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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR1 Amplificatori Operazionali-2 1. Applicazioni non lineari delloperazionale.

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1 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR1 Amplificatori Operazionali-2 1. Applicazioni non lineari delloperazionale. 2. Generatori di forme donda.

2 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR2 1. Applicazioni non lineari dellAO 1.1 – Comparatore. 1.2 – Trigger di Schmitt. 1.3 – Comparatore a finestra.

3 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR3 1.1 Comparatore.

4 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR4 Comparatore Comparatore: dispositivo che confronta la tensione V in applicata allingresso con una tensione di riferimento costante V ref (soglia). Per questo è anche detto comparatore a soglia. Luscita V out indica se V in è maggiore o minore di V ref, commutando di livello allorché V in = V ref. Se V ref 0 il circuito è anche detto rivelatore di livello mentre se V ref = 0 prende il nome di rivelatore di zero.

5 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR5 Comparatore invertente con V ref 0 Dalla transcaratteristica di destra si può notare che: Quando V in < V ref V out + V cc Quando V in > V ref V out V cc Quando V in = V ref si ha la commutazione di livello ( Rivelatore di livello).

6 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR6 Comparatore non invertente con V ref =0 Dalla transcaratteristica di destra si può notare che: Quando V in < 0 V out V cc Quando V in > 0 V out +V cc Quando V in = 0 si ha la commutazione di livello ( Rivelatore di zero). approfondimento

7 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR7 Ruolo del comparatore Il comparatore può essere considerato uninterfaccia tra circuiti analogici e digitali. Infatti i segnali di ingresso sono analogici mentre luscita assume solo 2 livelli ( ), che possono essere considerati livelli logici. Può essere considerato un convertitore analogico/digitale a 1 bit.

8 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR8 Limiti del comparatore a soglia 1.Il comparatore a soglia non assicura un'uscita costante: si ha quindi una "zona di indeterminazione", ovvero una fascia di valori del segnale di ingresso entro la quale il segnale viene amplificato, ma senza saturare. 2.Oltre a ciò vi è una difficoltà pratica di utilizzo del semplice comparatore a soglia in quelle applicazione in cui sia richiesto il controllo on/off di un dispositivo: Se infatti la differenza tra il segnale variabile di ingresso "V in " e quello di riferimento "V ref ", è piccola o addirittura trascurabile, il comparatore sarà instabile, accendendo e spegnendo ripetutamente il dispositivo.

9 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR9 Limiti del comparatore a soglia 3) LAO in anello aperto è più sensibile a rumori e disturbi presenti agli ingressi invertente e non invertente. Ciò può provocare commutazioni indesiderate delluscita a seguito di una momentanea ed errata coincidenza dei valori V in e V ref.

10 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona 1.2 Trigger di Schmitt.

11 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR11 Trigger di Schmitt Il Trigger di Schmitt, o comparatore rigenerativo o comparatore con istèresi o comparatore a doppia soglia, riduce gli inconvenienti del comparatore a soglia, creando una zona di insensibilità (isteresi), compresa entro due soglie di intervento (V T+ e V T ). Ciò grazie alla retroazione positiva (frazione dell uscita riportata in ingresso al terminale + dellAO, con aumento del guadagno).

12 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR12 Funzionamento del Trigger di Schmitt 1) Se V out = +V cc V + = [R 2 /(R 1 +R 2 )](+V cc ). Allorché V in raggiunge tale valore (indicato con tensione di soglia superiore V T+ ), V out commuta a V cc. 2) Se V out = V cc V + =[R 2 /(R 1 +R 2 )] (Vcc). Allorché V in, diminuendo, raggiunge tale valore (indicato con tensione di soglia inferiore V T ), V out ricommuta al valore +V cc, rimanendovi fino al successivo passaggio per V T+.

13 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR13 La transcaratteristica V H = V T+ - V T- = Tensione di Istèresi. Se V ref fosse 0 il grafico traslerebbe orizzontalmente. Listèresi è quella che permette di evitare le commutazioni indesiderate: maggiore è V H minore è la probabilità di avere false commutazioni.

14 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR14 Porte con ingressi a trigger di Schmitt Un inconveniente che si verifica di frequente sulle linee di trasmissione di segnali digitali è la degradazione dei loro livelli logici. Questo capita a causa della sovrapposizione al segnale utile di una componente di rumore che va a variare lampiezza picco- picco del segnale. Spesso a ciò si accompagna anche un peggioramento della forma dei fronti donda di salita e discesa.

