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Universidad de Costa Rica Facultad de Ingenier´ıa Escuela de Ingenier´ıa El´ectrica IE0408 – Laboratorio El´ectrico II II ciclo 2016 Anteproyecto Experimento 4Secuenciador - Generador de melod´ıas electro´nico Juan Carlos Aguilar Alfaro, A90081 Luis Angel Zamora Rodr´ıguez, B07017 Grupo 02 Subgrupo 04 Profesor:Jaime Cascante 5 de diciembre de 2016 1

IE0408 - Laboratorio El´ectrico II Experimento 4´Indice1. Resumen 52. Objetivos 5 2.1. Objetivo general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2.2. Objetivos espec´ıficos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53. Nota Teo´rica 6 3.1. Timer con Multivibrador LM555 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 3.2. Contador Johnson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 3.3. VCO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84. Lista de componentes 95. Lista de equipos 116. Disen˜o 12 6.1. Temporizador 555 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 6.2. Contador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 6.3. LEDs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 6.4. VCO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 6.5. Amplificador BJT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187. Resultados y An´alisis de Resultados 20 7.1. Temporizador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 7.2. Transistor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 7.3. Sintetizador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 7.4. Parlante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268. Conclusiones y recomendaciones 279. Referencias 27A. Anexos 28Escuela de Ingenier´ıa El´ectrica 2 de 43 Universidad de Costa Rica

IE0408 - Laboratorio El´ectrico II Experimento 4´Indice de figuras 1. Configuraci´on monoestable para integrado 555 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2. Configuraci´on astable para integrado 555 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 3. Contador Johnson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 4. Configuraci´on utilizada para construir VCO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 5. Diagrama de bloques del experimento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 6. Esquem´atico del circuito completo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 7. Circuito del timer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 8. Simulacio´n del timer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 9. Simulacio´n del timer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 10. Circuito del contador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 11. Simulaci´on del contador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 12. Circuito de leds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 13. Circuito de seleccionador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 14. Circuito del vco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 15. Simulaci´on del VCO con valores ma´ximos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 16. Simulaci´on del VCO con valores m´ınimos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 17. Amplificador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 18. Salida ra´pida del temporizador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 19. Salida lenta del temporizador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 20. Salida ra´pida del temporizador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 21. Salida lenta del temporizador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 22. Salida ra´pida del sintetizador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 23. Salida lenta del sintetizador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 24. Tensi´on en el parlante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 25. Salida del amplificador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27Escuela de Ingenier´ıa El´ectrica 3 de 43 Universidad de Costa Rica

IE0408 - Laboratorio El´ectrico II Experimento 4´Indice de tablas 1. Lista de Componentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2. Otros Componentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 3. Lista de equipo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11Escuela de Ingenier´ıa El´ectrica 4 de 43 Universidad de Costa Rica

IE0408 - Laboratorio El´ectrico II Experimento 41. Resumen En este trabajo se disen˜a e implementa un dispositivo electro´nico anal´ogico capaz de generartonos mediante el ajuste de potencio´metros, adicional a ello el circuito cuenta con switchs y LEDs.A fin de activar y en caso de activacio´n poder percibir mediante la luz.2. Objetivos2.1. Objetivo general Disen˜ar un sistema secuenciador de audio, mediante la implementacio´n de osciladores y leds2.2. Objetivos espec´ıficos Disen˜ar VCO a partir de un temporizador. Disen˜ar temporizador. Disen˜ar un contador y circuitos con leds y transistores. Disen˜ar un amplificador mediante tecnolog´ıa BJTEscuela de Ingenier´ıa El´ectrica 5 de 43 Universidad de Costa Rica

IE0408 - Laboratorio El´ectrico II Experimento 43. Nota Te´orica3.1. Timer con Multivibrador LM555 Un multivibrador es una aplicacio´n electro´nica en donde esta consiste en un circuito oscilador endonde la sen˜al es cuadrada. Los circuitos multivibradores trabajan en conmutaci´on, disponiendo dedos estados posibles en la salida. Estos se pueden utilizar para distintas aplicaciones como generadoresde onda, temporizadores, comparadores, etc. Se pueden encontrar tres configuraciones distintas deestos circuitos: 1. Multivibrador biestable: dispone de dos posibles estados estables de funcionamiento , por lo que se va a mantener en alguno de ellos hasta que reciba un est´ımulo externo. Un ejemplo de estos son los flip flops y tienen gran aplicaci´on en circuitos digitales y comparadores de sen˜ales. 2. Multivibrador astable: cambia de estado por s´ı solo, sin ninguna entrada externa entre un estado y otro, donde el tiempo de sus estados esta´ definido por un circuito externo.Son ideales para utilizarlos como circuitos generadores de sen˜ales por la posibilidad de generar una oscilacio´n ininterrumpida 3. Multivibrador monoestable: dispone de dos estados posibles, uno estable y otro inestable. Este permanece en su estado estable mientras no se le aplique un est´ımulo esterno en el trigger;al haber un est´ımulo cambia de estado por un determinado tiempo y luego regresa a su estado estable. Una de sus principales aplicaciones es temporizacio´n Usualmente la carga o descarga de un capacitor va a definir el tiempo en que se permanece enun estado. Es por ello que muchos multivibradores comerciales bastan con definir una red RC y as´ıtener valores de frecuencia definidos. Entre los multivibradores ma´s comunes en el mercado se encuentran los integrados LM555 yCD4047, los cuales con diferentes configuraciones externas se pueden comportar como multivibradormonoestable o astable. El LM555 usa un disen˜o sofisticado que permite una gran precisio´n y flexibilidad con muy pocoscomponentes externos. En modo monoestable solo necesita de una resistencia y un capacitor comose muestra en la figura 1Figura 1: Configuraci´on monoestable para integrado 555Escuela de Ingenier´ıa El´ectrica 6 de 43 Universidad de Costa Rica

