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6.1
6. GENERATORI DI SEGNALI DIGITALI
MULTIVIBRATORE Dispositivo analogico attivo che genera un segnale binario (due possibili livelli di tensione). E’ realizzabile con un Amplificatore reazionato positivamente o con opportune combinazioni di Resistori (R) e Condensatori (C).
TIPOLOGIE PRINCIPALI • ASTABILE
Genera autonomamente due livelli di tensione in uscita (Alto e Basso) senza utilizzare input. Può essere sfruttato per generare onde rettangolari o onde quadre; per questo motivo è detto anche, a seconda dei casi, Generatore d’onda rettangolare o Generatore d’onda quadra.
• MONOSTABILE Genera normalmente un solo livello d’uscita (Alto o Basso). Attraverso un input (trigger) è possibile commutare l’uscita sull’altro livello per un determinato periodo di tempo, terminato il quale si ritorna al livello precedente.
• BISTABILE Genera normalmente un solo livello d’uscita (Alto o Basso). Attraverso un input (trigger) è possibile commutare l’uscita sull’altro livello per un periodo di tempo indeterminato.
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6.2
ASTABILI CON AMPOP
GENERATORE D’ONDA QUADRA (dc = 50%)
ASTABILE CON AMPOP GENERATORE D’ONDA QUADRA (dc = 50%)
PERIODO TOTALE USCITA
= ⋅ + ⋅
2
1
RT 2RC ln 1 2R
FORMA D’ONDA DI UN ASTABILE CON AMPOP GENERATORE D’ONDA QUADRA
TIMER Dispositivo per la generazione di onde quadre utilizzate come segnale di clock per la sincronizzazione del funzionamento di altri dispositivi. Un astabile che genera un’onda quadra è utilizzabile come timer.
vO +
− vc
R1
R2
R
C
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6.3
GENERATORE D’ONDA RETTANGOLARE
ASTABILE CON AMPOP GENERATORE D’ONDA RETTANGOLARE
PERIODO USCITA BASSA (SCARICA)
= ⋅ ⋅ + ⋅
2
L D21
RT R C ln 1 2R
PERIODO USCITA ALTA (CARICA)
= ⋅ ⋅ + ⋅
2
H D11
RT R C ln 1 2R
FORMA D’ONDA DI UN ASTABILE CON AMPOP GENERATORE D’ONDA RETTANGOLARE
vO +
− vc
R1
R2
RD2
C
RD1 D1
D2
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6.4
MONOSTABILI CON AMPOP
MONOSTABILE CON AMPOP
PERIODO IMPULSO
= ⋅ +
2
W1
RT RC ln 1R
FORMA D’ONDA DI UN MONOSTABILE CON AMPOP
vO +
− vc
R1
R2
R
C D
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6.5
L’INTEGRATO 555 Dispositivo integrato commerciale di vasto utilizzo, contenente un multivibratore, configurabile secondo le esigenze come astabile (timer), monostabile (oscillatore a onda quadra) o bistabile (flip-flop).
SCHEMA 555
PINOUT 555
R (4) T (2) TH (6) DS (7) OUT (3)
H < CC
1V
3 X APERTO ALTO
H > CC
1V
3 > CC
2V
3 MASSA BASSO
H > CC
1V
3 < CC
2V
3 MEMORIA MEMORIA
L X X MASSA BASSO
LOGICA 555
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6.6
555 IN CONFIGURAZIONE ASTABILE
CONFIGURAZIONE ASTABILE BASE (dc ≥ 50%) Collegando i pin T (2), TH (6) e DS (7) a una rete costituita da due resistenze RA ed RB e un condensatore C in serie, il 555 si comporta da astabile generando onde rettangolari o quadre di periodo T = TL + TH. con duty cycle dc ≥ 50%. Dimensionando opportunamente C, RA ed RB si possono variare i periodi TL e TH e regolare il duty cycle dc del segnale d’uscita.
555 ASTABILE CONFIGURAZIONE BASE dc ≥ 50%
OUTPUT 555 ASTABILE
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6.7
CONFIGURAZIONE ASTABILE CON DIODO (5% ≤ dc ≤ 95%) Aggiungendo alla rete della configurazione base un diodo D in parallelo alla resistenza RB con catodo verso il condensatore C, il 555 si comporta da astabile con duty cycle dc variabile tra il 5% e il 95%. Dimensionando D, C, RA ed RB si può regolare il duty cycle dc.
555 ASTABILE CONFIGURAZIONE CON DIODO 5% ≤ dc ≤ 95%
CONFIGURAZIONE ASTABILE CON DOPPIO DIODO E POTENZIOMETRO Sostituendo nella configurazione base la resistenza RB con una rete a due diodi D1, D2 e un potenziometro RP (equivalente a due resistenze variabili RP1 e RP2 in serie), il 555 si comporta da astabile con duty cycle dc variabile tra il 5% e il 95%.
555 ASTABILE CONFIGURAZIONE CON DOPPIO DIODO E POTENZIOMETRO
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6.8
555 IN CONFIGURAZIONE MONOSTABILE Collegando i soli pin TH (6) e DS (7) a un condensatore C con una resistenza RA in serie, il 555 si comporta da monostabile. Sarà generato un segnale stabile di livello 0 che attraverso il trigger T (2) può essere commutato in livello 1 per un periodo proporzionale alla scarica del condensatore C.
