Resumo

O NE556N é um circuito integrado (CI) desenvolvido pela Texas Instruments, uma empresa proeminente na indústria de semicondutores e eletrónica. Notável pela sua configuração de temporizador duplo, o NE556N combina dois CIs de temporizador 555 num único pacote, tornando-o um componente versátil amplamente utilizado em várias aplicações de temporização e geração de impulsos. A sua capacidade de funcionar nos modos astável e monoestável, juntamente com caraterísticas como as capacidades de pull-up e pull-down activos, circuitos de temporização precisos e ciclos de funcionamento ajustáveis, consolidou o seu lugar na eletrónica industrial e de consumo. A história de inovação da Texas Instruments lançou as bases para o NE556N. A empresa, fundada em 1951, tem estado na vanguarda da tecnologia de semicondutores, produzindo o primeiro transístor de silício comercial do mundo em 1954 e o primeiro circuito integrado em 1958. Estas descobertas levaram ao desenvolvimento de vários produtos importantes, incluindo o NE556N, que tem continuado a evoluir com os avanços da engenharia eletrónica. As especificações técnicas e as caraterísticas do NE556N tornam-no adequado para uma vasta gama de aplicações, incluindo temporizadores de aplicação, geradores de impulsos e sistemas de controlo industrial. Funciona numa vasta gama de tensões de +5V a +18V e pode fornecer ou absorver até 200 mA de corrente. Estas caraterísticas garantem um desempenho fiável em diferentes ambientes operacionais. Apesar do seu design mais antigo, o NE556N continua a ser uma escolha popular devido à sua fiabilidade, eficiência energética e caraterísticas de proteção robustas, tais como o encerramento térmico e a proteção contra curto-circuitos. No entanto, o NE556N não está isento de limitações. Tem uma tensão máxima de funcionamento de +18V e um limite de corrente especificado, o que pode exigir componentes adicionais, como transístores, para aplicações de corrente mais elevada. A sensibilidade à temperatura é outra consideração, pois o desempenho pode variar ligeiramente com as mudanças de temperatura. Apesar destas restrições, o NE556N continua a ser um componente de eleição para muitos projectos electrónicos, desde circuitos de temporizador básicos a aplicações de temporizador duplo mais complexas. A sua popularidade duradoura é um testemunho da robustez e flexibilidade do seu design, apoiado por uma comunidade forte e recursos abundantes para amadores e engenheiros.

História

A Texas Instruments (TI) tem desempenhado um papel fundamental na evolução dos circuitos integrados e da indústria de semicondutores. A empresa surgiu em 1951 na sequência de uma reorganização da Geophysical Service Incorporated, originalmente fundada em 1930 para fabricar equipamento para a indústria sísmica e eletrónica de defesa

. Em 1954, a TI produziu o primeiro transístor de silício comercial do mundo, um marco significativo na história da eletrónica. Mais tarde, nesse mesmo ano, a TI concebeu e fabricou o primeiro rádio de transístor, o Regency TR-1, que utilizava transístores de germânio devido ao elevado custo dos transístores de silício na altura. O desenvolvimento do rádio de transístor foi impulsionado por um esforço para aumentar a procura de transístores no mercado, tal como previsto pelo executivo da TI Patrick Haggerty. Em 1958, Jack Kilby, que trabalhava nos Laboratórios Centrais de Investigação da TI, inventou o circuito integrado. Esta inovação marcou o início da era da eletrónica moderna, permitindo a miniaturização e a complexidade dos circuitos que vemos na tecnologia atual. A invenção de Kilby lançou as bases para futuros avanços, incluindo a calculadora portátil, que a TI introduziu em 1967, e o primeiro microcontrolador de chip único em 1970, que integrou todos os elementos de computação numa única peça de silício. Durante as décadas de 1970 e 1980, a TI continuou a inovar e a expandir as suas linhas de produtos. Em 1972, a empresa desenvolveu o Módulo Comum FLIR, um sistema de infravermelhos orientado para o futuro. Na década seguinte, a TI foi pioneira na indústria do processamento digital de sinais (DSP) e deu passos significativos na eletrónica de consumo, nomeadamente com a introdução do Speak & Spell em 1978. Em 1984, a TI também se aventurou no mercado dos computadores pessoais, embora tenha enfrentado desafios e tenha acabado por decidir abandonar este sector. Na década de 1990, a série de calculadoras gráficas da TI, em especial a série TI-8x, tornou-se popular entre estudantes e educadores. A introdução destas calculadoras facilitou a programação e levou à criação de comunidades online dedicadas, como a ticalc.org, onde os utilizadores podiam partilhar programas e tutoriais. Ao longo da sua história, a TI manteve-se na vanguarda da inovação em semicondutores, adaptando-se continuamente e impulsionando os avanços tecnológicos em vários domínios. As contribuições da empresa tiveram um impacto duradouro na indústria eletrónica, solidificando o seu legado como pioneira em circuitos integrados e microeletrónica.