15 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR15 Porte con ingressi a trigger di Schmitt Sfruttando le caratteristiche del Trigger di Schmitt, i progettisti hanno realizzato porte logiche integrate con ingressi a trigger di Schmitt (o porte con istèresi), il cui simbolo è rappresentato in figura. Esse presentano una transcaratteristica in cui non esiste una zona di transizione graduale nel passaggio da un livello allaltro, bensì un passaggio brusco in corrispondenza di due distinti valori dellingresso (le tensioni di soglia).

16 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR16 Porte con ingressi a trigger di Schmitt Le porte logiche con istèresi, dunque, sono più immuni ai rumori di quelle senza istèresi. Sono dunque usate per ripulire dal rumore il segnale di ingresso e migliorare la definizione dei fronti del segnale in uscita. approfondimento

17 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR Comparatore a finestra.

18 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR18 Il comparatore a finestra Il comparatore a finestra permette di riconoscere se una tensione, V in, risulta allinterno o allesterno di una finestra di valori, ossia tra due estremi, V ref1 e V ref2.

19 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR19 Schema circuitale del comparatore a finestra In figura, il comparatore superiore (A1) è di tipo non invertente, mentre quello inferiore (A2) è di tipo invertente, pertanto si otterrà il seguente funzionamento:

20 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR20 Principio di funzionamento 1) V in < V ref2 luscita di A2 è alta e luscita di A1 è bassa D2 è ON e D1 è OFF V out =+V CC grazie ad A2. 2) V in > V ref1 luscita di A1 è alta e luscita di A2 è bassa D1 è ON e D2 è OFF V out =+V CC grazie ad A1. 3) V ref2 < V in < V ref1 le uscite di A1 e A2 sono basse, sia D1 che D2 sono OFF V out = 0. approfondimento

21 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR21 Amplificatori Operazionali-2 2. Generatori di forme donda.

22 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR22 2. Generatori di forme donda 2.1 – Multivibratori. 2.2 – Astabile ad operazionale. 2.3 – Generatore di onda quadra e triangolare. 2.4 – Multivibratori a porte logiche 2.5 – Multivibratori integrati.

23 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR Multivibratori.

24 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR24 Multivibratori I multivibratori, a differenza degli oscillatori sinusoidali, sono circuiti adatti a fornire onde quadre, rettangolari o impulsive. Sono realizzati in svariate forme: a BJT, ad operazionale, a porte logiche, in circuito integrato. Si distinguono in monostabili, bistabili e astabili. approfondimento

25 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR25 Multivibratore monostabile Presenta uno stato stabile, in cui può rimanere indefinitamente, ed uno quasi-stabile. Mediante il segnale di comando V i in ingresso è possibile far commutare luscita V o dallo stato stabile SS) a quello quasi- stabile (SQS). Da questultimo, però, dopo un tempo dipendente dai parametri del circuito stesso, luscita ritorna nello stato stabile. In definitiva il circuito genera, in seguito ad un comando, un impulso (onda rettangolare) di durata prestabilita, utilizzabile come temporizzatore.

26 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR26 Multivibratore bistabile Detto anche flip-flop, presente due stati stabili (SS) nei quali può permanere indefinitamente. Il circuito passa da uno stato allaltro solo in seguito ad un comando esterno. Trova largo impiego come cella di memoria e divisore di frequenza (FF JK e FF T).

27 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR27 Multivibratore astabile E caratterizzato da due stati non stabili (uscita alta e bassa) tra i quali il multivibratori oscilla senza bisogno di comandi esterni. Lautoinnesco delloscillazione è reso possibile, sotto certe condizioni, dalla sicura presenza di una quantità infinitesima di rumore termico nel sistema amplificatorerete di reazione, amplificata dallanello di reazione. Il periodo delle oscillazioni è determinato dalle costanti di tempo del circuito. Lastabile è un vero e proprio generatore di onde rettangolari.

28 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona 2.2 Astabile ad operazionale.

29 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR29 Astabile ad operazionale Se colleghiamo alluscita del Trigger di Schmitt un ramo di temporizzazione RC e applichiamo la tensione del condensatore V c allingresso invertente del comparatore otteniamo un multivibratore astabile (generatore di onda quadra).

30 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR30 Principio di funzionamento Supponiamo inizialmente V o = V oH. C tende a caricarsi al valore +V cc con costante di tempo RC, ma quando V c (= V = V + = V R2 ) raggiunge il valore V T+ (tensione di soglia superiore del Trigger), V o commuta portandosi al valore –V cc.

