CI 555

CIRCUITO INTEGRADO 555

     O circuito integrado 555 foi lançado no mercado por volta de 1973 e de lá para cá seu campo de aplicação foi expandido de maneira assustadora.

     Normalmente o CI 555 se apresenta na forma DIL (Dual In Line : duplo em linha) de 8 pinos ou na forma circular, como é mostrado na figura 1. A identificação dos pinos é feita a partir da marca (meio circulo) e no sentido anti-horário.

Figura 1 - Pinagem do CI 555.

     Internamente, o CI 555 é constituído por três resistências de mesmo valor ôhmico (5KΩ), dois comparadores de tensão, um flip-flop RS, um amplificador inversor e um transistor que é comandado, através da base , pela saída Q do flip-flop.

     Na figura 2 é apresentada a estrutura interna, em diagrama de blocos, do CI 555.

Figura 2 - Estrutura interna, em diagrama de blocos do CI 555.

     Pelo divisor de tensão, podemos notar que a tensão aplicada ao comparador superior é 2/3 de Vcc e a tensão aplicada ao segundo comparador é 1/3 de Vcc, tornando-se ,assim, a tensão de referência para cada um dos comparadores.

     O comparador superior é sensível a tensões superiores a 2/3 de Vcc aplicadas a sua entrada (não inversora) pino 6.

     O comparador inferior é sensível a tensões inferiores a 1/3 de Vcc aplicadas a sua entrada( inversora) pino 2.

     Os comparadores fornecem sinais de disparo ao flip-flop, quando a condição pertinente de cada um for atingida.

     O circuito em repouso, a saída Q assume valor próximo da alimentação e esta tensão faz com que o transistor sature, aterrando o pino 7. O nível alto (high) da saída Q também é aplicado ao amplificador inversor , cuja finalidade é aumentar o poder de manipulação da corrente de saída ( pino 3) ,consequentemente a saída apresenta nível baixo.

     Quando aplicamos ao pino 2 uma tensão inferior a 1/3 de Vcc, iremos atuar o comparador inferior que irá setar o circuito: levar a saída (pino 3) para nível 1. A saída permanecerá em nível 1 mesmo que a tensão no pino 2 volte a ficar superior a 1/3 de Vcc.

     O nível lógico de saída mudará de alto para baixo , quando o primeiro comparador for atuado, pois este é responsável pelo reset do circuito. Isto acontece quando o pino 6 tiver uma tensão superior a 2/3 de Vcc.

     Outra forma de levar a saída para zero é através do pino 4 (pino de reset) que atua com nível zero e tem prioridade sobre os demais.

     O CI 555 opera com uma faixa ampla de tensão : 5Vcc a 15Vcc, tornando este CI compatível com a família TTL e com a família CMOS.

1. CONFIGURAÇÃO MONOESTÁVEL COM O CI 555

Figura 3 - Configuração monoestável com o CI 555

     No pino 2 foi colocado um resistor para garantir uma tensão maior do que 1/3 de Vcc, com isto o circuito encontra-se resetado, levando o transistor a saturação, impedindo a carga do capacitor e a saída permanece em nível zero. O circuito permanecerá nesta situação até o momento em que acionamos a chave, jogando, portanto , nível zero no pino 2 e o comparador inferior irá realizar o set do circuito: levará a saída para nível lógico alto.

     O transistor entrará em corte, liberando a carga do capacitor através dos resistores. Quando o capacitor atingir uma tensão superior a 2/3 de Vcc, o comparador superior realiza o reset do circuito (saída para nível lógico baixo). Ao mesmo tempo o transistor vai a saturação, fazendo que ocorra a descarga do capacitor.

O período de temporização deste circuito pode ser calculado através da seguinte expressão:

T=R.C. ln ( Vcc - Vi )

(Vcc - Vp)

Onde:

Vcc: tensão de alimentação do circuito.

Vi: tensão inicial do capacitor.

Vp: tensão de disparo do comparador.

2. CONFIGURAÇÃO ASTÁVEL COM O CI 555

Figura 4 - Configuração astável com o CI 555.

