6. GENERATORI DI SEGNALI DIGITALI

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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 ondensatori (). TIPOLOGIE PRINIPALI 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. 6.

2 ASTABILI ON AMPOP GENERATORE D ONDA QUADRA (dc = 50%) R ASTABILE ON AMPOP GENERATORE D ONDA QUADRA (dc = 50%) v c + R v O PERIODO TOTALE USITA T = R ln + R FORMA D ONDA DI UN ASTABILE ON 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. 6.

3 GENERATORE D ONDA RETTANGOLARE D R D ASTABILE ON AMPOP GENERATORE D ONDA RETTANGOLARE PERIODO USITA BASSA (SARIA) v c D + R D R v O TL = RD ln + PERIODO USITA ALTA (ARIA) TH = RD ln + R FORMA D ONDA DI UN ASTABILE ON AMPOP GENERATORE D ONDA RETTANGOLARE 6.3

4 MONOSTABILI ON AMPOP R MONOSTABILE ON AMPOP PERIODO IMPULSO D v c + R v O TW = R ln + R FORMA D ONDA DI UN MONOSTABILE ON AMPOP 6.4

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). SHEMA 555 PINOUT 555 R (4) T () TH (6) DS (7) OUT (3) LOGIA 555 H < V 3 X APERTO ALTO H > V 3 > V 3 MASSA BASSO H > V 3 < V 3 MEMORIA MEMORIA L X X MASSA BASSO 6.5

6 555 IN ONFIGURAZIONE ASTABILE ONFIGURAZIONE ASTABILE BASE (dc 50%) ollegando i pin T (), TH (6) e DS (7) a una rete costituita da due resistenze R A ed R B e un condensatore in serie, il 555 si comporta da astabile generando onde rettangolari o quadre di periodo T = T L + T H. con duty cycle dc 50%. Dimensionando opportunamente, R A ed R B si possono variare i periodi T L e T H e regolare il duty cycle dc del segnale d uscita. 555 ASTABILE ONFIGURAZIONE BASE dc 50% OUTPUT 555 ASTABILE 6.6

7 ONFIGURAZIONE ASTABILE ON DIODO (5% dc 95%) Aggiungendo alla rete della configurazione base un diodo D in parallelo alla resistenza R B con catodo verso il condensatore, il 555 si comporta da astabile con duty cycle dc variabile tra il 5% e il 95%. Dimensionando D,, R A ed R B si può regolare il duty cycle dc. 555 ASTABILE ONFIGURAZIONE ON DIODO 5% dc 95% ONFIGURAZIONE ASTABILE ON DOPPIO DIODO E POTENZIOMETRO Sostituendo nella configurazione base la resistenza R B con una rete a due diodi D, D e un potenziometro R P (equivalente a due resistenze variabili R P e R P in serie), il 555 si comporta da astabile con duty cycle dc variabile tra il 5% e il 95%. 555 ASTABILE ONFIGURAZIONE ON DOPPIO DIODO E POTENZIOMETRO 6.7

8 555 IN ONFIGURAZIONE MONOSTABILE ollegando i soli pin TH (6) e DS (7) a un condensatore con una resistenza R A in serie, il 555 si comporta da monostabile. Sarà generato un segnale stabile di livello 0 che attraverso il trigger T () può essere commutato in livello per un periodo proporzionale alla scarica del condensatore. 555 MONOSTABILE ONFIGURAZIONE BASE OUTPUT 555 MONOSTABILE 6.8

9 DIMENSIONAMENTO DI MULTIVIBRATORI ASTABILE ON AMPOP (GENERATORE D ONDA QUADRA) R ASTABILE ON AMPOP GENERATORE D ONDA QUADRA v c + R v O R FORMULE DUTY YLE dc dc = 50% PERIODO TOTALE USITA T T = TL + TH = R ln + PERIODO USITA BASSA T L TEMPO DI SARIA TL = T H = R ln + PERIODO USITA ALTA T H TEMPO DI ARIA SUGGERIMENTI PER IL DIMENSIONAMENTO R, R, R ordine: da nf (0-9 F) a μf (0-6 F) ordine: KΩ 6.9

10 DIMENSIONAMENTO DI MULTIVIBRATORI ASTABILE ON AMPOP (GENERATORE D ONDA RETTANGOLARE) D R D ASTABILE ON AMPOP GENERATORE D ONDA RETTANGOLARE D R D v c + R v O R FORMULE TH RD DUTY YLE dc dc = = T + T R + R L H D D PERIODO TOTALE USITA T PERIODO USITA BASSA T L TEMPO DI SARIA PERIODO USITA ALTA T H TEMPO DI ARIA T = TL + T H = (R D + R D) ln + T L T H = RD ln + = RD ln + SUGGERIMENTI PER IL DIMENSIONAMENTO D R, R R D, R D ordine: da nf (0-9 F) a μf (0-6 F) Porre: R = 0,86 R ordine: KΩ ordine: KΩ 6.0

11 DIMENSIONAMENTO DI MULTIVIBRATORI MONOSTABILE ON AMPOP R MONOSTABILE ON AMPOP D v c + R v O R FORMULE PERIODO IMPULSO T W T W = R ln + SUGGERIMENTI PER IL DIMENSIONAMENTO D R, R R ordine: da nf (0-9 F) a μf (0-6 F) ordine: KΩ 6.

12 DIMENSIONAMENTO DI MULTIVIBRATORI 555 IN ONFIGURAZIONE ASTABILE BASE (dc 50%) 555 ASTABILE ONFIGURAZIONE BASE dc 50% FORMULE DUTY YLE dc TH RA + RB dc = = T + T R + R L H A B PERIODO TOTALE USITA T T = T + T = 0,693 (R + R ) L H A B PERIODO USITA BASSA T L TEMPO DI SARIA PERIODO USITA ALTA T H TEMPO DI ARIA T H T L = 0,693 RB = 0,693 (R + R ) A B SUGGERIMENTI PER IL DIMENSIONAMENTO dc > 50% R A < RB 0, μf dc = 50% R A << RB R A, R B min KΩ, max 0 MΩ 6.

13 DIMENSIONAMENTO DI MULTIVIBRATORI 555 IN ONFIGURAZIONE ASTABILE ON DIODO (5% dc 95%) 555 ASTABILE ONFIGURAZIONE ON DIODO 5% dc 95% FORMULE TH RA DUTY YLE dc dc = = T + T R + R L H A B PERIODO TOTALE USITA T T = T + T = 0,693 (R + R ) L H A B PERIODO USITA BASSA T L TEMPO DI SARIA PERIODO USITA ALTA T H TEMPO DI ARIA T L T H = 0,693 RB = 0,693 RA SUGGERIMENTI PER IL DIMENSIONAMENTO D R A, R B dc > 50% R > R dc = 50% 0, μf R A = RB dc < 50% R A < RB A B min KΩ, max 0 MΩ 6.3

14 DIMENSIONAMENTO DI MULTIVIBRATORI 555 IN ONFIGURAZIONE MONOSTABILE 555 MONOSTABILE ONFIGURAZIONE BASE FORMULE PERIODO IMPULSO T W T =, R W A SUGGERIMENTI PER IL DIMENSIONAMENTO 0 μf R A min KΩ, max 0 MΩ 6.4