Entendimento e Utilizao do Circuito Integrado 555 ObjetivoConhecer o CI 555, as suas caractersticas principais e modos de funcionamento nos circuitos temporizadores que utilizem o CI 555 nos modos monoastvel (disparo nico) e astvel (oscilador).

IntroduoO circuito integrado 555 foi lanado no mercado por volta de 1973 e de l para c seu campo de aplicao foi expandido de maneira assustadora. O CI 555 um dos mais simples e robustos CIs do mercado. Ele tem sido usado em muitas aplicaes e extremamente popular. O 555 um circuito integrado composto de um Flip-Flop do tipo RS, dois comparadores simples e um transistor de descarga. Projetado para aplicaes gerais de temporizao, este integrado de fcil aquisio no mercado especializado de Eletrnica. O 555 tem trs modos de operao: Modo monoestvel: nesta configurao, o CI 555 funciona como um disparador. Suas aplicaes incluem temporizadores, detector de pulso, chaves imunes a rudo, interruptores de toque, etc. Modo astvel: o CI 555 opera como um oscilador. Os usos incluem pisca-pisca de LED, geradores de pulso, relgios, geradores de tom, alarmes de segurana, etc. Modo biestvel: o CI 555 pode operar como um flip-flop, se o pino DIS no for conectado e se no for utilizado capacitor. As aplicaes incluem interruptores imunes a rudo, etc.

Sua tenso de alimentao situa-se entre 5 e 18v, o que o torna compatvel com a famlia TTL de circuitos integrados e ideal para aplicaes em circuitos alimentados por baterias. A sada deste C.I. pode fornecer ou drenar correntes de at 200mA ou 0,2A, podendo assim comandar diretamente rels, lmpadas e outros tipos de carga relativamente grandes. Geralmente o pino 5, entrada de controle, no conectado, deixando assim a tenso de controle fixa em 2/3Vcc (de acordo com a frmula de divisor de tenso: Vcontrole = (R+R)*Vcc/R+R+R 2R*Vcc/3R 2/3Vcc). Toda vez que a tenso de limiar (Sensor de nvel, pino 6) exceder a tenso de controle (2/3Vcc), a sada do comparador 1 vai para nvel alto, setando o flip-flop RS e saturando o transistor de descarga, devido ao nvel alto na sada Q do flipflop. O 555 comumente chamado de CI TIMER. Tem inmeras identificaes diferentes: LM555CN da National e SE555/NE555 da Signetics que so apenas dois dos fabricantes.

Pinagem do 555Normalmente o CI 555 se apresenta na forma DIL (Dual In Line : duplo em linha) de 8 pinos como mostrado na figura 1. A identificao dos pinos feita a partir da marca e no sentido anti-horrio.

Fig. 01 Pinagem do 555

A figura 2 abaixo mostra o encapsulamento do CI 555 :

Fig.02 - CI 555 - Encapsulamento

Pino 1 - Terra : O pino terra (ou comum) conectado grade de 0v normalmente chamada de grade negativa ou TERRA. Pino 2 - Disparador: Esse pino se conecta ao comparador inferior e usado para ajustar o controle flip-flop. Quando ele BAIXO torna a sada ALTA. Esse o incio da seqncia de timing para operao mono-estvel. O disparo (triggering) realizado tomando-se o pino abaixo de 1/3 da voltagem de grade em termos digitais, isso chamado LOW. A ao da entrada do disparador sensvel-a-nvel, permitindo uma razo baixa de mudanas de onda, (bem como pulsos), para ser usado como origens do disparo. O pulso do disparador deve ser de durao mais curta do que o intervalo determinado por um R/C externo. Se este pino mantido baixo por um longo perodo de tempo a sada vai permanecer alta at que a entrada do disparador seja ALTA novamente. Se a entrada do disparador permanecer abaixo de 1/3 da voltagem de grade por mais tempo do que o ciclo de cronometragem, o timer vai se rearmar no final do primeiro pulso de sada. Quando o timer usado em modo mono-estvel com pulsos mais longos do disparador, a durao do disparo pode ser encurtada por um circuito externo. A menor largura de pulso para disparo confivel de cerca de 10 s. Pino 3 - Sada: A sada do 555 vem a partir de um estgio totem (transistores empilhados) de alta-corrente. Isso prov corrente tanto de afundamento como de origem. A voltagem highstate de sada de cerca de 1,7 v menor do que a da alimentao. Com 15 volts de alimentao o chip pode puxar 200mA com uma baixa sada de voltagem de 2 volts. O estgio high-state de 13,3 volts. Ambos os tempos de elevao e queda da onda de sada so muito rpidos, tipicamente alternando-se em 100 ns. Para tornar a sada ALTA o PINO DISPARADOR (pino 2) momentaneamente levado de HIGH para LOW. Isso faz a sada ser ALTA. o nico modo de termos a sada HIGH. A sada pode ser devolvida ao estado LOW mudando-se o PINO LIMITE (Pino 6) de LOW para HIGH. A sada tambm pode ser convertida em LOW levando-se o PINO RESET a um estado LOW.