     No instante inicial a tensão no capacitor é zero e isto faz o comparador, responsável pelo set, atuar. Desta forma, a saída assume nível alto e o transistor interno vai ao corte, liberando a carga do capacitor, ligado ao pino 6 e 2, através dos resistores R1 e R2.

     Quando a tensão no capacitor atingir um valor superior a 2/3 de Vcc, leva o comparador superior a resetar o circuito. A saída, portanto, assume nível lógico baixo e o transistor interno satura, permitindo a descarga do capacitor através do resistor R2.

   Quando a tensão do capacitor ficar inferior a 1/3 de Vcc, o comparador inferior volta a ser acionado, levando a saída novamente para nível alto e cortando o transistor interno, possibilitando o capacitor começar a carregar novamente.
     O nível lógico alto na saída é o tempo que o capacitor leva para ir de 1/3de Vcc até 2/3de Vcc.

     O nível lógico baixo é dado pelo tempo de descarga do capacitor de 2/3 de Vcc até 1/3 de Vcc.

3. PINAGEM DO CI 555

PINO 1: TERRA
Pino terra ou comum é o ponto negativo da alimentação do dispositivo.

PINO 2: DISPARO OU TRIGGER.

Este pino é a entrada do comparador inferior e é usado para levar a saída para nível lógico alto. O disparo deste comparador ocorre quando a tensão neste pino se torna inferior a 1/3 de Vcc ou inferior a metade da tensão aplicada ao pino 5.

A faixa de tensão que pode ser aplicada à entrada de disparo está entre Vcc e terra. Uma corrente da ordem de 500nA flui deste terminal para o circuito externo.

PINO 3 : SAÍDA

A saída do CI 555 é capaz de fornecer ou absorver até 200mA.

PINO 4: RESET

É uma entrada baixa ativa (atua com nível baixo) utilizada para levar a saída para nível baixo, independente das informações vindas dos comparadores. Este pino tem prioridade em relação aos demais.

A duração do sinal de atuação do reset deve ser de no mínimo 0,5s.

Quando não utilizado, recomenda-se ligar este pino ao Vcc para evitar o reset falso.

PINO 5: CONTROLE

Permite acesso direto ao divisor de tensão, possibilitando a alteração da tensão de referência dos comparadores. Pode ser usado para modular o sinal de saída do CI.

Quando não utilizado, recomenda-se utilizar um capacitor de 10nF deste pino para o terra, evitando que o divisor capte ruído.

PINO 6: THRESHOLD

Entrada do comparador superior, permite levar a saída para nível lógico baixo.

O comparador superior atua com tensão superior a 2/3 de Vcc ou através da tensão aplicada ao pino 5.

PINO 7: DESCARGA

Propicia a descarga do capacitor, quando o transistor interno está na saturação. Quando a saída (pino 3) está alta, o transistor interno está em corte e permite a carga do capacitor externo. Quando a saída está baixa, o transistor está saturado e possibilita a descarga do capacitor.

PINO 8: +Vcc

É o terminal positivo de alimentação de alimentação do CI. A faixa admissível de tensão neste pino é de 5Vcc a 15Vcc. Este CI aumenta a sua capacidade de tensão e corrente na saída com o aumento da tensão de alimentação.

4. LIMITE DE FREQUÊNCIA

     O limite superior da frequência de operação do CI 555 na configuração astável é de 100KHz, devido aos tempos de armazenagens internos do CI. O limite inferior de frequência depende da faixa limite da rede RC.

O 555 tem três modos de operação:
Modo monoestável: nesta configuração, o CI 555 funciona como um disparador. Suas aplicações incluem temporizadores, detector de pulso, chaves imunes a ruído, interruptores de toque, etc.

Modo astável: o CI 555 opera como um oscilador. Os usos incluem pisca-pisca de LED, geradores de pulso, relógios, geradores de tom, alarmes de segurança, etc. 

Modo biestável: o CI 555 pode operar como um flip-flop, se o pino DIS não for conectado e se não for utilizado capacitor. As aplicações incluem interruptores imunes a ruído, etc.

Fonte