Questão 1: Circuitos geradores de clock
Sobre geração de sinais de clock, responda:
Descreva o temporizador 555 e disserte sobre seu funcionamento como multivibrador astável.
Descreva o temporizador 555 e disserte sobre seu funcionamento como multivibrador astável.
Passo 1
O enunciado pede para a gente descrever o temporizador 555 e explicar como ele funciona quando está configurado como multivibrador astável (ou seja, gerador de pulsos contínuo). Para isso, vamos primeiro entender a arquitetura interna do CI e depois ver como a ligação externa com dois resistores e um capacitor faz com que ele oscile.
Passo 2
O temporizador 555 é um circuito integrado que contém internamente:
– Dois comparadores (um compara a tensão do pino 6 com e o outro compara a tensão do pino 2 com
).
– Um flip-flop SR que muda de estado com as saídas dos comparadores.
– Um transistor de descarga que, quando saturado, conecta o pino 7 (discharge) ao terra.
– Um estágio de saída capaz de fornecer ou drenar corrente no pino 3 (output).
Além disso ele tem pinos para alimentação ( e GND), reset (pino 4), controle de tensão (pino 5), além dos já citados threshold (6), trigger (2) e discharge (7).
– Dois comparadores (um compara a tensão do pino 6 com
– Um flip-flop SR que muda de estado com as saídas dos comparadores.
– Um transistor de descarga que, quando saturado, conecta o pino 7 (discharge) ao terra.
– Um estágio de saída capaz de fornecer ou drenar corrente no pino 3 (output).
Além disso ele tem pinos para alimentação (
Passo 3
Para configurá-lo como multivibrador astável, faz-se a ligação externa assim:
– Conecta entre
e o pino 7.
– Conecta entre o pino 7 e os pinos 2 e 6 (que ficam unidos).
– Conecta o capacitor entre os pinos 2/6 e o terra.
– Conecta
– Conecta
– Conecta o capacitor
No início, o capacitor está descarregado e a tensão em 2/6 é abaixo de
, o que faz o comparador de trigger “setar” o latch e desligar o transistor de descarga, levando a saída (pino 3) a nível alto. Aí o capacitor começa a carregar através de
até atingir
. Quando isso acontece, o comparador de threshold “reseta” o latch, o transistor de descarga liga, e o capacitor passa a descarregar por
até
, reiniciando o ciclo.
Passo 4
Dos tempos de carga e descarga obtemos as fórmulas:
Daí a frequência de oscilação é
e a relação cíclica (duty cycle) vale
Passo 5
Com isso você pode ajustar
,
e
para obter a frequência e o duty cycle de clock desejados. O 555 astável é muito usado por ser simples, barato e permitir faixas de frequência de alguns hertz até algumas centenas de kilohertz, embora tenha um pouco de jitter e limite na frequência máxima.
Resposta
O temporizador 555 é um CI que combina dois comparadores (threshold a
e trigger a
), um flip-flop interno e um transistor de descarga. No modo astável ele usa dois resistores
e
e um capacitor
para gerar pulsos periódicos sem sinal de disparo externo. O capacitor carrega por
até
, faz o transistor conduzir e descarrega por
até
, repetindo o ciclo. Os tempos são
o que dá frequência
e duty cycle
.