Pino 4 - Reset: Este pino usado para tornar o PINO DE SADA (pino 3) LOW. O pino reset deve ir abaixo de 0,7 volts e precisa de 0,1 mA para reiniciar o chip. O PINO RESET uma funo anuladora. Ele vai forar o PINO DE SADA a ir LOW, no importando o status do PINO DISPARADOR (Pino 2). Ele pode ser usado para terminar um pulso de sada prematuramente, para chavear as oscilaes de LIGADAS para DESLIGADAS. O pino ativado quando uma voltagem entre 0 e 0,4v aplicada a ele. Quando no utilizado, recomenda-se que seja ligado grade positiva para evitar a possibilidade de reinicializaes indesejadas. Pino 5 - Controlador de Voltagem: Este pino permite acesso direto ao pondo de 2/3 do divisor de voltagem. Esse o nvel de referncia para o comparador superior. Quando o timer 555 usado em um modo de voltagem controlada, a operao varia de 1 volt abaixo da tenso da grade at 2 volts acima do terra (0v). Voltagens podem ser aplicadas com segurana fora desses limites, mas devem ser confinadas entre 0v e a voltagem de grade. Aplicando-se uma tenso a esse pino, possvel variar o timing do chip, independentemente da rede RC. O controle de voltagem pode variar de 45 a 90% de Vcc em modo mono-astvel, tornando possvel o controle da largura do pulso de sada independentemente de RC. Quando usado em modo astvel, o controle de voltagem pode variar de 1,7v at Vcc total. Variando a voltagem no modo astvel produz-se uma sada em freqncia modulada (FM). Se o pino de controle de voltagem no usado, deve ser feito um bypass com o terra, com um capacitor de 10n para evitar a entrada de rudos no chip. Pino 6 - Limitador: O pino 6 uma entrada para o comparador superior (a outra o pino 5). Ele torna o PINO DE SADA LOW. Para tornar a sada LOW, o pino Limitador levado de um NVEL BAIXO DE TENSO at um nvel acima de 2/3 da voltagem de grade. Esse pno sensvel a nvel, permitindo que mudanas de baixa razo nas ondas sejam detectadas. Uma corrente DC, nomeada corrente limite, tambm deve fluir por esse pino a partir do circuito externo. Essa corrente tipicamente 0,1A, e vai determinar o limite superior de resistncia total permitido do pino 6 para a grade. Para funcionamento em 5v a resistncia de 16M. Para operao a 15v, a resistncia mxima de 20M. Pino 7 Descarga: Este pino conectado ao coletor aberto de um transistor NPN. O emissor vai para o terra. Quando o transistor ligado o pino 7 efetivamente entra em curto com o terra. O capacitor temporizador conectado entre o pino 7 e o terra e descarregado quando o transistor ligado. O estado de conduo desse transistor idntico em tempo quele do estgio de sada. Ele ligado (baixa resistncia para o terra) quando a sada LOW e desligado (alta resistncia para o terra) quando a sada HIGH. A corrente mxima no coletor limitada internamente pelo projeto de forma que qualquer tamanho de capacitor seja usado sem danificar-se o chip. Em certas aplicaes, essa sada do coletor aberto pode ser usada como um terminal de sada auxiliar, com capacidades de afundamento de corrente similar SADA (Pino 3). Pino 8 Grade: Este pino (ao qual tambm nos referimos como Vcc) o pino de alimentao positivo para o 555. A faixa de voltagem de alimentao operacional de +4,5 at +16 volts. O chip vai operar alm dessa faixa de operao sem mudar o perodo de timing. A nica mudana a capacidade de sada, que aumenta em corrente medida que a voltagem de alimentao aumenta.

