores bipolares
La determinación del tiempo T de obtiene como:
VC  Vf  Vf  Vi  et / RC
VC  VBE(T2)  V inicio de conducción
Vf  VCC
Vi  VBEsat  VCC  VCEsat 
  RC
2VCC  VCEsat  VBEsat
T   ln
  ln 2  RC ln 2
VCC  V
Monoestable con transistores bipolares
Monoestable con transistores bipolares – Maqueta Veneta MCM6B38
Circuito Utilizado
Procedimiento
 Simular el circuito anterior aplicando en 4 un generador VPULSE con V1 = 0; V2 = 12 V; TD = 10u;
TR = 0; TF = 0; PW = 10u; PER = 500u. Analisis Transient con Print Step = 10n; Final Time = 700u;
Step Ceiling = 1u. Doble click en el conductor del colector de T6 identificándolo como Col6, ídem en la
base de T7 con B7. Una sonda del osciloscopio virtual en la entrada, otra en la salida 5 (colector de T7),
otra en Col6 y otra en B7. Con los cursores mida tiempos y tensiones en los puntos indicados.
 Alimentar la maqueta MCM6 y proceda a corroborar la suposición inicial del estado estable. Medir los
potenciales de cada pin de cada transistor, cuidar de no cortocircuitar los pines.
 Aplicar en el punto 4 una señal de onda cuadrada de aprox. 1 kHz, inicialmente con amplitud cero.
Conectar CH1 en 4 y CH2 en 5. Aumentar la amplitud del generador hasta apreciar en 5 una onda
pulsante.
 Medir tensiones y tiempos con el ORC. Comparar con los cálculos y con simulación.
 Experimentar con ciclos de trabajo y frecuencia diferentes. Este circuito es redisparable?
Monoestable con AO
Objetivo
o Estudiar, calcular, simular y ensayar un circuito multivibrador monoestable con AO, comparar los
resultados medidos con los cálculos y con simulación.
Base teórica
El circuito anterior es un multivibrador monoestable con amplificador operacional. El objetivo de este tipo
de circuito es proporcionar una salida (en alto o bajo) durante un tiempo preestablecido ante una excitación
en la entrada. El análisis de su comportamiento parte de la suposición de que la salida está saturada a su
tensión máxima VOM. La tensión en la entrada no inversora indicada como A será:
VA1
VOM

R1
R1  R2
Monoestable con AO
Base teórica (continuación)
Se observa que en la entrada inversora se encuentra un diodo que para la condición de salida mencionada,
limitará la tensión en B a la tensión de caída directa.
a) Calcular, según el diseño adoptado por la maqueta MCM7A10 cuál sería la tensión en A, B y a la salida
(TP 3) sabiendo que el AO es un 741 alimentado con ±12 V.
Suponiendo ahora que en la entrada Vin se aplica un pulso negativo que lleva al potencial de A a caer por
debajo del potencial en B, la salida pasará de VOM a VOm. En esta condición, el nuevo potencial en el punto
A será:
V
VA 2 
Om
R1  R2
R1
El capacitor C1 que estaba cargado a la tensión de caída directa del diodo ahora comienza a descargarse
procurando alcanzar VOm conforme a la siguiente expresión:
 t /  R3C1 
VB  VOm  VOm  VD  e
Ni bien el potencial de descarga de C1 alcanza el nuevo valor de A calculado (VA2), el circuito basculará
nuevamente a la salida máxima positiva VOM. En esta situación permanecerá hasta que nuevamente llegue
un pulso de disparo. Para calcular el tiempo T de duración de temporizado:
VOm  VOm  VD  e
T /  R3C1 
 VA2  T  R3C1 ln
VOm  VD
VOm  VA2
b) Determinar el tiempo de temporizado para el circuito de la maqueta MCM7A10 .
c) Simular el circuito, determine con los cursores tensiones y el tiempo T. Compare con lo calculado. Para
simular tiene varias opciones de excitación, una de ellas es utilizando una fuente VPULSE con DC = 0; V1
= 0; V2 = 5 V; TD = 1m; TR = 0; TF = 0; PW = 1ms; y PER = 5ms. Analisis Transient: Print Step = 10n;
Final Time = 50m; No-Print Delay = 40m; Step Ceiling = 10u.
Monoestable con AO – Simulación
Monoestable con AO – Simulación
Monoestable con AO – Maqueta Veneta MCM7A10
Circuito Utilizado
Procedimiento
 Alimentar la maqueta y proceda a corroborar la suposición inicial del estado estable. Medir los
potenciales de cada pin del AO, cuidar de no cortocircuitar los pines.
 Aplicar en 2 una señal de onda cuadrada de aproximadamente 2 kHz, 5 Vpp y valor medio nulo. Con el
osciloscopio conectado tanto a la entrada como a la salida, determinar: a) cuál es el flanco de la señal de
entrada que dispara al monoestable, b) cuál es la duración de T. Retire la punta de la entrada de señal,
conecte ahora en B y determine los niveles de tensión del capacitor C1 para los que se producen las
conmutaciones.
555
555
Monoestable con 555
Monoestable con 555 – Simulación con LiveWire
Monoestable con 555 – Simulación con LiveWire
Monoestable con 555 – Simulación con MicroSim
Circuito Utilizado
T  RC ln 3  1,1RC
Procedimiento
 Deduzca la expresión del ancho de pulso de salida del monoestable.
 Considerando R = 100K y C = 1µF y Vcc = 15 V calcular el tiempo T.
 Simular y comprobar el circuito anterior. Medir tensiones y tiempo con los cursores.
Monoestable con 555 – Simulación
Referencia bibliográfica
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Microelectronic Circuits. Sedra/Smith, Oxford.
Microelectronic Circuits. Rashid, PWS.
Electronic Devices. Floyd, Prentice Hall.
Electrónica: Teoría de Circuitos. Boylestad/Nashelsky, Prentice Hall.
Amplificadores Operacionales módulo MCM7/EV, Elettronica Veneta.
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