IE0408 - Laboratorio El´ectrico II Experimento 4 Cuando la sen˜al de disparo o trigger est´e en alto la salida se mantiene en bajo y cuando el flancode la sen˜al de disparo sea descendente la salida se pone en alto, en el tiempo dado por la ecuaci´on(1): T = (1,1)RC (1) En el modo astable el LM555 necesita de dos resistencias y un capacitor como se muestra en lafigura 2. Si se desea obtener una sen˜al cuadrada o una sen˜al con un ciclo de trabajo del 50 por cientose deben emplear dos resistencias con el mismo valor y un diodo, el cual permite que la carga se d´epor una de las resistencias y las descarga por la otra; con esto se logra que el tiempo en alto se igualal tiempo en bajo, el cual esta dado por la ecuacio´n (2)Figura 2: Configuraci´on astable para integrado 555 T = (0,69)RC (2)3.2. Contador Johnson Se va a utilizar un contador johnson en donde se va a implementar el integrado CD4017. Estecircuito integrado cuenta con 5 etapas y 10 salidas decodificadas.En la figura 3 se puede ver unejemplo de la estructura de un contador johnson de 4 salidas, el cual esta compuesto por 4 flip-flops, en general los contadores siguen esta estructura de flip-flops. En lo que respecta a este tipode circuitos digitales el contador de johnson pertene a la familia de los circuitos digitales conocidoscomo contadores sincr´onicos en donde hay un reloj que dispara a todos los flip-flops simult´aneamenteen vez de hacerlo uno por uno sucesivamente.Escuela de Ingenier´ıa El´ectrica 7 de 43 Universidad de Costa Rica

IE0408 - Laboratorio El´ectrico II Experimento 4 Figura 3: Contador Johnson3.3. VCO Se va implementar un VCO, este se va a construir mediante un 555 en modo astable como VCOmodificando su frecuencia con un potencio´metro. La frecuencia del VCO en este caso viene dada por la ecuaci´on (3) f = (Ra 1,44 (3) + 2Rb)CLa configuracio´n del LM555 apartir del cual se va a construir el VCO y que concuerda con laecuacio´n (3) anterior de la frecuencia viene dado por la figura 4 Figura 4: Configuraci´on utilizada para construir VCOEscuela de Ingenier´ıa El´ectrica 8 de 43 Universidad de Costa Rica

IE0408 - Laboratorio El´ectrico II Experimento 44. Lista de componentes Tabla 1: Lista de ComponentesNombre Sigla Valor Te´orico Especificaci´onResistor R1 680 0.5WResistor R2 1k 0.25WResistor R3 1k 0.25WResistor R4 1k 0.25WResistor R5 1k 0.25WResistor R6 1k 0.25WResistor R7 1k 0.25WResistor R8 10k 0.25WResistor R9 10k 0.25WResistor R10 10k 0.25WResistor R11 10k 0.25WResistor R12 10k 0.25WResistor R13 10k 0.25WResistor R14 10k 0.25WResistor R15 10k 0.25WResistor R16 10k 0.25WResistor R17 10k 0.25WResistor R18 10k 0.25WResistor R19 10k 0.25WResistor R20 10k 0.25WResistor R21 10k 0.25WResistor R22 10k 0.25WResistor R23 10k 0.25WResistor R24 10k 0.25WPotencio´metro P1 10k LinealPotencio´metro P2 10k Logar´ıtmicoPotencio´metro P3 10k Logar´ıtmicoPotencio´metro P4 10k Logar´ıtmicoPotencio´metro P5 10k Logar´ıtmicoPotencio´metro P6 10k Logar´ıtmicoPotencio´metro P7 10k Logar´ıtmicoPotencio´metro P8 10k Logar´ıtmicoPotencio´metro P9 10k Logar´ıtmicoPotencio´metro P10 25k Logar´ıtmicoPotencio´metro P11 1k Logar´ıtmicoCapacitor C1 33uF Electrol´ıticoCapacitor C2 0.1uF Electrol´ıticoCapacitor C3 10nF Cera´micoCapacitor C4 10nF Cera´micoEscuela de Ingenier´ıa El´ectrica 9 de 43 Universidad de Costa Rica