Especificações técnicas

O NE-556 é um CI de temporizador duplo que oferece circuitos de temporização precisos num único pacote. O nível de disparo e os níveis de limiar são normalmente definidos em um terço e dois terços da tensão de alimentação, respetivamente. Estes níveis podem ser ajustados utilizando o pino de controlo do NE-556

. Quando a entrada no gatilho desce abaixo do nível de gatilho, o flip-flop é ajustado, resultando numa saída alta. Por outro lado, se a entrada no gatilho estiver acima do nível de gatilho enquanto o flip-flop estiver no modo de reinicialização, a saída será baixa. Além disso, o pino de reset do NE-556 permite anular todas as entradas para iniciar um novo ciclo de temporização.

Características

O NE-556 inclui várias caraterísticas essenciais para várias aplicações:

• Capacidades activas de pull-down e pull-up
• Dois circuitos de temporização precisos numa única embalagem
• Capacidade de funcionar nos modos astável e monoestável
• Adequação para utilização em temporizadores de aplicação, moduladores de posição de impulsos, geradores de impulsos, detectores de impulsos em falta e sistemas de controlo industrial

Classificações

Os requisitos de potência e tensão do NE-556 são críticos para o seu funcionamento correto. As classificações específicas são normalmente listadas nas folhas de dados, assegurando que os utilizadores compreendem as especificações eléctricas necessárias para evitar danos e garantir a eficiência.

Aplicações

Os circuitos integrados NE556N da Texas Instruments são componentes versáteis utilizados numa variedade de aplicações de temporização de precisão. Estes dispositivos são altamente estáveis e podem produzir atrasos de tempo ou oscilações precisas, o que os torna ideais para eletrónica industrial e de consumo. No seu modo monoestável, os circuitos NE556N podem criar intervalos de tempo precisos controlados por uma única rede externa de resistências e condensadores

. Este modo é frequentemente utilizado em aplicações como geradores de atraso de tempo, onde uma duração específica precisa de ser mantida de forma fiável. Quando configurado em modo astável, o NE556N permite o controlo independente da frequência e do ciclo de trabalho utilizando duas resistências externas e um único condensador externo. Esta caraterística é particularmente útil na geração de sinais de modulação de largura de pulso (PWM), que são essenciais para o controlo da velocidade do motor. Outras aplicações do NE556N incluem a modelação de impulsos, em que o circuito pode modificar a forma de um sinal de entrada; geradores de impulsos, que criam uma série de impulsos em intervalos especificados; e temporização sequencial, que envolve o acionamento de eventos numa ordem específica. O NE556N é também utilizado na geração de tone burst para sistemas de comunicação, na divisão de frequências para reduzir frequências de sinal e na codificação de tons tácteis para teclados de telefone. Além disso, a capacidade do NE556N de funcionar nos modos astável e monoestável, juntamente com caraterísticas como ciclo de funcionamento ajustável, corrente de saída elevada e compatibilidade TTL, torna-o adequado para controlos industriais e temporização de aparelhos. A sua precisão e fiabilidade garantem que pode lidar com funções críticas em sistemas de controlo de semáforos e outros processos automatizados.

