Circuito de tempo ci, Notas de estudo de Eletromecânica

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Eletrônica - REE III Circuitos lógicos digitais - Ensaios

Circuitos de tempo com Cl

Circuitos de tempo com Cl

© SENAI-SP, 2004

Trabalho editorado pela Gerência de Educação da Diretoria Técnica do SENAI-SP, a partir dos conteúdos extraídos da apostila Circuitos lógicos digitais - Ensaios, Capítulo XII, Circuitos de tempo com CI. São Paulo, 1991 (Reparador de Equipamentos Eletrônicos III).

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Circuitos de tempo com CI

O objetivo que norteou a elaboração do material didático Circuitos de tempo com Cl foi o de apresentar, de uma forma organizada, clara e objetiva, os aspectos fundamentais da eletrônica.

Esperamos que esse manual sirva como instrumento de apoio ao estudo de uma matéria essencial para os que se iniciam ao campo da eletrônica.

Disparador tipo Schmitt (Schmitt-trigger)

É um circuito realimentado que muda subitamente de estado quando o sinal de entrada atinge um valor determinado (V+ ou V-) na transição de 0 para 1 e de 1 para 0.

Observe abaixo o diagrama desse tipo de Cl.

Observe a seguir o símbolo do disparador tipo Schmitt.

As figuras abaixo ilustram as possibilidades de aplicação do disparador Schmitt-trigger:

Interface do sistema TTL

Oscilador de pequena potência C-MOS

Disparo na borda de descida com C-MOS.

Disparo na borda de subida com C-MOS.

O multivibrador monoestável é aplicado em situações que se relacionam com intervalos de tempo. Por exemplo, quando os pulsos forem estreitos e houver necessidade de pulsos mais largos ou vice-versa.

Dependendo do uso do multivibrador monoestável, é necessário verificar os valores máximos e mínimos de R e C fornecidos pelo fabricante.

Multivibrador monoestável regatilhável - Esse Cl tem a capacidade de manter sua saída inalterada ao receber novo disparo durante o período de tempo instável.

Este tipo de Cl pode ser o comum ou o Schmitt-tigger. Ambos podem ser disparados na subida e na descida do pulso.

Quanto à estrutura , o multivibrador monoestável regatilhável é composto por:

• circuito de entrada
• circuito de tempo
• circuito de saída

As formas de onda a seguir mostram o funcionamento desse Cl:

• Aplicando um pulso em A ↓, Q irá para o nível 1;
• Esgotado o tempo determinado por R e C, Q retorna ao nível 0;
• Se durante RC ocorrer novo pulso de gatilho, uma nova contagem será reiniciada.

Circuito integrado temporizador 555 É utilizado em aparelhos eletrônicos para controle de tempo. Observe abaixo o circuito interno de um Cl 555.

O circuito integrado temporizador 555 pode operar como multivibrador monoestável e astável.

Multivibrador monoestável A figura abaixo mostra o circuito e as formas de onda de um Cl 555 utilizado como multivibrador monoestável.

Multivibrador astável: as figuras que seguem referem-se ao circuito e às formas de onda do Cl 555 usado como multivibrador astável.

Observe também o gráfico de freqüência de oscilação e equações para cálculo de tempo.

t (^) H = 0,693 (R (^) B + RA )C t (^) L = 0,693 (R (^) B) C

período t (^) H + t (^) L = 0,693 (R (^) A + 2RB )C

freqüência = (R 2R )C

A + B

ciclo de trabalho de saída = t t

t H +^ L

R 2R

R

A + B

ciclo de trabalho da forma de onda de saída = t t

tH H +^ L

R 2R

R

A B

B

relação saída/entrada = t

t H

L =

R R

R

A B

B

Parâmetros de famílias lógicas

Correntes (I)

• I (^) IN - corrente de entrada (“Input current”).
• I (^) DD - corrente quiescente de alimentação (“Quiescent power supply current”).
• I (^) OZH - corrente de saída aberta em nível alto (“Output off current high”).
• I (^) OZL - corrente de saída aberta em nível baixo (“Output off current low”).
• I (^) DDH - corrente quiescente de alimentação para nível 1 (“Quiescent power supply current high”).
• I (^) DDL - corrente quiescente de alimentação para nível 0 (“Quiescent power supply current low”).

Tensões

• VIK - tensão de grampeamento de entrada (“Input clamp voltage”).
• VT - tensão limiar de transição negativa (“Negative-going threshold voltage”).
• VT+ - tensão limiar de transição positiva (“Positive-goig threshold voltage”).