IE0408 - Laboratorio El´ectrico II Experimento 4 Tabla 2: Otros ComponentesNombre Sigla Especificaci´on2N2222A Q12N2222A Q2 Slide2N2222A Q3 Slide2N2222A Q4 Slide2N2222A Q5 Slide2N2222A Q6 Slide2N2222A Q7 Slide2N2222A Q8 Slide2N2222A Q9 Slide2N2222A Q10 Multivibrador Doble2N2222A Q11 Contador2N2222A Q122N2222A Q132N2222A Q142N2222A Q152N2222A Q162N2222A Q17Switch S1Switch S2Switch S3Switch S4Switch S5Switch S6Switch S7Switch S8LM555 U1CD4017 U2Escuela de Ingenier´ıa El´ectrica 10 de 43 Universidad de Costa Rica

IE0408 - Laboratorio El´ectrico II Experimento 45. Lista de equiposA continuacio´n se muestra la lista de equipos a utilizar en el laboratorio. Tabla 3: Lista de equipo Equipo Marca Modelo PlacaFuente de Voltaje Agilent E3630A 345588Osciloscopio Tektronix T051001B 280679Generador de sen˜ales Agilent 33210A 343473Medidor Multifunci´on Agilent 345587Fuente de Voltaje Tektronix CPS 250 193390Escuela de Ingenier´ıa El´ectrica 11 de 43 Universidad de Costa Rica

IE0408 - Laboratorio El´ectrico II Experimento 46. Disen˜o En la figura 5 se muestra el diagrama de bloques del disen˜o del sistema Se desea realizar un se-cuenciador. Este funciona de manera que se puede generar distintas frecuencias a niveles de audicio´n,y son controladas por una frecuencia de beat. Ambas frecuencias son creadas con multivibradores555. Primeramente se disen˜a un temporizador 555, este controla un contador 4017, luego el mismocontrola la secuencia de transistores que activan los potenci´ometros con distintas variaciones quecrean una melod´ıa en el temporizador 555, las cuales se logran escuchar en un amplificador de audio. Figura 5: Diagrama de bloques del experimento En la figura 6 se puede ver el esquema´tico del sistema completo a desarrollar en la pr´actica delaboratorio, en donde se puede apreciar con facilidad las diferentes etapas que lo componenFigura 6: Esquema´tico del circuito completoEscuela de Ingenier´ıa El´ectrica 12 de 43 Universidad de Costa Rica

IE0408 - Laboratorio El´ectrico II Experimento 46.1. Temporizador 555 Se puede ver en la figura 7 adjunta el esquema´tico de un circuito temporizador utilizando elintegrado LM555 Figura 7: Circuito del timer Para el disen˜o de este circuito se va a considerar un rango de frecuencias de operaci´on entre 0.5hz y 15 hz. Al utilizar la ecuacio´n (3) y tomarse un valor comercial para el capacitor de 33 uF, setienen las ecuaciones: 0, 5 = (Ra + 1, 44 (4) 2Rb(1 − k/100))33uF (5) 15 = (Ra 1, 44 + 2Rb)33uFEscuela de Ingenier´ıa El´ectrica 13 de 43 Universidad de Costa Rica

IE0408 - Laboratorio El´ectrico II Experimento 4 En donde la resistencia deseada Rb va a ser un potencio´metro ajustable, al resolver las ecuacionesse llega a que tomando k=1, se tienen al redondear valores de disen˜o comerciales de Ra = 1kΩ yRb = 50kΩ. Se puede ver en la imagen (8) una simulaci´on de la salida del circuito en el caso de un valor depotenciom´etro de un 1 %, mientras que en la figura (9) se tiene para el caso de 100 % en el valor delpotencio´metro Figura 8: Simulaci´on del timer Figura 9: Simulaci´on del timer6.2. Contador Se disen˜a un contador tal y como se presenta en la figura 10 del esquem´aticoEscuela de Ingenier´ıa El´ectrica 14 de 43 Universidad de Costa Rica

IE0408 - Laboratorio El´ectrico II Experimento 4 Figura 10: Circuito del contador Este circuito va a recibir una sen˜al de reloj generada por el circuito temporizador implementadocon un LM555, de manera que luego de contarse hasta el 8 se activa (se pone un 1 lo´gico en Q8), demanera que el diodo presente en el circuito se va activar y se va dar el reinicio del contador debidoa que va a haber una tensio´n en el enable. Se puede ver la simulacio´n del circuito contador en la figura 10 Figura 11: Simulaci´on del contador6.3. LEDs En la figura 12 se puede ver la parte del circuito correspondiente a los leds, en donde es necesariolograr polarizar determinado transistor para poder encender el diodo led.Escuela de Ingenier´ıa El´ectrica 15 de 43 Universidad de Costa Rica

