Si el 555 común reúne características que lo hacen el más popular de todos los integrados, imagine el 555 en versión CMOS de elevadísima impedancia de entrada y que puede alcanzar intervalos de temporización mucho mayores. Eso ya es una realidad y en este artículo enfocamos esta interesante versión CMOS del 555.
Una versión CMOS del integrado 555
Si el 555 común ya es el más popular de los circuitos integrados, usándose en una infinidad de aplicaciones en las que se desea la producción de señales de baja y mediana frecuencia y temporización, imagine lo que puede hacer-se con una versión "incrementada" del nuevo circuito en una configuración CMOS de frecuencia más aita, menor consumo y entradas de impedancia altísima.
En este artículo abordamos las características de la versión CMOS, basados en las informaciones obtenidas para el tipo TLC 555 de la Texas Instruments.
Nadie puede negar la versatilidad y la utilidad del 555. Hojee las revistas especializadas de los últimos 5 anos y vea cuántos proyectos usan este componente y cuántos se basan totalmente en las propiedades de ese CI.
Pero, aún siendo extremadamente versátil, el 555 aún no puede considerarse el circuito ideal para la función que ejerce.
Nota: A pesar de que CMOS 555 es popular en muchos países, apareciendo con denominaciones como TLCSSS o 7555, a veces no es fácil de adquirir.
Algunas limitaciones encontradas en el 555 bipolar, condujeron al desarrollo de la nueva versión CMOS con las mismas características tradicionales del 555 común mas algunas otras que lo hacen aplicable a una variedad increíble de circuitos.
El 555 en su versión CMOS puede intercambiarse con el 555 bipolar, pero existen. Pero existen aplicaciones en las que solamente el 555 CMOS es adecuado, por sus características insustituibles.
¿Por qué es mejor el 555 CMOS?
El 555 CMOS que también se designa TLC555 (Texas) y también 7555, tiene la misma configuración interna del 555 común, como muestra la figura 1.
Lo que tenemos son dos comparadores de tensión que disparan en forma típica con 1/3 y 2/3 de la tensión de alimentación, pudiendo alterarse estos valores por la conexión de componentes externos y por el uso del terminal externo de control.
Los dos comparadores activan e inactivan un "flip-flop" que puede excitar una etapa de potencia de salida y también un transistor CMOS de control de descarga.
Si comparamos las características y no el funcionamiento de los dos tipos de CMOS, podremos evaluar mejor sus diferencias.
La primera diferencia se refiere a la corriente de consumo de los dos tipos, sobre todo en el momento de la conmutación.
Lo que ocurre es que la corriente que consume un 555 en el momento de la conmutación es muy alta, llegando casi a los 400 mA, mientras que el TLC555 CMOS consume en ese instante apenas 10 mA. (figura 2).
En las aplicaciones que usan pilas o baterías, esta alta corriente de conmutación puede producir fallas de funcionamiento que no ocurren con la versión CMOS.
La segunda diferencia es la frecuencia máxima de operación. Si bien el 555 común alcanza sólo 500 kHz, la versión CMOS llega a los 2 MHz en la configuración astable.
En tercer lugar tenemos la elevada impedancia de entrada que alcanza 1012 Ω. Eso significa que podemos excitar esta versión del 555 con corrientes bajísimas.
Daremos el ejemplo de su interruptor de toque de extrema sensibilidad que no necesita ningún componente adicional para el disparo!
Es claro que siendo CMOS y teniendo una impedancia alta de entrada el componente está sujeto a danos por las descargas electrostáticas. La versión TLC555, de Texas, está protegida internamente contra las descargas de tensión hasta más de 2.000 volts, pero en la práctica se recomienda tener cuidado si se expone a altas tensiones estáticas.
Finalmente, tenemos la banda de tensiones de alimentación que está entre 2 y 18 V con un consumo de corriente bajísimo lo que significa una pequeña potencia absorbida.
Típicamente la versión TLC555 de la Texas exige sólo 1 mW de potencia para una alimentación de 5 V.
Las demás características son similares o iguales a la versión bipolar, según se ve en la tabla comparativa siguiente:
En la figura 3 tenemos la disposición de los terminales del TLC555 observándose que es equivalente al 555 común en las conexiones.
Las características absolutas para la versión CMOS TLC555 son:
Corriente máxima proporcionada por la salida: 100 mA (típ.)