31 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR31 Principio di funzionamento A questo punto V c si inverte di polarità e C inizia a scaricarsi tendendo a V oL con la stessa costante di tempo. Giunta però V c alla soglia inferiore V T luscita ricommuta e il ciclo ricomincia. (Lanalisi sarebbe identica se partissimo dal valore V out =V cc ).

32 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona 2.3 Generatore donda quadra e triangolare.

33 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR33 Generatore di onda quadra e triangolare Con il seguente circuito è possibile ottenere sia unonda quadra (V o1 ) che unonda triangolare (V o2 ). Infatti esso è costituito da un Trigger di Schmitt non invertente (con V ref = 0) che alimenta un integratore invertente. Luscita V o2 dellintegratore è a sua volta riportata allingresso del trigger in modo da chiudere lanello di reazione. approfondimento

34 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR34 Forme donda approfondimento

35 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR35 Relazioni matematiche Valgono le seguenti relazioni:

36 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona 2.4 Multivibratori a porte logiche.

37 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR37 Multivibratori a porte logiche Le porte logiche TTL e CMOS vengono spesso usate per realizzare circuiti formatori donda, in particolare: multivibratori astabili (generatori di segnali di clock), multivibratori monostabili (formatori di impulsi) multivibratori bistabili (celle di memoria a flip-flop). approfondimento

38 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR38 Principio di funzionamento Il principio che sta alla base dei multivibratori a porte logiche è che se si collega lingresso con luscita di un blocco costituito da un numero pari di porte NOT, si ottiene una reazione positiva. In questo caso il punto di lavoro non può permanere nella zona di transizione tra i due livelli ma viene sospinto energicamente al livello alto o basso della transcaratteristica. Perciò la configurazione costituita da 2 porte reazionate viene utilizzata come blocco di commutazione nei circuiti a scatto.

39 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR39 Monostabile a CMOS La porta G2 funziona da NOT. Il circuito presenta uno stato stabile (V o = L), la cui rimozione è possibile mediante lapplicazione di un impulso positivo (V comm ) allingresso di G1. Tale impulso positivo porta il circuito nello stato quasi-stabile (V o =H), la cui durata, T o, dipende dalla costante di tempo RC e dalla tensione di soglia V T = V cc /2 tra stato H e L:

40 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR40 Astabile a CMOS E costituito da 2 porte NOT e da una rete di temporizzazione RC, posta in retroazione, che fissa un duty-cycle d=50% e un periodo delloscillazione T al valore:

41 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR41 Astabile con NOT a trigger di Schmitt Si può ottenere un astabile grazie ad una porta NOT con ingresso a Trigger di Schmitt. Anche in questo caso d=50% e il periodo complessivo dellonda quadra di uscita vale:

42 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona 2.5 Multivibratori integrati

43 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR43 Multivibratori integrati La maggior parte delle case costruttrici di componenti elettronici producono generatori di funzioni integrati, in grado di fornire segnali di forma donda diversa. Questi segnali sono, tipicamente: Segnale sinusoidale Segnale triangolare Onda quadra Per essi si possono variare alcuni parametri, come: frequenza, ampiezza, duty-cycle.

44 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR44 Monostabili integrati Le principali caratteristiche dei monostabili integrati sono: il numero e il tipo degli ingressi di trigger (di comando); la retriggerabilità (capacità di cominciare un nuovo ciclo di temporizzazione durante lo stato instabile); la resettabilità; la durata dellimpulso. Monostabili di uso comune sono: 74121, 74122, 74123, 9602, 8853, 4098, XR2240, 555. Il 555 è uno dei più diffusi integrati dedicati alla temporizzazione, oltre che alla realizzazione di multivibratori astabili e monostabili, attuabili con laggiunta di pochi componenti esterni (resistenze, condensatori). approfondimento

45 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR come astabile R a, R b e C costituiscono il ramo di temporizzazione. Il condensatore da 0,01 μF permette di mantenere fissa la tensione di riferimento al pin 6 (THR), isolando in continua il pin 5 dalla massa e cortocircuitando invece eventuali disturbi. Il periodo T dellonda quadra di uscita e il duty- cycle d valgono: approfondimento

46 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR come monostabile R a e C formano la rete di temporizzazione. Il terminale di trigger, (pin 2), diventa lingresso sul quale applicare il segnale di comando (impulso negativo di ampiezza V cc ). La durata dellimpulso vale: approfondimento