Exemplo de caso de utilização: Controlo da velocidade do motor

Em aplicações práticas, o NE-556 pode ser utilizado para gerir a velocidade do motor. Por exemplo, um circuito que utiliza dois ICs temporizadores NE-556 pode ser configurado onde um opera como uma entrada de relógio e o outro como um modulador de largura de pulso, ambos funcionando a uma frequência de 10Hz

. Esta configuração permite observar a velocidade do motor ouvindo o som do motor durante a rotação e medindo o ciclo de trabalho e a tensão CC através dele. Os resultados validam os pressupostos iniciais do projeto e demonstram como a velocidade do motor se correlaciona com a variação da largura dos impulsos.

Caraterísticas e funcionalidade

O circuito integrado NE556N, desenvolvido pela Texas Instruments, é um CI de temporizador versátil e amplamente utilizado, com dois temporizadores 555 num único pacote. As principais funcionalidades do NE556N incluem os modos de operação astable e monostable, que são críticos em aplicações de temporização e geração de impulsos.

Principais características

O NE556N IC inclui várias caraterísticas importantes que melhoram a sua funcionalidade e versatilidade:

• Puxar para cima e puxar para baixo activos: Estas caraterísticas permitem que o NE556N conduza eficazmente estados de saída altos e baixos, assegurando um desempenho fiável em várias configurações de circuitos.
• Circuitos de temporização de precisão: O dispositivo integra dois circuitos de temporização precisos, tornando-o adequado para aplicações que requerem atrasos de temporização e oscilações exactas.
• Ampla gama de tensões de funcionamento: Funciona eficientemente numa vasta gama de tensões de alimentação, de +5 Volts a +18 Volts, acomodando várias condições de alimentação eléctrica.
• Acionamento de corrente elevada: O NE556N pode absorver ou fornecer até 200 mA de corrente de carga, o que lhe permite acionar diretamente outros circuitos lógicos digitais.
• Estabilidade da temperatura: O CI apresenta uma estabilidade de temperatura de 50 partes por milhão por alteração de grau Celsius, ou equivalente a 0,005 %/ °C, garantindo um desempenho consistente em diferentes gamas de temperatura.
• Ciclo de trabalho ajustável: O ciclo de trabalho do temporizador é ajustável, o que permite flexibilidade na geração das larguras e frequências de impulsos desejadas.

Aplicações

Os circuitos integrados NE556N da Texas Instruments são componentes versáteis utilizados numa variedade de aplicações de temporização de precisão. Estes dispositivos são altamente estáveis e podem produzir atrasos de tempo ou oscilações precisas, o que os torna ideais para eletrónica industrial e de consumo. No seu modo monoestável, os circuitos NE556N podem criar intervalos de tempo precisos controlados por uma única rede externa de resistências e condensadores

. Este modo é frequentemente utilizado em aplicações como geradores de atraso de tempo, onde uma duração específica precisa de ser mantida de forma fiável. Quando configurado em modo astável, o NE556N permite o controlo independente da frequência e do ciclo de trabalho utilizando duas resistências externas e um único condensador externo. Esta caraterística é particularmente útil na geração de sinais de modulação de largura de pulso (PWM), que são essenciais para o controlo da velocidade do motor. Outras aplicações do NE556N incluem a modelação de impulsos, em que o circuito pode modificar a forma de um sinal de entrada; geradores de impulsos, que criam uma série de impulsos em intervalos especificados; e temporização sequencial, que envolve o acionamento de eventos numa ordem específica. O NE556N é também utilizado na geração de tone burst para sistemas de comunicação, na divisão de frequências para reduzir frequências de sinal e na codificação de tons tácteis para teclados de telefone. Além disso, a capacidade do NE556N de funcionar nos modos astável e monoestável, juntamente com caraterísticas como ciclo de funcionamento ajustável, corrente de saída elevada e compatibilidade TTL, torna-o adequado para controlos industriais e temporização de aparelhos. A sua precisão e fiabilidade garantem que pode lidar com funções críticas em sistemas de controlo de semáforos e outros processos automatizados.

