Circuito Integrado LM555 Oscilador Astable

El circuito integrado LM555 Oscilador Astable es uno de los timer más utilizados para la creación de señales de reloj astables y monoestables (de baja frecuencia). El integrado 555 puede ser configurado como oscilador o timer. En este tutorial hablaremos acerca del oscilador de frecuencia realizado con un NE555 en su configuración astable. Para realizar este circuito se requieren los siguientes materiales. El LM555 es un circuito que tiene 8 pines y de acuerdo a sus conexiones será la configuración del oscilador.

LM555 qué es un oscilador astable

Para el circuito LM555 un oscilador astable es aquella señal lógica de salida, en donde ninguno de sus posibles estados es estable. Es decir que el sistema nunca tienen una respuesta por un tiempo indefinido. Esto si ocurre en el oscilador Monoestable (1 sólo estado estable). El oscilador astable tiene entonces 2 estados lógicos (alto y bajo). También una de las principales características es su frecuencia y ciclo de trabajo.

Ciclo de trabajo del LM555

Para el circuito integrado LM555, el ciclo de trabajo (CT) o duty cycle (DC) por sus siglas en ingles, representa la proporción de la señal en alto vs la señal en bajo. Por ejemplo, un CT del 50% indicaría que la señal en alto dura el mismo tiempo en alto y en bajo. Por otra lado, un CT del 80%, indicaría que la señal en alto dura el 80% del tiempo total del periodo. Recordemos que el periodo (T) es el inverso de la frecuencia(f) y se mide en segundos, a diferencia de la frecuencia que se mide en ciclos por segundo (Hz).

LM555 Procedimiento para crear el 555 astable.

Se realiza el diagrama recomendado del LM555 utilizando la configuración astable. Para la simulación se utilizó Multisim 13.0. En la siguiente figura presentamos su diagrama esquemático para la simulación.

  • 1 LM555 o NE555.
  • 1 RESISTENCIA DE 1 K.
  • 2 POTENCIOMETROS DE 10 K.
  • 3 CAPACITORES CERÁMICOS (1nf, 10nf, y 100nf).
  • 3 CAPACITORES ELECTROLÍTICOS (2 de 100uf y 1 de 1 uf).

 

Diagrama electrico del CIrcuito Integrado LM555 Oscilador Astable

Diagrama circuito NE 555 astable.

El funcionamiento del LM555 puede ser descrito por la siguiente ecuación:
F= 1/ 0.693 * C* (RI+2*R2).
Los capacitores  que se estarán utilizando para el análisis son C1, C2, C3, Y C4 con valores fijos o discretos, los cuales se pueden modificar en la simulación para seleccionar uno en particular. Para efectos de la simulación se tomara el valor de R1 y R2 como los valores que estaremos modificando de manera analógica.

Recordemos que para calcular el periodo en función de la frecuencia tenemos la siguiente expresión:<
T= 1/F
Otro parámetro importante que nos proporciona una señal digital, es el CT para poder determinar este parámetro lo realizamos con la siguiente expresión:

DC =((R1+R2)/( R1+2*R2))* 100%

Características  del Circuito Integrado LM555 Oscilador Astable

En la siguiente tabla podemos observar las especificaciones técnicas de el integrado LM555. Cabe señalar que el valor máximo de frecuencia para 5V es de 500kHz. Si nosotros calculamos el valor de frecuencia en base a la formula, este nos puede dar practicamente cualquier valor de cero a infinito, esto si introducimos valores muy pequeños en las resistencias. Sin embargo, en la realidad solo llegaremos hasta los 500kHz. Estos se debe por capacitancias e inductancias intrínsecas del dispositivo que generan retardos en los flancos de los pulsos generados por lo que la ecuación es valida solamente dentro del rango de operación de frecuencia dictaminado por el fabricante.

 oscilador de frecuencia imagen hoja de datos ne 555

Especificaciones del NE555 .

A continuación se podrán observar algunos ejemplos acerca de del funcionamiento del circuito astable simulados en Multisim.
En la siguiente imagen podremos observar una lectura de frecuencia tomada del Multisim. Se puede observar el resultado obtenido al seleccionar la siguiente configuración (R1=5k, R2=5k, C=10n), lo que nos da como resultado:

 señal digital imagen r50 c10n

Lectura de frecuencia del NE555.

Otra de las frecuencias arrojadas en el simulador se obtiene con la siguiente configuración (R1=5k, R2=5k, C= 1,uf).

oscilador de frecuencia

Lectura de frecuencia del NE555.

Resultados de la simulación del LM555

El resultado de la simulación del LM555 se puede observar la señal en el osciloscopio digital del simulador podemos observar que el CT no es del 50%. Tomando los cursores del simulador y midiendo el tiempo en alto respecto al periodo se obtiene que el valor del CT es de aproximadamente 66%.

oscilador de frecuencia

ciclo de trabajo

Relacionando los resultados obtenidos de la simulación con los cálculos a continuación aplicamos las formulas correspondientes para los 2 casos previamente mencionados de frecuencia. En la siguiente tabla se muestran distintas configuraciones de osciladores astables con el LM555 y sus errores.

 

Frequencia (Hz)Ciclo de Trabajo
SimCalcErrorSimCalc
R1=13,R2=13,C=10n7849293700004149290.34668 66.67%
R1=500, R2=500, C=10n 85535 9620010664 60.73% 66.67%
R1=1k, R2=1k, C=10n 44343.93 481003756 64.14% 66.67%
R1=5k, R2=5k, C=10n 9458 9620086741 65.91% 66.67%
R1=9k, R2=9k, C=10n 5316 534427 65.60% 66.67%
R1=9.5k, R2=9.5k, C=10n 4997 506365 65.89% 66.67%
R1=9.99k, R2=9.99k, C=10n 4819 48144 66.07% 66.67%

Este tutorial es una introducción a las aplicaciones del NE555 en este caso se realiza el oscilador de frecuencia con la configuración astable ideal para para generar un (PWM) con  características especificas si tienes alguna duda, sugerencia, o comentario compártelo con nosotros.

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