47 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR47 Approfondimenti

48 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR48 Limiti del comparatore in anello aperto Il comparatore in anello aperto presenta un grave inconveniente. Infatti, se al segnale analogico dingresso fosse sovrapposto un disturbo (tensione casuale di rumore che ne modifica lampiezza), lampiezza del segnale risultante potrebbe avere delle escursioni talora al di sopra e talora al di sotto di V ref. Ciò provocherebbe commutazioni indesiderate delluscita, fonte di malfunzionamenti della circuiteria a valle del comparatore. torna

49 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR49 Diodi e operazionali Lutilizzo dei diodi nelle configurazioni circuitali ad operazionale permette di ottenere dispositivi dal comportamento molto interessante: 1.raddrizzatore attivo a semplice e doppia semionda, che consente di rendere unidirezionale un segnale bidirezionale, 2.rivelatore di picco attivo, che grazie alla presenza di un condensatore carico permette di bloccare il valore delluscita al valore massimo assunto dallingresso, 3.fissatore attivo, o limitatore di tensione, che fissa il valore delluscita ad un determinato livello di potenziale, fissato da un partitore. torna

50 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR50 Retroazione negativa e positiva Nelle applicazioni lineari degli amplificatori operazionali è sempre presente reazione negativa. Le applicazioni lineari con reazione negativa possono presentare una rete di retroazione: resistiva (come nelle configurazioni invertente e non, buffer, sommatore, differenziale, ecc.) oppure reattiva (per esempio il circuito integratore, derivatore, filtri attivi, astabile, ecc). Nelle applicazioni non lineari vi può essere reazione negativa o positiva. torna

51 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR51 Ingressi a trigger di Schmitt Gli ingressi a trigger di Schmitt rendono i dispositivi digitali immuni dai cosiddetti jitter, o guizzi spurii. Questi si manifestano sulluscita quando i segnali di pilotaggio applicati agli ingressi presentano transizioni troppo lente. Ciò, infatti, potrebbe comportare, da parte dei circuiti collegati a valle, una errata interpretazione di questi guizzi come segnali veri e propri. In tal caso si dice che i dispositivi sono forniti di ingressi triggerati.

52 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR52 Altre applicazioni del trigger di Schmitt. 1) Riformatore di impulsi. Se un eventuale disturbo che si sovrappone allingresso V in è tale da avere unampiezza minore dellistèresi V H, esso non viene avvertito, per cui non si producono commutazioni indebite delluscita Vout. 2) Squadratore. Il Trigger di Schmitt viene usato per squadrare segnali di forma qualsiasi, al fine di renderli adatti ai sistemi digitali, funzionanti con segnali binari (p.e. nella tecnica antirimbalzo nel caso di un interruttore meccanico). 3) Regolatore del duty-cycle di unonda rettangolare. Se lingresso V in è costituito da un generico segnale periodico, luscita V out avrà la forma di un segnale rettangolare, o quadro, oscillante tra due livelli: si comporta quindi come squadratore di segnali di varia forma donda. Variando la tensione V ref del trigger di Schmitt, quindi la tensione V +, è possibile regolare il duty-cycle dellonda in uscita. 4) Generatore di forme donda. Il trigger di Schmitt è il componente fondamentale dei generatori di forme donda a multivibratore, ossia costituisce la base di molti circuiti a scatto (o in commutazione). torna

53 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR53 Generatori di forme donda. In genere i generatori di forme donda rappresentano una vasta categoria di circuiti in grado di produrre segnali di forma diversa: impulsiva, quadra, rettangolare, triangolare, a rampa, a dente di sega, a gradinata, sinusoidale, ecc. I segnali impulsivi sono impiegati per il comando (trigger) o la sincronizzazione di altri circuiti. La rampa è la base dei tempi per loscilloscopio e i ricevitori TV. Londa quadra o rettangolare fa da clock nei circuiti digitali. La gradinata è impiegata negli oscilloscopi campionatori e nei tracciatori di curve. torna

54 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR54 Formatore donda sinusoidale Dal segnale triangolare è possibile ottenere un segnale sinusoidale, tramite un amplificatore con funzione di trasferimento non lineare. torna

55 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR55 Generatore di onda quadra e triangolare. Con opportune modifiche al circuito precedente è possibile intervenire sia sulla simmetria sia sul valor medio delle forme donda quadra e triangolare. Si può dimostrare che una tensione di riferimento diversa da zero al terminale negativo di A1 introduce un offset sulle forme donda duscita e quindi ne varia il valor medio. Invece una tensione continua sul morsetto non invertente di A2 permette di variare la simmetria della forma donda. torna

