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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