555 MONOSTABILE CONFIGURAZIONE BASE
OUTPUT 555 MONOSTABILE
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6.9
DDIIMMEENNSSIIOONNAAMMEENNTTOO DDII MMUULLTTIIVVIIBBRRAATTOORRII
ASTABILE CON AMPOP (GENERATORE D’ONDA QUADRA)
ASTABILE CON AMPOP GENERATORE D’ONDA QUADRA
FORMULE
DUTY CYCLE dc = 50%dc
PERIODO TOTALE USCITA T
= + = ⋅ + ⋅
2L H
1
RT T 2RC ln 1 2R
T
PERIODO USCITA BASSA TL TEMPO DI SCARICA
= = ⋅ + ⋅
2
1
RRC ln 1 2RL HT T
PERIODO USCITA ALTA TH TEMPO DI CARICA
SUGGERIMENTI PER IL DIMENSIONAMENTO
C R, R1, R2
ordine: da nF (10-9 F) a μF (10-6 F)
ordine: KΩ
vO +
− vc
R1
R2
R
C
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6.10
DDIIMMEENNSSIIOONNAAMMEENNTTOO DDII MMUULLTTIIVVIIBBRRAATTOORRII
ASTABILE CON AMPOP (GENERATORE D’ONDA RETTANGOLARE)
ASTABILE CON AMPOP GENERATORE D’ONDA RETTANGOLARE
FORMULE
DUTY CYCLE dc = =+ +
H D1
L H D1 D2
T RT T R R
dc
PERIODO TOTALE USCITA T = + = + ⋅ ⋅ + ⋅
2
L H D1 D21
RT T (R R ) C ln 1 2R
T
PERIODO USCITA BASSA TL TEMPO DI SCARICA
= ⋅ ⋅ + ⋅
2
D21
RR C ln 1 2RLT
PERIODO USCITA ALTA TH TEMPO DI CARICA
= ⋅ ⋅ + ⋅
2
D11
RR C ln 1 2RHT
SUGGERIMENTI PER IL DIMENSIONAMENTO
D C R1, R2 RD1, RD2
ordine:
da nF (10-9 F) a μF (10-6 F)
Porre:
=2
1
R 0,86R
ordine: KΩ
ordine: KΩ
vO +
− vc
R1
R2
RD2
C
RD1 D1
D2
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6.11
DDIIMMEENNSSIIOONNAAMMEENNTTOO DDII MMUULLTTIIVVIIBBRRAATTOORRII
MONOSTABILE CON AMPOP
MONOSTABILE CON AMPOP
FORMULE
PERIODO IMPULSO TW
= ⋅ +
2
1
RRC ln 1RWT
SUGGERIMENTI PER IL DIMENSIONAMENTO
D C R, R1 R2
ordine:
da nF (10-9 F) a μF (10-6 F)
ordine: KΩ
vO +
− vc
R1
R2
R
C D
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6.12
DDIIMMEENNSSIIOONNAAMMEENNTTOO DDII MMUULLTTIIVVIIBBRRAATTOORRII
555 IN CONFIGURAZIONE ASTABILE BASE (dc ≥ 50%)
555 ASTABILE CONFIGURAZIONE BASE dc ≥ 50%
FORMULE
DUTY CYCLE dc +
= =+ +
H A B
L H A B
T R RT T R 2R
dc
PERIODO TOTALE USCITA T = + = ⋅ + ⋅L H A BT T 0,693 (R 2R ) CT
PERIODO USCITA BASSA TL TEMPO DI SCARICA
= ⋅ ⋅B0,693 R CLT
PERIODO USCITA ALTA TH TEMPO DI CARICA
= ⋅ + ⋅A B0,693 (R R ) CHT
SUGGERIMENTI PER IL DIMENSIONAMENTO
C RA, RB
dc > 50% 0,1 μF
A BR R< min 1 KΩ, max 10 MΩ dc = 50% A BR R<<
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6.13
DDIIMMEENNSSIIOONNAAMMEENNTTOO DDII MMUULLTTIIVVIIBBRRAATTOORRII
555 IN CONFIGURAZIONE ASTABILE CON DIODO (5% ≤ dc ≤ 95%)
555 ASTABILE CONFIGURAZIONE CON DIODO 5% ≤ dc ≤ 95%
FORMULE
DUTY CYCLE dc = =+ +
H A
L H A B
T RT T R R
dc
PERIODO TOTALE USCITA T = + = ⋅ + ⋅L H A BT T 0,693 (R R ) CT
PERIODO USCITA BASSA TL TEMPO DI SCARICA
= ⋅ ⋅B0,693 R CLT
PERIODO USCITA ALTA TH TEMPO DI CARICA
= ⋅ ⋅A0,693 R CHT
SUGGERIMENTI PER IL DIMENSIONAMENTO
D C RA, RB
dc > 50%
0,1 μF
A BR R> min 1 KΩ,
max 10 MΩ dc = 50% A BR R=
dc < 50% A BR R<
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6.14
DDIIMMEENNSSIIOONNAAMMEENNTTOO DDII MMUULLTTIIVVIIBBRRAATTOORRII
555 IN CONFIGURAZIONE MONOSTABILE
555 MONOSTABILE CONFIGURAZIONE BASE
FORMULE
PERIODO IMPULSO TW = ⋅ ⋅A1,1 R CWT
SUGGERIMENTI PER IL DIMENSIONAMENTO
C RA
10 μF min 1 KΩ, max 10 MΩ