Corriente máxima drenada por la salida: 100 mA (típ.)
Banda de tensiones de alimentación: 2 a 18V
Banda de tensiones de entrada: -0,3 a 18V
Disipación total continua (a 25º C): 600 mW
Corriente de disparo (Vdd 5V): 10pA
Frecuencia máxima astable: (RA = 470R, RB = 200R, C = 200pF): 2,1 MHz
Tiempo de ascenso y tiempo de descenso (Vdd=5V RL= 10 M, C1= 1uF): 10 ns
APLICACIONES
1. Configuración astable
En la configuración astable tradicional, la frecuencia depende de RA, RB y C según la fórmula dada al lado del diagrama de la figura 4.
En la versión CMOS los resistores admiten valores mucho más altos que en la versión bipolar. Los resistores para este circuito pueden tener valores tan altos como 100 M sin problemas, lo que facilita el uso de capacitores con valores mucho menores (figura 4).
En este circuito el capacitor C se carga vía Ra y Rb con una curva dada por la constante de tiempo C (Ra + Rb) hasta el momento en que la tensión en el capacitor llega a 2/3 de la tensión de alimentación.
En este momento ocurre el disparo del primer comparador haciendo que la salida conmute para el nivel LO. Entonces comienza también una descarga del capacitor via Rb hasta que se llega, en el pino 7, a una tensión que es 1/3 de la tensión de alimentación y entonces entra en acción el segundo comparador.
En este instante, la salida con- muta nuevamente para el nivel HI y se reinicia el ciclo.
Para obtener un tiempo de descenso muy corto y entonces lograr una forma de onda en diente de sierra, podemos reducir Rb a cero. Con eso, el tiempo de descenso puede caer a algunos microsegundos.
2. Astable simétrico
En el circuito que se ve en la figura 5, la carga y la descarga del capacitor se produce por el mismo trayecto lo que asegura una salida simétrica.
EI resistor R debe ser mayor de 1ok para no cargar la salida.
3. Oscilador de audio
EI circuito de la figura 6 produce un tono de aproximadamente 500 Hz dado por el capacitor C de 100 nF.
La salida tiene elevada su potencia con ayuda de una etapa transistorizada.
La alimentación se efectúa con tensiones entre 5 y 18 volts.
Según vemos por la forma de onda producida, el período en el que la salida se mantiene en el nivel LO es mucho menor que el periodo en que está en el nivel Hl. En el nivel LO el transistor conduce y la corriente en el altoparlante es mayor.
4. Oscilador con relación variable marca-espacio
Con la configuración que se ve en la figura 7, la relación marca-espacio del oscilador puede variarse en la proporción de hasta 20 a 1.
Tenemos entonces una banda que se extiende de 1 hacia 20 para una relación de tiempo en que la salida se encuentra en nivel HI y el tiempo en el nivel LO.
La frecuencia producida depende tanto del valor del capacitor como, un poco, del punto de ajuste de la relación marca-espacio.
5. Sirena
Dos TLC555 forman esta sirena que produce un sonido de gran volumen modulado debido al empleo de una etapa transistorizada de potencia (figura 8).
El primer TLC555 genera una señal en cliente de sierra de aproximadamente 1 segundo de período, que sirve para modular el tono producido por el segundo TLCSSS que funciona como estable excitando la etapa de potencia.
Podemos alterar la velocidad de las variaciones modificando el capacitor de 10 µF del mismo modo que podemos modificar la tonalidad alterando el capacitor de 47 nF.
6. Interruptor de toque
Finalmente tenemos, en la figura 9, un interruptor simple y sensible, de toque, que puede usarse tanto para encender un LED como para disparar un relé.
El TLC555 funciona como un monoestable de modo que el tiempo de accionamiento de la carga es independiente de la duración del toque de disparo. Para los valores dados tenemos una temporización del orden de los 5 segundos.
El transistor proporciona la excitación necesaria de los relés de manera de no sobrecargar el circuito. Para el caso de una carga de menor corriente, como un oscilador de audio o un LED, el transistor se vuelve innecesario y tenemos entonces una configuración extremadamente simple.
EI tiempo de temporización está dado por la fórmula:
T=1,1 x R x C
EI disparo se produce con la caída de tensión en el pin 2 al nivel 0. Se recomienda hacer una buena puesta a tierra en el punto indicado para mayor eficiencia del circuito.