IE0408 - Laboratorio El´ectrico II Experimento 4 Figura 12: Circuito de leds Figura 13: Circuito de seleccionador Para el disen˜o de estos circuitos se sabe que una salida en alto del contador corresponde a 5 volts,de manera que se va tener por ley de tensiones de kirchoff: 5 − RIb − Vbe − Vled = 0 (6) De manera que al usar valores estandard para transistores bjt y led se tiene que: Vbe = 0, 7v,Vled = 3, 1v, al tomar un valor comercial de resistencia R = 10kΩ, se obtiene una corriente deIb = 0, 12mA la cual es soportada por el transistor, adema´s de esta forma se obtiene la corriente quepasa por el colector Ic = βIb = 12mA, esta es aproximadamente la corriente que pasa por el led lacual esta dentro del rango de operacio´n por lo que el disen˜o satisface lo deseado, adem´as hay unapotencia en la resistencia de cada circuito de P = I2R = 0, 144mW , la cual esta muy por debajo dela potencia ma´xima que es capaz de disipar la resistencia (0,25 W)6.4. VCO Se puede observar en la 14 el esquema´tico del circuito a implementar para el VCO. Este se disen˜apara un rango de frecuencias entre 200 hz y 1200 hzEscuela de Ingenier´ıa El´ectrica 16 de 43 Universidad de Costa Rica

IE0408 - Laboratorio El´ectrico II Experimento 4 Figura 14: Circuito del vco Para el disen˜o del circuito se utiliza la ecuaci´on (3), tomando un valor comercial para el capacitorde C = 0, 1µF Por lo tanto se obtienen las siguientes ecuaciones: Ra + 2Rb = 120000 (7) Ra + 2Rb(1 − k/100) = 80000 (8) De manera que de estas ecuaciones se puede inferir que al tomar un resistor Ra = 10kΩ, bastacon un valor entre Rb = 35kΩ y Rb = 1kΩ En las figuras siguientes se puede ver la simulaci´on del VCO para valores tanto ma´ximos comom´ınimos:Escuela de Ingenier´ıa El´ectrica 17 de 43 Universidad de Costa Rica

IE0408 - Laboratorio El´ectrico II Experimento 4Figura 15: Simulaci´on del VCO con valores ma´ximos Figura 16: Simulaci´on del VCO con valores m´ınimos6.5. Amplificador BJT En la figura 17 se puede observar el amplificador a utilizar en la etapa final del circuitoEscuela de Ingenier´ıa El´ectrica 18 de 43 Universidad de Costa Rica

IE0408 - Laboratorio El´ectrico II Experimento 4 Figura 17: Amplificador Para disen˜ar este amplificador se aplica la ley de las tensiones de kirchoff, para la cual se va tenerlo siguiente: 5 − RIb − Vbe − R23Ic − Rv10Ic = 0 (9) Tomando un valor de 1 kΩ para las resistencias se llega que Ib = 0, 02mA y por ende una corrienteIc = 2mA, corrientes soportadas por el transistor, por lo que cumplen con el disen˜o deseadoEscuela de Ingenier´ıa El´ectrica 19 de 43 Universidad de Costa Rica

IE0408 - Laboratorio El´ectrico II Experimento 47. Resultados y An´alisis de Resultados7.1. Temporizador Primeramente se comprob´o el funcionamiento del timer para frecuencias altas y bajas Se puede ver en la figura 18 como la configuracio´n del timer genera una onda cuadrada de 5.56volts, de manera que se tiene un porcentaje de error de ...., la frecuencia en este caso fue de 9,597Hz, gener´andose un error de ..... . Esto corresponde al caso de frecuencias altas. En la figura 19 se tiene por otro lado el caso de frecuencias bajas, (lento) para el cual la salidafue de una frecuencia de 1,25 Hz, lo cual implica porcentajes de error de ....Figura 18: Salida ra´pida del temporizadorEscuela de Ingenier´ıa El´ectrica 20 de 43 Universidad de Costa Rica

IE0408 - Laboratorio El´ectrico II Experimento 4 Figura 19: Salida lenta del temporizador7.2. Transistor Se midio´ la salida para el transistor tanto a una frecuencia baja como para una frecuencia alta,estas salidas se presentan en las figuras 20 y 21. Se puede notar como en la figura 20 hay una sombranegra debida a la frecuenciaEscuela de Ingenier´ıa El´ectrica 21 de 43 Universidad de Costa Rica

IE0408 - Laboratorio El´ectrico II Experimento 4Figura 20: Salida ra´pida del temporizadorEscuela de Ingenier´ıa El´ectrica 22 de 43 Universidad de Costa Rica

IE0408 - Laboratorio El´ectrico II Experimento 4Figura 21: Salida lenta del temporizadorEscuela de Ingenier´ıa El´ectrica 23 de 43 Universidad de Costa Rica

IE0408 - Laboratorio El´ectrico II Experimento 47.3. SintetizadorFigura 22: Salida ra´pida del sintetizadorEscuela de Ingenier´ıa El´ectrica 24 de 43 Universidad de Costa Rica

