Oscilador Histérico 555 – Construye un Multivibrador RC Clásico

PARTES Y MATERIALES

• 1 × Batería de 9 V
• Clip de batería (Radio Shack catálogo # 270‑325)
• Mini pinzas gancho (soldadas al clip de batería, Radio Shack catálogo # 270‑372)
• U1 – IC temporizador 555 (Radio Shack catálogo # 276‑1723)
• D1 – LED Rojo (Radio Shack catálogo # 276‑041 o equivalente)
• D2 – LED Verde (Radio Shack catálogo # 276‑022 o equivalente)
• R1, R2 – Resistencias de 1 kΩ, ¼ W
• R3 – Resistencia de 10 Ω, ¼ W
• R4 – Potenciómetro de 10 kΩ, 15 vueltas (Radio Shack catálogo # 271‑343)
• C1 – Capacitor de 1 µF (Radio Shack catálogo # 272‑1434 o equivalente)
• C2 – Capacitor de 100 µF (Radio Shack catálogo # 272‑1028 o equivalente)

REFERENCIAS CRUZADAS

• Lessons In Electric Circuits, Vol. 1, Cap. 16 – Cálculos de Voltaje y Corriente
• Lessons In Electric Circuits, Vol. 1, Cap. 16 – Resolviendo para Tiempo Desconocido
• Lessons In Electric Circuits, Vol. 4, Cap. 10 – Multivibradores
• Lessons In Electric Circuits, Vol. 3, Cap. 8 – Realimentación Positiva

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

• Comprender cómo un trigger Schmitt impulsa un oscilador RC simple.
• Aplicar conceptos de constante de tiempo RC para controlar frecuencia de oscilación.
• Explorar una de varias configuraciones de multivibrador astable con temporizador 555.

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO

El siguiente esquema muestra un diseño común para este oscilador. Una segunda representación equivalente también se proporciona abajo.

Alternativamente, el circuito puede dibujarse con el 555 en una configuración de pines ligeramente diferente, como se ilustra abajo:

ILUSTRACIÓN

INSTRUCCIONES

Este es uno de los osciladores RC más fundamentales que puedes construir. Es sencillo, altamente predecible e ideal para demostrar los principios básicos de un multivibrador impulsado por trigger Schmitt.

Características clave:

• Frecuencia base: ≈0.7 Hz —cada LED conmuta una vez por segundo.
• Frecuencia ajustable via potenciómetro de 10 kΩ (R4). Girarlo en sentido antihorario sube la frecuencia, eventualmente entrando en rango audible. Con capacitor de temporización de 1 µF la frecuencia puede trepar a ~70 kHz, bien en banda ultrasónica.
• Los LEDs proveen confirmación visual de la salida de onda cuadrada. La forma de onda es ligeramente asimétrica porque los transistores de salida del 555 no pueden oscilar completamente a los rieles de alimentación. Usar un 555 CMOS (ej. TLC555, Radio Shack # 276‑1718) produce una onda cuadrada con ciclo de trabajo cercano al 50 %.
• R3 protege al 555 de sobrecalentamiento cuando el capacitor cortocircuita la porción AC de la salida a tierra con una batería fresca de 9 V. Omitir R3 puede causar calor excesivo; pruébalo solo brevemente y con precaución.

Para verificar el barrido de frecuencia, conecta un altavoz piezoeléctrico o el Detector de Audio de Lessons In Electric Circuits, Vol. VI, Cap. 3, Sec. 12. Al girar el potenciómetro, escucharás el tono subir en tiempo real.

Nota de seguridad: evita consumir grandes corrientes a través de los terminales del LED; el límite de corriente interno del 555 protege el circuito pero corriente excesiva dañará los LEDs.

TEORÍA DE OPERACIÓN

En esta configuración el 555 actúa como oscilador histérico —un tipo de oscilador de relajación que alterna entre dos estados estables. La frecuencia está determinada por la red RC en pines 6 y 2, y la fórmula es:

f = 0.7 / (R × C)

Debido a que los umbrales de threshold y trigger del 555 cambian con el voltaje de alimentación, la frecuencia del oscilador permanece relativamente estable a lo largo de un rango de voltajes, siempre que se tenga en cuenta la limitación de oscilación rail-to-rail de la salida. La asimetría de la onda cuadrada surge del swing de salida no ideal, pero el tiempo sigue gobernado únicamente por la pareja RC.

Las figuras abajo ilustran las curvas de carga y descarga, el pulso inicial largo y la onda cuadrada asimétrica resultante.

Prueba nuestro Circuito Astable 555 en la sección de Herramientas.