EspecificaesEstas especificaes aplicam-se ao NE555. Outros temporizadores 555 podem ter parmetros diferenciados dependendo do uso a que se destinam (uso militar, mdico, etc).

Parmetro Tenso de alimentao (VCC)

Valor(es) 4.5 at 15 V

Corrente de alimentao (VCC = +5 V) 3 at 6 mA Corrente de alimentao (VCC = +15 V) 10 at 15 mA Corrente de sada (mxima) Dissipao de potncia Temperatura de Operao 200 mA 600 mWDe 0 70 C

Fig. 03 Tabela de Especificaes

VariantesMuitas variantes foram desenvolvidas por vrios fabricantes. O 555 tambm conhecido sob as seguintes siglas: Fabricantes ECG Philips Exar Fairchild Harris Intersil Lithic Systems Maxim Motorola National NTE Sylvania Raytheon RCA Sanyo ECG955M XR-555 NE555 / KA555 HA555 SE555 / NE555 LC555 ICM7555 MC1455 / MC1555 LM1455 / LM555 / LM555C / LMC555 NTE955M RM555 / RC555 CA555 / CA555C LC7555 Modelo

Texas Instruments SN52555 / SN72555Fig.04 Tabela de Fabricantes

Estrutura InternaO circuito do temporizador 555 poder conter mais de 20 transistores, 15 resistores e 2 diodos, dependendo do fabricante. Para facilitar o entendimento, abaixo mostrado componentes internos em blocos representativos. Desta forma o diagrama de blocos do CI 555 fica:

Fig.05 Diagrama em Blocos do CI 555

a) Resistores em srie:

Fig.06 Resistores em Srie

b) Transistor como chave:

Fig.07 Transistor como Chave

c) Circuito Comparador:

Fig.08 Circuito Comparador

d) Flip-Flop RS:

Fig.09 Flip-Flop RS e Tabela Verdade

A tabela-verdade mostra que conforme os valores colocados nas entradas do biestvel RS temos condies de sadas diferentes.

Aplicaes do Circuito Integrado 5551. Um 555 pode ser aplicado como: 2. Como um TIMER (operao mono-astvel tambm chamado DELAY), 3. Como um OSCILADOR (tambm chamado de MULTIVIBRADOR - ou operao astvel) 4. Como um ONE-SHOT (tambm chamado multivibrador astvel). O 555 um CI extremamente popular. muito simples de usar e bastante robusto. Ele vem em acondicionamentos simples, duplo ou qudruplo com nmeros de tais como LM555, NE555, LM556, NE556. ideal para osciladores astveis (funcionamento livre) bem como para o modo monoestvel, 5. O 555 pode ser armado e reiniciado em ondas descendentes e a sada pode alimentar ou consumir at 200mA. A sada HIGH de certa de 1,7 v menor do que a da alimentao. O NE555 opera de 3 a 16v DC. A freqncia mxima de operao 500kHz, 6. Como temporizador (com tempo fixo ouvarivel), oscilador, modulador de largura de pulso (PWM Pulse Width Modulation ),modulador de Posio de pulso (PPM Pulse Position Modulation ), detector de falta de pulsos,temporizao sequencial, controle de velocidade de rotao (Tacmetro), disparo de varrimento para osciloscpios, conversor de tenso DC-DC, conversor tenso Positivo-Negativo, controlador de Motores servo, conversor Tenso Frequncia (VCO Voltage Controlled Oscilator), gerador de sinal em dente de serra, alarmes, etc.

Circuito MonoestvelO circuito monoestvel aquele que tem um estado estvel. Ele pode permanecer neste estado eternamente. Se houver um disparo, o circuito passa do estado estvel para um estado instvel onde permanece por um intervalo de tempo T, ao final do qual retorna ao estado estvel e ali permanece at que seja novamente disparado.

Fig.10 Circuito Monoestvel

As formas de onda obtidas sobre o pino 2 (Ve), na sada (Vs) e sobre o capacitor (Vc) so:

Fig. 11 - Formas de Onda sobre o pino 2

O perodo T pode ser calculado pelo tempo necessrio para que a tenso no capacitor Vc v de zero 2/3 de Vcc.