Considerações sobre a conceção

Ao projetar circuitos usando o temporizador NE555 IC, é crucial considerar vários fatores que afetam seu desempenho. O temporizador NE555 pode ser utilizado em múltiplas configurações, incluindo os modos astável, monoestável e biestável, cada um servindo diferentes propósitos em circuitos electrónicos.

Seleção de componentes

Resistências e condensadores

A escolha das resistências (Ra, Rb) e dos condensadores (C) é essencial para determinar as caraterísticas de temporização do temporizador NE555. Por exemplo, num circuito de Modulação por Largura de Impulso (PWM), a seleção de um valor de condensador de 4,7µF com resistências Ra = 24KΩ e Rb = 3KΩ permite uma frequência de oscilação de 10Hz com um ciclo de trabalho de 90%

. O ajuste fino da frequência durante a implementação real do circuito pode ser conseguido utilizando uma combinação de resistências fixas e potenciómetros, como uma resistência de 20KΩ e um potenciómetro de 5KΩ para Ra.

Potenciómetros

Os potenciómetros desempenham um papel importante no ajuste da tensão de controlo no circuito. Pode ser utilizado um potenciómetro de 50KΩ com os seus terminais exteriores ligados a Vcc e à terra, e o terminal central ligado ao pino de tensão de controlo (pino 5) do CI temporizador NE555. Esta configuração permite uma modulação precisa do sinal de saída

.

Configuração do circuito

Modo Astable

No modo astável, o temporizador NE555 gera uma saída de onda quadrada contínua sem a necessidade de um disparo externo. Este modo é normalmente utilizado para gerar impulsos de relógio ou sinais PWM. Ao configurar o temporizador NE555 no modo astável, é possível obter uma saída de ciclo de trabalho de 90%, que é adequada para aplicações que exigem um estado de saída alto e consistente

.

Modo monoestável

No modo monoestável, o temporizador NE555 produz um único impulso de saída em resposta a um disparo externo. Este modo é útil para aplicações que requerem um atraso de tempo preciso. Por exemplo, escolhendo valores apropriados para R e C de modo a que RC = 0,25 x período de entrada do relógio, é possível criar um atraso de temporização variável dependente da tensão de controlo

.

Proteção e estabilidade

Diodos Flyback

Em circuitos que envolvem cargas indutivas, tais como motores DC, a incorporação de um díodo flyback em paralelo com o motor ajuda a proteger o circuito de picos de tensão súbitos. Isto é particularmente importante para evitar danos no CI temporizador NE555 e noutros componentes

.

Aplicação prática

Testes e validação

Antes de finalizar o projeto do circuito, é essencial testar e validar os parâmetros do circuito. A utilização de ferramentas como multímetros para medir a frequência e o ciclo de funcionamento, e o ajuste fino dos componentes com base nestas medições, garante que o circuito funciona como pretendido. Por exemplo, a verificação dos dados através da observação do comportamento do motor e da medição do ciclo de funcionamento e da tensão CC através do mesmo pode confirmar a exatidão do projeto

. Ao considerar estes factores de design, os engenheiros e os amadores podem utilizar eficazmente o temporizador NE555 IC em várias aplicações, obtendo um controlo fiável e preciso nos seus circuitos electrónicos.

