Cicuito astable

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Electrónica D igital

T4 TEMPORIZADORES: OSCILADORES Y MONOSTABLES T4.1. Comportamiento circuital de los condensadores T4.2. Monostables T4.3. Circuitos astables T4.4. El circuito temporizador 555 T4.5. Osciladores de precisión: cristal de cuarzo T4.6. Acomodación de pulsos externos
Este tema se dedica a la configuración y diseño de circuitos auxiliares que tienen que ver con el tiempo,con la delimitación de intervalos de tiempo: circuitos monostables que proporcionan un pulso con la anchura temporal que interese y osciladores astables que generan una señal de frecuencia fija. El tiempo es una variable necesaria en muchos circuitos digitales: se trata de disponer de intervalos temporales de una duración dada, bien en forma de pulsos individuales producidos a partir de una señalde disparo (monostables) o bien en forma de señal repetitiva cuyos períodos determinan unidades de tiempo sucesivas (astables). El primer caso sirve para controlar la duración de un proceso, mientras que el segundo proporciona ondas de sincronismo o de reloj (imprescindibles en los sistemas síncronos). En ambos casos hay que delimitar la duración temporal de intervalos, conforme al valor deseado,mediante pulsos cuya anchura o cuyo período de repetición se ajusten a dicho valor. La carga o descarga de un condensador a través de una resistencia proporciona una manera sencilla para «fijar» tiempos: el condensador recorre una exponencial y, tomando un intervalo de la misma (entre dos tensiones V1 y V2), tardará en recorrerlo un tiempo determinado. De esta forma, tanto la duración del pulsode un circuito monostable como la del período de un astable pueden controlarse mediante un circuito RC. A veces, sobre todo en la señal de reloj de sistemas síncronos, interesa mayor precisión de la que puede obtenerse con circuitos RC: el empleo de cristales de cuarzo, con frecuencias de resonancia sumamente precisas, permite construir osciladores apropiados. Comienza este capítulo repasando elcomportamiento circuital de un condensador en una red RC, para utilizarlo, luego, en circuitos monostables y astables; se considera, también, la configuración de los monostables digitales integrados y la del temporizador típico 555. Asimismo se describe la utilización de cristales de cuarzo y la configuración de los correspondientes osciladores de precisión. Y se incluye un último apartado sobre laadaptación de pulsos externos, acomodándolos a los niveles de tensión y a la verticalidad de los flancos propios de los sistemas digitales.

T4.1. Comportamiento circuital de los condensadores Un condensador es un «depósito» capaz de almacenar carga eléctrica; la cantidad de q = C.V carga almacenada determina la tensión del condensador: La cantidad de carga en un condensador no puede modificarse«instantáneamente», sino a través de un proceso de carga o de descarga. Por tanto, la tensión de un condensador no puede variar bruscamente sino a través de las correspondientes funciones de carga y de descarga, que serán exponenciales si se produce a través de una resistencia. Consideremos un circuito RC, una resistencia y un condensador en serie: • Al aplicar una tensión continua a un circuitoRC, tras el correspondiente transitorio, toda la tensión continua quedará aplicada sobre el condensador: un condensador es un circuito abierto para tensión continua, es como si el condensador no estuviera presente para tal tensión (la tensión continua sobre la resistencia será nula). • Cualquier variación brusca de una tensión aplicada al circuito RC se proyecta de inmediato sobre la resistencia,después de lo cual el condensador desarrollará el correspondiente proceso de carga o descarga.

R C

V R

V C

• Un circuito RC cuya salida se toma sobre el condensador «suaviza» las tensiones que recibe, se comporta como un integrador: filtro pasa-baja.
Vi

pasa la tensión continua y las bajas frecuencias frecuencia de corte fc = 1/(2πRC) para f > 1/(2πRC) Vo = K. dVi/dt K=1/RC...