Características de chaveamento

• t (^) pHZ - tempo de desabilitação de saída de três estados de nível 1 para alta impedância ( “3-state output disable time, high to Z).
• t (^) PLZ - tempo de desabilitação de saída de três estados de nível 0 para alta impedância ( “3-state output disable time, low to Z”).
• t (^) PZH - tempo de habilitação de saída de três estados de alta impedância para nível 1 (“3-stage output enable time, Z to high”).
• t (^) PZL - tempo de habilitação de saída de três estados de alta impedância para nível 0 ( “3-state output enable time, Z to low ”).
• t (^) CW - período de clock (“Clock period”).

4. Qual a diferença entre corrente de entrada e corrente quiescente de alimentação?. 5. Utilizando o manual do fabricante, levante os parâmetros referentes ao circuito integrado 7414. a. Tensão limiar da transição negativa.

b. Tensão limiar da transição positiva.

c. Tensão de grampeamento de entrada.

d. Corrente quiescente de alimentação para nível 1.

e. Corrente quiescente de alimentação para nível 0.

6. Os multivibradores monoestáveis se dividem em: a. ______________________________________________________________ b. ______________________________________________________________

7. Utilizando circuitos integrados TTL SSI, represente esquematicamente um multivibrador monoestável regatilhável que, após um pulso de disparo, tenha saída em nível 1 e permaneça nessa condição por 4s, retornando depois ao nível 0. 8. Relacione as siglas com a denominação dos parâmetros das famílias lógicas. a. I (^) DDH ( ) é a tensão limiar que a entrada interpreta como nível 0 quando ocorre a transição de 1 para 0. b. I (^) OZL ( ) é a corrente que flui para o terminal de alimentação para toda entrada em 1 e para uma dada especificação da tensão de alimentação. c. VT- ( ) é o intervalo de tempo que decorre entre o desabilitador de saída atingir 50% do seu nível máximo de tensão (na transição de 1 para 0) e a tensão de saída atingir 10% do seu valor máximo. d. t (^) pZH ( ) é a corrente de fuga que flui da saída de um dispositivo de três estados, quando essa se encontra aberta e especificada para uma tensão de saída em nível 0 e também para cada uma dada especificação da tensão de alimentação. 9. Por que o disparador Schimitt tem grande imunidade a ruídos?

Ensaios

Situação-problema 36 Na sala de operação do alto forno de uma indústria está sendo instalado um contador de número de cargas.

Esse instrumento, após o reset manual, conta automaticamente o número de cargas, uma vez que o pulso de clock é retirado diretamente de um dos contatos do sistema de carregamento

A tarefa que aqui se propõe é desenvolver um circuito temporizador que sirva de interface entre o contato seco do sistema de carregamento e o contador e que atue como um neutralizador da oscilação do contato (efeito de "bounce").

Convenção

• Carregamento: contato seco fechado durante 0,2s
• Intervalo e carregamento: nível 1
• Clock do contador: transição UP t (^) rCL e t (^) fCL = 5μs
• Família lógica do contador C-MOS com VDD 12V

Material necessário

• GRD (gerador e receptor de sinais digitais)
• Circuitos integrados
• Capacitores
• Resistores

Procedimento

1. Analise os gráficos de acionamento do relé em função do tempo.

O gráfico acima mostra como o sinal do contato é considerado teoricamente.

O gráfico abaixo mostra como realmente ocorre o sinal do contato (do efeito de “bounce”), quando se considera a multiplicação dos pulsos devido às irregularidades na superfície de contato.

2. A partir da análise dos dois gráficos anteriores, informe o tempo mínimo necessário para que um monoestável, a cada fechamento (teórico) do contato, forneça um único pulso de saída. Tempo mínimo: _____________________________________________________ 3. Estabeleça uma margem de segurança dilatando o tempo mínimo sem tornar, por exagero, inoperante o sistema. Margem de segurança: _______________________________________________ 4. Com a margem de segurança estabelecida, calcule o tempo real do monoestável. Tempo real: ________________________________________________________ 5. Escolha no manual do fabricante de circuitos integrados C-MOS, um monoestável adequado ao problema proposto. Cl: _______________________________________________________________ 6. Esquematize o circuito. Numere os pinos do Cl e faça as ligações com o contato do relé e com o contador. Utilize o manual do fabricante, se necessário.