56 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR56 Porte TTL e CMOS. Le porte TTL, a causa delle correnti di ingresso non trascurabili e alla loro struttura dellingresso, non consentono di produrre periodi o impulsi di durata molto elevata, per questo il loro uso è limitato ai generatori di clock. Nelle porte CMOS, invece, grazie alla loro elevatissima impedenza dingresso, si possono utilizzare resistenze di temporizzazione di valore molto grande (M) e produrre impulsi di durata molto elevata. Inoltre il poter ricorrere ad elevate resistenze consente spesso di evitare luso di condensatori elettrolitici di grande valore. torna

57 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR57 Circuito integrato 555 Lintegrato 555 ideato nei primi anni 70 è un temporizzatore di estrema precisione, versatile e di grande semplicità di utilizzo. Trova impiego in svariate applicazioni dellelettronica analogica. Il suo nome è dovuto alla presenza al suo interno di tre resistenze da 5 k.

58 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR58 Circuito integrato 555 Lo schema a blocchi dellintegrato a tecnologia bipolare è costituito da: 3 resistori da 5 k, due comparatori, un flip-flop del tipo SR, un BJT un buffer di uscita, in grado di erogare una corrente massima di 200 mA. I tre resistori realizzano un partitore resistivo in grado di fornire le tensioni di riferimento 2/3 di V cc e 1/3 di V cc, rispettivamente al comparatore 1 e al comparatore 2. Le uscite dei comparatori sono collegate agli ingressi di Reset e di Set del flip-flop, la cui uscita complementare pilota la base del BJT. torna

59 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR come astabile Supponiamo che inizialmente il condensatore C sia scarico: gli ingressi dei due comparatori sui piedini 2 e 6 si trovano a livello basso. Il comparatore 1 dà in uscita un livello basso, quindi il reset del flip-flop è a livello basso; il comparatore 2 dà in uscita un livello alto, settando il flip-flop e portando l'uscita Q a 1 e Q negato a 0. Sul piedino 3 si ha V out = H. Il BJT è interdetto, quindi il piedino 7 si trova isolato da massa. C inizia a caricarsi attraverso la serie di R a ed R b. Quando V c raggiunge il valore di 1/3 di V cc, il comparatore 2 commuta e si porta a livello basso (S=0) ma il flip-flop non commuta perché anche R=0, ed il condensatore continua a caricarsi. Quando V c raggiunge i 2/3 di V cc, il comparatore 1 commuta, portando la sua uscita a livello alto resettando il flip- flop (R=1) e portando luscita negata a livello alto, che satura il transistor. Sul piedino 3 si ha ora V out =L. Il piedino 7 risulta collegato a massa e il condensatore si scarica attraverso la resistenza R b. Quando V c scende al di sotto di 1/3 di V cc, il comparatore 2 commuta, settando il flip flop, portando la sua uscita a livello H e luscita negata a livello L. Ora si ha V out =H e il BJT risulta quindi interdetto, il piedino 7 risulta non più a massa, permettendo a C di ricaricarsi, ripetendo il ciclo precedente. torna

60 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 2008Prof. Tozzi-ITIS Marconi-VR come monostabile In condizioni di riposo lingresso positivo (V+) del comparatore 1 è mantenuto a + V cc tramite la resistenza R a, mentre lingresso negativo (V-) è posto a (2/3)V cc. Luscita del comparatore 1 è alta e resetta il flip-flop, portando luscita negata del flip-flop a livello alto. Lingresso negativo del comparatore 2 viene mantenuto, mediante un segnale di ingresso, ad un valore di tensione maggiore di 1/3 di Vcc. Luscita del comparatore è quindi Low. In queste condizioni si ha quindi il reset del flip-flop a livello alto e il set a livello basso, saturando il BJT. Nellistante in cui allingresso negativo del comparatore 2 si ha una tensione negativa, inferiore a 1/3 di V cc, la sua uscita va H, settando il flip-flop e interdicendo il BJT, permettendo al condensatore C di caricarsi. Il condensatore inizia quindi a caricarsi attraverso la resistenza R a. Appena V c che è anche quella del piedino positivo del primo comparatore, raggiunge i 2/3 di V cc, luscita del comparatore va H facendo condurre il transistor. C si scarica rapidamente attraverso la bassa resistenza di uscita del BJT, restando scarico fino allarrivo del nuovo impulso. torna


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