Vantagens

O circuito integrado NE556N, produzido pela Texas Instruments, oferece várias vantagens que o tornam uma escolha popular em várias aplicações. Um dos principais benefícios é a sua configuração de temporizador duplo, que oferece flexibilidade e conveniência para implementar duas funções de temporização num único pacote. Esta configuração de temporizador duplo é particularmente vantajosa para aplicações que requerem operações de temporização sincronizadas ou independentes, como em circuitos de modulação de largura de pulso (PWM) e osciladores

. Outra vantagem significativa do NE556N é a sua fiabilidade e consistência. A Texas Instruments, uma empresa bem conceituada pela sua qualidade e inovação, garante que cada CI cumpre normas de desempenho rigorosas. Esta fiabilidade é crítica para a eletrónica industrial e de consumo, onde o desempenho consistente é fundamental. Além disso, o NE556N é conhecido pela sua eficiência energética. Em linha com o enfoque da Texas Instruments na sustentabilidade e eficiência energética, o NE556N foi concebido para minimizar o consumo de energia sem comprometer o desempenho. Esta caraterística torna-o na escolha ideal para dispositivos alimentados por bateria e outras aplicações em que a eficiência energética é crucial. Além disso, o NE556N oferece recursos de proteção robustos, incluindo desligamento térmico e proteção contra curto-circuito. Estas caraterísticas ajudam a salvaguardar o CI e o circuito geral de danos devidos a sobreaquecimento ou falhas eléctricas, aumentando assim a longevidade e a durabilidade dos dispositivos em que é utilizado.

Limitações

Embora o Circuito Integrado NE556N da Texas Instruments seja versátil e amplamente utilizado, apresenta certas limitações que os utilizadores devem conhecer. Uma limitação significativa é a sua tensão máxima de funcionamento, que é especificada como sendo de +18V. Exceder esta tensão pode levar à falha do dispositivo e a um funcionamento não fiável

. Além disso, o CI pode fornecer ou consumir uma corrente máxima de 150 mA, pelo que, para aplicações que exijam uma corrente mais elevada, são necessários componentes externos, como transístores ou MOSFET, para acionar a carga. A sensibilidade à temperatura é outra limitação. O NE556N funciona numa gama de temperaturas de 0 a 70 graus Celsius. Embora tenha uma estabilidade de temperatura superior a 0,005% por grau Celsius, é essencial garantir que a temperatura ambiente não excede este intervalo para manter uma temporização precisa e um desempenho fiável. Para aplicações mais precisas, as variações de temperatura podem afetar ligeiramente o desempenho do CI, embora este tenha sido concebido para minimizar este efeito. Além disso, a tensão de limiar mínima para um funcionamento fiável é de 2,4 V a Vcc=5 V, o que pode limitar a sua utilização em circuitos de baixa tensão em que o limiar tem de ser mais baixo. Este pode ser um fator crítico na conceção de aplicações de baixo consumo ou de dispositivos alimentados por bateria em que as margens de tensão são reduzidas. Por último, o NE556N, sendo um projeto mais antigo, pode não ter algumas das caraterísticas avançadas e eficiências encontradas em circuitos integrados mais modernos. Alternativas como o LM556 ou o CD4047 podem oferecer funcionalidades melhoradas e caraterísticas operacionais adequadas a aplicações específicas. Estas limitações devem ser tidas em conta durante as fases de conceção e implementação para garantir um desempenho e fiabilidade óptimos dos circuitos que utilizam o NE556N.

Comparação com outros CIs

O NE556 IC é frequentemente comparado ao seu antecessor, o 555 Timer IC. Embora ambos os CIs partilhem funcionalidades e descrições de pinos semelhantes, existem diferenças distintas que os distinguem. O NE556 é essencialmente uma versão dupla do clássico 555 Timer IC, contendo dois temporizadores independentes dentro de um único pacote. Esta configuração dupla permite uma redução no fator de forma e na complexidade do sistema, tornando-o um substituto adequado para o 555 em muitas aplicações

.

Configuração de pinos

O NE556 IC é um pacote de temporizador duplo de 14 pinos, em contraste com a configuração de 8 pinos do 555 Timer IC. Cada um dos dois temporizadores no NE556 tem o seu próprio conjunto de pinos para Threshold, Out, Trigger, Control Voltage e Discharge, enquanto partilha pinos comuns de Vcc e terra

. Este design permite que o NE556 execute várias operações de temporização simultaneamente ou independentemente num único CI.