Funcionamento do CI 555 na Configurao MonoestvelConforme a figura 2, inicialmente o circuito est no estado estvel onde Vs= 0 (tenso na sada). Se na sada temos Vs= 0, ento = 1 e o transistor est saturado. Nestas condies o capacitor C est necessariamente descarregado e o potencial na entrada limiar ser aproximadamente zero. Com o limiar em zero (pino 6), o comparador 1 fornecer sada igual a zero, pois a outra entrada (-) est em 2/3 de Vcc. Inicialmente vamos considerar que a tenso de entrada Ve (disparo) est em Vcc (NL1), logo o comparador 2 tambm fornecer sada igual a zero. O biestvel RS estar com R= 0 e S= 0 mantendo a condio de = 1 e Q= 0. Como podemos ver o circuito est estvel e permanecer assim indefinidamente, caso no ocorra o disparo atravs do pino 2.

Fig. 12 - Diagrama de Blocos do CI 555 na Configurao Monoestvel

A aplicao da tenso no pino 5 (tenso de controle) pode variar o intervalo de temporizao, portanto se este pino no for utilizado, deve-se lig-lo no terra atravs de um capacitor de 0,01 F (conforme datasheet do 555), para impedir que rudos de alta frequncia altere a largura do pulso calculado. Para tirarmos o circuito da posio estvel (sada= 0), basta termos na entrada de disparo (pino 2) um pulso negativo (ou seja: ir de Vcc para 0). Se Ve=0 o comparador 2 apresentar sada= NL1. Nesse instante o biestvel apresenta na entrada R= 0 e S= 1, portando as suas sadas vo para = 0 e Q= 1. O transistor passar da saturao para o corte e a tenso na sada vai a Vs= NL1 (ou seja, prximo de Vcc). Voltando o pino 2 (entrada) novamente para Vcc o comparador 2 apresentar sada igual a NL0, o que no entanto no altera a sada do biestvel, pois sua entrada fica com R= 0 e S= 0. Assim, o transistor continua cortado e a corrente que vem do Vcc e passa por R no poder mais atingir o terra atravs deste transistor, e passar a faz-lo atravs do capacitor C. A impedncia de entrada dos comparadores muito elevada (Mega Ohms) e a corrente atravs deles desprezvel, e por esse motivo a corrente se dirige ao capacitor e no ao comparador 2. A tenso Vc no capacitor vai se elevando, e ao atingir um valor pouco superior a 2/3 de Vcc, faz com que o comparador 1 tenha sada em NL1 e portanto o biestvel fica com R= 1 e S= 0. Assim, as sadas do biestvel RS voltam ao estado estvel, ou seja: = 1 e Q= 0 e dessa maneira o transistor volta a saturar, descarregando a carga do capacitor quase que instantaneamente enquanto que a sada (pino 3) fica em NL0 (estado estvel). O sistema permanecer nesta condio at que outro pulso negativo provocado dispare o sistema novamente. O tempo em que o sistema permanece no estado instvel (sada= NL1) , o tempo necessrio para que o capacitor se carregue de zero 2/3 de Vcc. Caso o pino 2 (disparador) fique excitado o tempo todo, ou seja: Ve= 0. Nesse caso, a sada do CI 555 (pino 3) fica o tempo todo em NL1, pois aps ter sido excitado, a sada vai para NL1 durante o tempo de carga do capacitor que T; porm, mal d tempo do capacitor se descarregar aps esse perodo e o mesmo volta a se carregar imediatamente, resultando numa sada eterna em nvel lgico alto. Para se evitar o efeito do eterno disparo pode-se utilizar um circuito diferenciador no pino de entrada do CI 555 (pino 2). Vide figura abaixo:

Fig. 13 Circuito Diferenciador e Diagrama de Tempos

Atravs do diagrama de tempos acima, assim que Ve for para NL0 (ou seja, dispare o monoestvel), a tenso no pino 2 vai para zero volts apenas por alguns micro-segundos, o que suficiente para excitar o CI 555 e levar a sua sada para NL1 durante o T estipulado; e,

em seguida a tenso no pino 2 volta para Vcc, mesmo que algum fique disparando a entrada no Ve atravs do zero volts. Dessa maneira, o circuito monoestvel excitado uma nica vez, a menos que volte a tenso do Ve para Vcc e em seguida volte para zero outra vez. Os valores dos componentes do diferenciador indicados na figura acima podem ser mantidos o mesmo (R= 10 K e C= 1 nF) para vrios circuitos monoestveis que se queira dimensionar, ou seja, para quase todos os perodos T que forem utilizados. Isso faz com que a nica preocupao em implementar um circuito monoestvel recaia apenas nos clculos do perodo T atravs do R e C acoplados ao CI 555.