IE0408 - Laboratorio El´ectrico II Experimento 4Figura 23: Salida lenta del sintetizadorEscuela de Ingenier´ıa El´ectrica 25 de 43 Universidad de Costa Rica

IE0408 - Laboratorio El´ectrico II Experimento 47.4. Parlante Figura 24: Tensio´n en el parlanteEscuela de Ingenier´ıa El´ectrica 26 de 43 Universidad de Costa Rica

IE0408 - Laboratorio El´ectrico II Experimento 4 Figura 25: Salida del amplificador8. Conclusiones y recomendaciones9. Referencias Boylestad, R (1997). Electro´nica: Teor´ıa de Circuitos y dispositivos electro´nicos. Prentice Hall, 4ta.edicio´n. Franco, S (2005). Disen˜o con amplificadores operacionales y circuitos integrados anal´ogicos. McGraw Hill. Mano, M (2003). Disen˜o Digital.Prentice Hall. Texas Instrument (2015). LM 555 TimerEscuela de Ingenier´ıa El´ectrica 27 de 43 Universidad de Costa Rica

IE0408 - Laboratorio El´ectrico II Experimento 4A. Anexos Informacio´n de hojas del fabricante y propuesta de laboratorio:Escuela de Ingenier´ıa El´ectrica 28 de 43 Universidad de Costa Rica







Philips Semiconductors Product specification NPN switching transistors 2N2222; 2N2222AFEATURES PINNING DESCRIPTION• High current (max. 800 mA) emitter• Low voltage (max. 40 V). PIN base 1 collector, connected to caseAPPLICATIONS 2• Linear amplification and switching. 3DESCRIPTION handbook, halfpa1ge 2 3NPN switching transistor in a TO-18 metal package. 2 1PNP complement: 2N2907A. MAM264 3 Fig.1 Simplified outline (TO-18) and symbol.QUICK REFERENCE DATASYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN. MAX. UNIT open emitterVCBO collector-base voltage 2N2222 open base − 60 V 2N2222A Tamb ≤ 25 °C − 75 V IC = 10 mA; VCE = 10 VVCEO collector-emitter voltage IC = 20 mA; VCE = 20 V; f = 100 MHz 2N2222 ICon = 150 mA; IBon = 15 mA; IBoff = −15 mA − 30 V 2N2222A − 40 V − 800 mAIC collector current (DC) − 500 mWPtot total power dissipation 75 −hFE DC current gainfT transition frequency 250 − MHz 2N2222 2N2222A 300 − MHztoff turn-off time − 250 ns1997 May 29 2

Philips Semiconductors Product specification NPN switching transistors 2N2222; 2N2222ALIMITING VALUESIn accordance with the Absolute Maximum Rating System (IEC 134).SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN. MAX. UNIT open emitterVCBO collector-base voltage open base 2N2222 open collector − 60 V 2N2222A Tamb ≤ 25 °C − 75 V Tcase ≤ 25 °CVCEO collector-emitter voltage 2N2222 − 30 V 2N2222A − 40 VVEBO emitter-base voltage 2N2222 −5V 2N2222A −6VIC collector current (DC) − 800 mAICM peak collector currentIBM peak base current − 800 mAPtot total power dissipation − 200 mA − 500 mW − 1.2 WTstg storage temperature −65 +150 °CTj junction temperatureTamb operating ambient temperature − 200 °C −65 +150 °CTHERMAL CHARACTERISTICSSYMBOL PARAMETER CONDITIONS VALUE UNIT 350 K/WRth j-a thermal resistance from junction to ambient in free air 146 K/WRth j-c thermal resistance from junction to case1997 May 29 3

