Generador de rampas 555

PIEZAS Y MATERIALES

• Dos baterías de 6 voltios
• Un condensador, electrolítico de 470 µF, 35 WVDC (catálogo de Radio Shack n. ° 272-1030 o equivalente)
• Un capacitor, 0.1 µF, no polarizado (catálogo de Radio Shack # 272-135)
• Un temporizador 555 IC (catálogo de Radio Shack n. ° 276-1723)
• Dos transistores PNP:se recomiendan los modelos 2N2907 o 2N3906 (el catálogo de Radio Shack # 276-1604 es un paquete de quince transistores PNP ideal para este y otros experimentos)
• Dos diodos emisores de luz (catálogo de Radio Shack n. ° 276-026 o equivalente)
• Una resistencia de 100 kΩ
• Una resistencia de 47 kΩ
• Dos resistencias de 510 Ω
• Detector de audio con auriculares

La clasificación de voltaje en el capacitor de 470 µF no es crítica, siempre que exceda generosamente el voltaje máximo de la fuente de alimentación. En este circuito en particular, ese voltaje máximo es de 12 voltios. ¡Asegúrese de conectar este condensador en el circuito correctamente, respetando la polaridad!

REFERENCIAS CRUZADAS

Lecciones de circuitos eléctricos , Volumen 1, capítulo 13:"Condensadores"

Lecciones de circuitos eléctricos , Volumen 4, capítulo 10:“Multivibradores”

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

• Para ilustrar cómo usar el temporizador 555 como un multivibrador astable
• Para mostrar un uso práctico de un circuito espejo actual
• Para ayudar a comprender la relación entre la corriente del capacitor y la tasa de cambio de voltaje del capacitor

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO

ILUSTRACIÓN

INSTRUCCIONES

Nuevamente, estamos usando un IC temporizador 555 como un multivibrador u oscilador astable. Esta vez, sin embargo, compararemos su funcionamiento en dos modos diferentes de carga de condensadores:RC tradicional y corriente constante.

Conexión del punto de prueba n. ° 1 (TP1) al punto de prueba n. ° 3 (TP3) mediante un cable de puente. Esto permite que el capacitor se cargue a través de una resistencia de 47 kΩ. Cuando el condensador ha alcanzado 2/3 de la tensión de alimentación, el temporizador 555 cambia a " descargar ”Y descarga el condensador a un nivel de 1/3 de la tensión de alimentación casi de inmediato. El ciclo de carga comienza de nuevo en este punto.

Mida el voltaje directamente a través del capacitor con un voltímetro (se prefiere un voltímetro digital) y observe la tasa de carga del capacitor a lo largo del tiempo. Debería aumentar rápidamente al principio, luego disminuir gradualmente a medida que se acumula hasta 2/3 del voltaje de suministro, tal como cabría esperar de un circuito de carga RC.

Retire el cable de puente de TP3 y vuelva a conectarlo a TP2. Esto permite que el condensador se cargue a través del tramo de corriente controlada de un circuito de espejo de corriente formado por los dos transistores PNP. Mida el voltaje directamente a través del capacitor nuevamente, notando la diferencia en la tasa de carga a lo largo del tiempo en comparación con la última configuración del circuito.

Al conectar TP1 a TP2, el condensador recibe una corriente de carga casi constante. La corriente de carga constante del condensador produce una curva de voltaje que es lineal, como se describe en la ecuación i =C (de / dt) . Si la corriente de los condensadores es constante, también lo será su tasa de cambio de voltaje a lo largo del tiempo. El resultado es una " rampa "Forma de onda en lugar de un" diente de sierra "Forma de onda:

La corriente de carga del condensador se puede medir directamente sustituyendo un amperímetro en lugar del cable de puente. El amperímetro deberá configurarse para medir una corriente en el rango de cientos de microamperios (décimas de miliamperio). Conectado entre TP1 y TP3, debería ver una corriente que comienza en un valor relativamente alto al comienzo del ciclo de carga y disminuye gradualmente hacia el final. Sin embargo, conectado entre TP1 y TP2, la corriente será mucho más estable.

Es un experimento interesante en este punto cambiar la temperatura de cualquiera de los transistores espejo actual tocándolos con el dedo. A medida que el transistor se calienta, conducirá más corriente de colector para el mismo voltaje base-emisor. Si el control se toca el transistor (el que está conectado a la resistencia de 100 kΩ), la corriente disminuye.

Si el control se toca el transistor, la corriente aumenta. Para la operación de espejo de corriente más estable, los dos transistores deben cementarse juntos para que sus temperaturas nunca difieran en una cantidad sustancial.

Este circuito funciona tan bien a altas frecuencias como a bajas frecuencias. Reemplace el capacitor de 470 µF con un capacitor de 0.1 µF y use un detector de audio para detectar la forma de onda de voltaje en el terminal de salida del 555. El detector debe producir un tono de audio que sea fácil de escuchar. El voltaje del capacitor ahora cambiará demasiado rápido para verlo con un voltímetro en el modo de CC, pero aún podemos medir la corriente del capacitor con un amperímetro.

Con el amperímetro conectado entre TP1 y TP3 (modo RC), mida tanto microamperios de CC como microamperios de CA. Registre estas cifras actuales en papel. Ahora, conecte el amperímetro entre TP1 y TP2 (modo de corriente constante).

Mida tanto los microamperios de CC como los microamperios de CA, teniendo en cuenta las diferencias en las lecturas de corriente entre esta configuración de circuito y la última. Medir la corriente CA además de la corriente CC es una manera fácil de determinar qué configuración de circuito proporciona la corriente de carga más estable.

Si el circuito del espejo de corriente fuera perfecto (la corriente de carga del condensador absolutamente constante), el medidor mediría una corriente de CA cero.