Circuito AstvelCircuito astvel um circuito que opera em dois estados instveis, permanecendo determinado intervalo de tempo em cada um deles, sendo perfeitamente controlado pelo projetista ou usurio do circuito. O circuito integrado utilizado para se obter o astvel, tambm o CI 555 conforme esquema abaixo do diagrama de blocos da estrutura interna do mesmo:

Fig. 14 - Diagrama de blocos da estrutura interna do CI 555

Funcionamento do CI 555 na Configurao AstvelO circuito astvel opera em dois estados instveis cujos perodos denominaremos de T1 e T2. A sada do CI 555 (pino 3) no modo astvel alterna indefinidamente entre NL1 (perodo T1) e NL0 (perodo T2) sem que haja a necessidade de excit-lo, como ocorria com o circuito monoestvel.Abaixo mostrado a ligao externa ao CI 555 para se obter a operao no modo astvel:

Fig. 15 - CI 555 na Configurao Astvel

As formas de onda sobre o pino 2 (Ve), na sada (Vs) e sobre o capacitor (Vc) so:

Fig. 16 Diagrama de Tempos

Os perodos T1 e T2 podem ser manipulados atravs dos tempos de carga (T 1) e de descarga (T2) do capacitor, simplesmente alterando os valores dos resistores Ra e Rb e do capacitor C conforme esquema eltrico acima. Admitamos como condio inicial que a tenso no capacitor (Vc) praticamente zero. Nestas condies o comparador 2 ter sada em NL1 e o comparador 1 ter sada em NL0. Obviamente que as entradas do biestvel RS so dadas por R= 0 e S= 1, portanto as sadas so = 0 e Q= 1 resultando como sada do CI 555 (pino 3) em NL1.

Fig. 17 - Diagrama de Blocos do CI 555 na Configurao Astvel

Como = 0 o transistor estar cortado e teremos ento a corrente de carga em ao. Esta corrente de carga carrega o capacitor at que Vc seja um pouco maior que 2/3 de Vcc onde o comparador 1 ter sada em NL1 e o comparador 2 com sada em NL0. Sendo R= 1 e S= 0 o biestvel RS ter = 1 e Q= 0 resultando ento no pino 3 (sada do astvel) em NL0. Como = 1 o transistor estar saturado, dando origem a corrente de descarga do capacitor atravs do Rb. A tenso no capacitor vai ento diminuindo at que seja um pouco menor que 1/3 de Vcc e a partir da o ciclo se repete indefinidamente. Durante o tempo de carga do capacitor (T 1), a corrente passa pelo Ra e pelo Rb e que, durante o tempo de descarga do capacitor (T 2), a corrente passa somente pelo Rb, resultando obviamente num tempo de carga sempre maior que o tempo de descarga; ou seja, T 1 T2.

ConclusoConclumos que o CI 555 um circuito integrado dedicado, projetado para aplicaes de temporizador e oscilador. O CI 555 um dos mais simples e robustos CIs do mercado. Ele tem sido usado em muitas aplicaes e extremamente popular. No funcionamento Astvel a sada do 555 ficar variando entre os estados alto e baixo numa freqncia que ser determinada pela rede RC. No funcionamento Monoestvel, quando a temporizao se iniciar,a sada que estava em estado baixo, passar para estado alto (prximo a Vcc).Ela ficar em estado alto por um tempo determinado pela constante RC. Este componente continua em pleno uso, graas a sua simplicidade de uso, preo e boa estabilidade. baixo

Referncias Bibliogrficashttp://www.novaeletronica.net/tutoriais/5 http://www.ebah.com.br/content/ABAAAA9DEAJ/ci-55555/555a.htm http://www.ebah.com.br/content/ABAAAetjkAK/monoestavel http://www.ebah.com.br/content/ABAAAA9DEAJ/ci-555 http://www.ebah.com.br/content/ABAAAeti0AK/astavel http://pt.wikipedia.org/wiki/CI_555 http://www2.eletronica.org/Members/fusueta/apostila555.zip/view https://www.national.com/ds/LM/LM555.pdf