Philips Semiconductors Product specification NPN switching transistors 2N2222; 2N2222ACHARACTERISTICSTj = 25 °C unless otherwise specified.SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN. MAX. UNITICBO collector cut-off currentICBOIEBO 2N2222 IE = 0; VCB = 50 V − 10 nAhFE collector cut-off current IE = 0; VCB = 50 V; Tamb = 150 °C − 10 µAhFE 2N2222A IE = 0; VCB = 60 V − 10 nAhFE emitter cut-off current IE = 0; VCB = 60 V; Tamb = 150 °C − 10 µAVCEsat DC current gain IC = 0; VEB = 3 V − 10 nAVCEsat IC = 0.1 mA; VCE = 10 V 35 −VBEsat DC current gain IC = 1 mA; VCE = 10 V 50 −VBEsat 2N2222A IC = 10 mA; VCE = 10 V 75 −Cc IC = 150 mA; VCE = 1 V; note 1 50 −Ce IC = 150 mA; VCE = 10 V; note 1 100 300fT IC = 10 mA; VCE = 10 V; Tamb = −55 °CF DC current gain IC = 500 mA; VCE = 10 V; note 1 35 − 2N2222 30 − 2N2222A 40 − collector-emitter saturation voltage − 400 mV − 1.6 V 2N2222 IC = 150 mA; IB = 15 mA; note 1 − 300 mV IC = 500 mA; IB = 50 mA; note 1 −1V collector-emitter saturation voltage − 1.3 V − 2.6 V 2N2222A IC = 150 mA; IB = 15 mA; note 1 base-emitter saturation voltage IC = 500 mA; IB = 50 mA; note 1 2N2222 IC = 150 mA; IB = 15 mA; note 1 base-emitter saturation voltage IC = 500 mA; IB = 50 mA; note 1 2N2222A IC = 150 mA; IB = 15 mA; note 1 0.6 1.2 V IC = 500 mA; IB = 50 mA; note 1 −2V collector capacitance IE = ie = 0; VCB = 10 V; f = 1 MHz − 8 pF emitter capacitance IC = ic = 0; VEB = 500 mV; f = 1 MHz 2N2222A − 25 pF transition frequency IC = 20 mA; VCE = 20 V; f = 100 MHz 2N2222 250 − MHz 2N2222A 300 − MHz noise figure IC = 200 µA; VCE = 5 V; RS = 2 kΩ; − 4 dB 2N2222A f = 1 kHz; B = 200 Hz1997 May 29 4

Philips Semiconductors Product specification NPN switching transistors 2N2222; 2N2222ASYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN. MAX. UNITSwitching times (between 10% and 90% levels); see Fig.2ton turn-on time ICon = 150 mA; IBon = 15 mA; IBoff = −15 mA − 35 nstd delay time − 10 nstr rise time − 25 nstoff turn-off time − 250 nsts storage time − 200 nstf fall time − 60 nsNote1. Pulse test: tp ≤ 300 µs; δ ≤ 0.02.ndbook, full pagewidth VBB VCC RB RC R2 (probe) Vo (probe) oscilloscope oscilloscope 450 Ω 450 Ω Vi DUT R1 MLB826Vi = 9.5 V; T = 500 µs; tp = 10 µs; tr = tf ≤ 3 ns.R1 = 68 Ω; R2 = 325 Ω; RB = 325 Ω; RC = 160 Ω.VBB = −3.5 V; VCC = 29.5 V.Oscilloscope input impedance Zi = 50 Ω. Fig.2 Test circuit for switching times.1997 May 29 5

www.ti.com LM5555 Pin Configuration and Functions SNAS548D – FEBRUARY 2000 – REVISED JANUARY 2015 D, P, and DGK Packages 8-Pin PDIP, SOIC, and VSSOP Top View GND 1 8 +VCC 2 COMPAR- 7 ATOR R DISCHARGETRIGGER FLIP FLOP R OUTPUTOUTPUT 3 STAGE R COMPAR- 6 THRESHOLD ATOR 4 VREF (INT) 5 CONTROL VOLTAGERESET Pin Functions PIN I/O DESCRIPTIONNO. NAME Controls the threshold and trigger levels. It determines the pulse width of the output Control I waveform. An external voltage applied to this pin can also be used to modulate the output 5 Voltage waveform 7 Discharge I Open collector output which discharges a capacitor between intervals (in phase with output). 1 GND It toggles the output from high to low when voltage reaches 2/3 of the supply voltage 3 Output 4 Reset O Ground reference voltage 6 Threshold O Output driven waveform 2 Trigger I Negative pulse applied to this pin to disable or reset the timer. When not used for reset 8 V+ purposes, it should be connected to VCC to avoid false triggering I Compares the voltage applied to the terminal with a reference voltage of 2/3 Vcc. The amplitude of voltage applied to this terminal is responsible for the set state of the flip-flop I Responsible for transition of the flip-flop from set to reset. The output of the timer depends on the amplitude of the external trigger pulse applied to this pin I Supply voltage with respect to GNDCopyright © 2000–2015, Texas Instruments Incorporated Submit Documentation Feedback 3 Product Folder Links: LM555