Funcionalidade

Tanto o 555 como o NE556 podem funcionar em três modos: Astable, Monostable e Bistable (Schmitt) Mode. Os princípios operacionais permanecem os mesmos, utilizando três resistências de 5K, comparadores duplos e um circuito flip-flop para gerir a temporização e a geração de impulsos

. No entanto, a configuração de temporizador duplo do NE556 oferece maior flexibilidade e eficiência em aplicações que requerem múltiplos circuitos de temporização.

Aplicações

As aplicações para ambos os CIs são muito semelhantes, abrangendo a geração de atrasos temporais, modulação de largura de impulsos, geração de impulsos, temporização de precisão e circuitos de temporização sequencial

. No entanto, a natureza de temporizador duplo do NE556 permite-lhe ser utilizado em aplicações mais complexas, tais como sistemas de controlo industrial e circuitos de temporização de várias fases, onde são necessárias funções de temporização independentes mas simultâneas.

Projectos e implementações populares

O NE556N, uma versão dupla do amplamente utilizado NE555 timer IC, encontrou uma miríade de aplicações em vários projectos de eletrónica DIY devido à sua versatilidade e facilidade de utilização.

Circuitos básicos de temporizador

A primeira experiência de muitos amadores com o NE556N vem da criação de circuitos básicos de temporizador. Estes circuitos são tipicamente derivados de tutoriais, folhas de dados e recursos online. Devido à documentação abrangente e ao apoio da comunidade, esses projectos servem como uma excelente introdução ao mundo dos circuitos integrados. No entanto, é importante notar que, embora estes projectos sejam educativos, podem não ser adequados para aplicações sérias sem um maior refinamento e compreensão

.

Projectos de temporizador duplo

Ao contrário do CI de temporizador único NE555, o NE556N contém dois temporizadores num único pacote, permitindo aplicações de temporização mais complexas. Um desses projectos pode envolver a utilização de um temporizador para gerar um atraso de tempo enquanto o segundo temporizador trata da geração de sinais de modulação de largura de impulso (PWM). Esta dupla funcionalidade permite aos utilizadores experimentarem circuitos mais complexos sem necessitarem de múltiplos CIs.

Utilização pedagógica e apoio comunitário

A popularidade da série de calculadoras da Texas Instruments, especialmente em ambientes educativos, fomentou indiretamente uma comunidade robusta em torno dos CI da TI, incluindo o NE556N. Ao longo da década de 1990 e no início da década de 2000, a comunidade de calculadoras TI, impulsionada pela utilização generalizada das calculadoras gráficas TI nas escolas, tornou-se um centro de programação e de projectos electrónicos. Sítios Web como o ticalc.org proporcionaram uma plataforma para os utilizadores partilharem os seus projectos, que incluíam frequentemente aplicações de CI de temporizador

.

Aplicações práticas na vida quotidiana

Os amadores utilizam frequentemente o NE556N em aplicações práticas, como a criação de circuitos simples de controlo de pragas. Um projeto notável envolve a construção de um esquema de PCB concebido para afastar as pragas. Este projeto demonstra a utilidade do CI na resolução de problemas do dia a dia e destaca as suas aplicações práticas

.

Fornecimento e montagem de componentes

Para os interessados em construir projectos baseados no NE556N, os componentes podem ser adquiridos em vários retalhistas online, como a Amazon, Banggood e AliExpress. Os componentes básicos incluem normalmente resistências, condensadores, díodos e transístores. As instruções detalhadas sugerem frequentemente métodos para colocar e soldar estes componentes numa PCB, com dicas como dobrar os cabos para manter os componentes no lugar durante a montagem

.

Implementações avançadas

Para utilizadores avançados, a integração do NE556N em circuitos mais sofisticados, tais como controladores lógicos programáveis (PLCs), pode ser um desafio excitante. Embora não tenha sido originalmente concebido para aplicações industriais, o NE556N pode ser utilizado em projectos de PLC personalizados e de menor escala, demonstrando a sua flexibilidade e ampla aplicabilidade.