www.ti.com LM555 SNAS548D – FEBRUARY 2000 – REVISED JANUARY 20156.5 Electrical Characteristics(TA = 25°C, VCC = 5 V to 15 V, unless otherwise specified)(1)(2) PARAMETER TEST CONDITIONS MIN TYP MAX UNITSupply Voltage 4.5 16 VSupply Current VCC = 5 V, RL = ∞ 36 VCC = 15 V, RL = ∞ 10 15 mA (Low State) (3)Timing Error, MonostableInitial Accuracy 1%Drift with Temperature RA = 1 k to 100 kΩ, 50 ppm/°C C = 0.1 μF, (4)Accuracy over Temperature 1.5 %Drift with Supply 0.1 % VTiming Error, AstableInitial Accuracy 2.25Drift with Temperature RA, RB =1 k to 100 kΩ, 150 ppm/°C C = 0.1 μF, (4)Accuracy over Temperature 3.0%Drift with Supply 0.30 % /VThreshold Voltage VCC = 15 V 0.667 x VCCTrigger Voltage VCC = 5 V 5 V VTrigger Current 1.67 0.5 0.9 μAReset Voltage 0.4 0.5 1VReset Current (5) 0.1 0.4 mAThreshold Current 0.1 0.25 μAControl Voltage Level VCC = 15 V 9 10 11 VCC = 5 V 2.6 3.33 VPin 7 Leakage Output HighPin 7 Sat (6) 1 4 100 nA Output Low VCC = 15 V, I7 = 15 mA 180 mV Output Low VCC = 4.5 V, I7 = 4.5 mA 80 200 mVOutput Voltage Drop (Low) VCC = 15 V ISINK = 10 mA 0.1 0.25 V ISINK = 50 mA 0.4 0.75 V ISINK = 100 mA ISINK = 200 mA 2 2.5 V VCC = 5 V 2.5 V ISINK = 8 mA ISINK = 5 mA V 0.25 0.35 V(1) All voltages are measured with respect to the ground pin, unless otherwise specified.(2) Absolute Maximum Ratings indicate limits beyond which damage to the device may occur. Recommended Operating Conditions indicate conditions for which the device is functional, but do not ensure specific performance limits. Electrical Characteristics state DC and AC electrical specifications under particular test conditions which ensures specific performance limits. This assumes that the device is within the Recommended Operating Conditions. Specifications are not ensured for parameters where no limit is given, however, the typical value is a good indication of device performance.(3) Supply current when output high typically 1 mA less at VCC = 5 V.(4) Tested at VCC = 5 V and VCC = 15 V.(5) This will determine the maximum value of RA + RB for 15 V operation. The maximum total (RA + RB) is 20 MΩ.(6) No protection against excessive pin 7 current is necessary providing the package dissipation rating will not be exceeded.Copyright © 2000–2015, Texas Instruments Incorporated Submit Documentation Feedback 5 Product Folder Links: LM555

www.ti.com LM555 SNAS548D – FEBRUARY 2000 – REVISED JANUARY 2015Feature Description (continued) capacitor equals 2/3 of the supply voltage. The output pulse width can be extended or shortened depending on the application by adjusting the R and C values.• Astable (free-running) mode: The LM555 timer can operate as an oscillator and puts out a continuous stream of rectangular pulses having a specified frequency. The frequency of the pulse stream depends on the values of RA, RB, and C.7.4 Device Functional Modes7.4.1 Monostable OperationIn this mode of operation, the timer functions as a one-shot (Figure 11). The external capacitor is initially helddischarged by a transistor inside the timer. Upon application of a negative trigger pulse of less than 1/3 VCC topin 2, the flip-flop is set which both releases the short circuit across the capacitor and drives the output high. Figure 11. MonostableThe voltage across the capacitor then increases exponentially for a period of t = 1.1 RA C, at the end of whichtime the voltage equals 2/3 VCC. The comparator then resets the flip-flop which in turn discharges the capacitorand drives the output to its low state. Figure 12 shows the waveforms generated in this mode of operation. Sincethe charge and the threshold level of the comparator are both directly proportional to supply voltage, the timinginterval is independent of supply.VCC = 5 V Top Trace: Input 5V/Div.TIME = 0.1 ms/DIV. Middle Trace: Output 5V/Div. Bottom Trace: Capacitor Voltage 2V/Div.RA = 9.1 kΩC = 0.01 μF Figure 12. Monostable WaveformsDuring the timing cycle when the output is high, the further application of a trigger pulse will not effect the circuitso long as the trigger input is returned high at least 10 μs before the end of the timing interval. However thecircuit can be reset during this time by the application of a negative pulse to the reset terminal (pin 4). The outputwill then remain in the low state until a trigger pulse is again applied.When the reset function is not in use, TI recommends connecting the Reset pin to VCC to avoid any possibility offalse triggering.Copyright © 2000–2015, Texas Instruments Incorporated Submit Documentation Feedback 9 Product Folder Links: LM555

LM555 www.ti.comSNAS548D – FEBRUARY 2000 – REVISED JANUARY 2015Device Functional Modes (continued)Figure 13 is a nomograph for easy determination of R, C values for various time delays. Figure 13. Time Delay7.4.2 Astable OperationIf the circuit is connected as shown in Figure 14 (pins 2 and 6 connected) it will trigger itself and free run as amultivibrator. The external capacitor charges through RA + RB and discharges through RB. Thus the duty cyclemay be precisely set by the ratio of these two resistors. Figure 14. AstableIn this mode of operation, the capacitor charges and discharges between 1/3 VCC and 2/3 VCC. As in thetriggered mode, the charge and discharge times, and therefore the frequency are independent of the supplyvoltage.Figure 15 shows the waveforms generated in this mode of operation.10 Submit Documentation Feedback Copyright © 2000–2015, Texas Instruments Incorporated Product Folder Links: LM555

www.ti.com LM555Device Functional Modes (continued) SNAS548D – FEBRUARY 2000 – REVISED JANUARY 2015VCC = 5 V Top Trace: Output 5V/Div.TIME = 20μs/DIV. Bottom Trace: Capacitor Voltage 1V/Div.RA = 3.9 kΩ Figure 15. Astable WaveformsRB = 3 kΩC = 0.01 μFThe charge time (output high) is given by: (1) (2) t1 = 0.693 (RA + RB) C (3) (4)And the discharge time (output low) by: (5) t2 = 0.693 (RB) CThus the total period is: T = t1 + t2 = 0.693 (RA +2RB) CThe frequency of oscillation is:Figure 16 may be used for quick determination of these RC values.The duty cycle is: Figure 16. Free Running FrequencyCopyright © 2000–2015, Texas Instruments Incorporated Submit Documentation Feedback 11 Product Folder Links: LM555

LM555 www.ti.comSNAS548D – FEBRUARY 2000 – REVISED JANUARY 20158 Application and Implementation NOTEInformation in the following applications sections is not part of the TI componentspecification, and TI does not warrant its accuracy or completeness. TI’s customers areresponsible for determining suitability of components for their purposes. Customers shouldvalidate and test their design implementation to confirm system functionality.8.1 Application InformationThe LM555 timer can be used a various configurations, but the most commonly used configuration is inmonostable mode. A typical application for the LM555 timer in monostable mode is to turn on an LED for aspecific time duration. A pushbutton is used as the trigger to output a high pulse when trigger pin is pulsed low.This simple application can be modified to fit any application requirement.8.2 Typical ApplicationFigure 17 shows the schematic of the LM555 that flashes an LED in monostable mode.Figure 17. Schematic of Monostable Mode to Flash an LED8.2.1 Design RequirementsThe main design requirement for this application requires calculating the duration of time for which the outputstays high. The duration of time is dependent on the R and C values (as shown in Figure 17) and can becalculated by:t = 1.1 × R × C seconds (6)8.2.2 Detailed Design ProcedureTo allow the LED to flash on for a noticeable amount of time, a 5 second time delay was chosen for thisapplication. By using Equation 6, RC equals 4.545. If R is selected as 100 kΩ, C = 45.4 µF. The values of R =100 kΩ and C = 47 µF was selected based on standard values of resistors and capacitors. A momentary pushbutton switch connected to ground is connected to the trigger input with a 10-K current limiting resistor pullup tothe supply voltage. When the push button is pressed, the trigger pin goes to GND. An LED is connected to theoutput pin with a current limiting resistor in series from the output of the LM555 to GND. The reset pin is not usedand was connected to the supply voltage.8.2.2.1 Frequency DividerThe monostable circuit of Figure 11 can be used as a frequency divider by adjusting the length of the timingcycle. Figure 18 shows the waveforms generated in a divide by three circuit.12 Submit Documentation Feedback Copyright © 2000–2015, Texas Instruments Incorporated Product Folder Links: LM555

Universidad de Costa Rica Facultad de Ingenier´ıa Escuela de Ingenier´ıa El´ectrica IE0408 – Laboratorio El´ectrico II II ciclo 2016 Avance Experimento 4Secuenciador - Generador de melod´ıas electro´nico Juan Carlos Aguilar Alfaro, A90081 Luis Angel Zamora Rodr´ıguez, B07017 Grupo 02 Subgrupo 04 Profesor:Jaime Cascante 11 de octubre de 2016 1

IE0408 - Laboratorio El´ectrico II Experimento 1Contenido El presente experimento busca simular un secuenciador anal´ogico de 8 o 16 pasos. Un generadorde melod´ıas sencillo utilizado como instrumento musical electro´nico. Aunque mucha de la electr´onicaanalo´gica ha sido cambiada por tecnolog´ıa digital, en el mundo del audio la electr´onica analo´gica siguesiende escencial. Los intrumentos analo´gicos son valorados en el mercado musical. Este generadorde melod´ıas, posee un pequen˜o Oscilador Controlado por Voltage (VCO) el cual puede construirsecon un 555 un 358 o un ICL8089, el cual es activado mediante un contador que selecciona los8 potenciometros en secuencia, esta secuencia esta definida mediante un 555 el cual controla elcontador. Se desea tambien agregar distintos resistores como un fotoresistor y potencio´metros quevarian con el movimiento para darle as´ı una mayor capacidad de generar distintas frecuencias. A suvez este instrumento tendra´ un amplificador a la salida junto con un parlante. Se desear´ıa agregartambien un bypass a la salida para que se use cualquier parlante conectado a un jack de 3.5mm.El instrumento llevara´ tambi´en su control de volumen, switches y dema´s. Se decidi´o realizar esteexperimento pues involucra muchos de los conceptos aprendidos en el laboratorio en conjunto con elarte, y la creatividad musical.Diagrama de BloquesFigura 1: Diagrama de bloques secuenciadorEscuela de Ingenier´ıa El´ectrica 2 de 2 Universidad de Costa Rica