Objetivo y caso de uso
Qué construirás: Un circuito que utiliza un capacitor cerámico de 100 nF para desacoplar la alimentación de un NE555, reduciendo el ruido en Vcc.
Para qué sirve
- Mejorar la estabilidad de la alimentación en circuitos conmutados.
- Reducir el rizado en Vcc para un temporizador NE555 en modo astable.
- Minimizar interferencias en aplicaciones de control de LED.
- Optimizar el rendimiento en sistemas de alimentación de microcontroladores.
Resultado esperado
- Reducción del rizado en Vcc de al menos 200 mVp-p al usar el capacitor C1.
- Mejor respuesta de conmutación del NE555, con tiempos de subida y bajada menores a 10 µs.
- Estabilidad en la alimentación con variaciones de carga menores al 5%.
- Mediciones de ruido en Vcc que no superen los 50 mV en condiciones de carga.
Público objetivo: Estudiantes de electrónica; Nivel: Básico
Arquitectura/flujo: Fuente de +5 V → NE555 → Capacitores C1 y C2 → Medición de rizado en Vcc.
Objetivo
Observar cómo un capacitor cerámico de 100 nF colocado junto a un integrado reduce picos y rizado en la alimentación cuando la carga conmuta.
Topología (resumen)
- Fuente de +5 V que alimenta un NE555 configurado en astable (conmuta un LED).
- Capacitor C1 = 100 nF (desacoplo local) entre Vcc y GND, pegado al NE555.
- Capacitor C2 = 10 µF (bypass a granel) entre Vcc y GND en la línea de alimentación.
- Medición del rizado en Vcc junto al pin 8 del NE555.
Mediciones (resumen)
- Osciloscopio en TP_VCC para ver rizado en Vcc con y sin C1/C2.
- Osciloscopio en TP_OUT para verificar la conmutación del 555.
- Comparar valores pico a pico (Vp-p) de Vcc y forma de los picos.
Materiales
- 1 × NE555 (temporizador)
- 1 × C1 = 100 nF cerámico (desacoplo local)
- 1 × C2 = 10 µF electrolítico (bypass a granel)
- 1 × R1 = 10 kΩ (astable)
- 1 × R2 = 100 kΩ (astable)
- 1 × C_T = 10 nF (temporización del astable)
- 1 × R_LED = 330 Ω
- 1 × LED rojo
- 1 × Protoboard y cables
- 1 × Fuente de +5 V estable (por ejemplo, power bank USB)
- 1 × Osciloscopio con dos canales y puntas x10 (opcional: multímetro)
Guía de conexionado
- Coloca el NE555 en la protoboard.
- Une pin 1 (GND) del NE555 a la línea GND de la protoboard.
- Une pin 8 (Vcc) del NE555 a la línea de +5 V.
- Resetea siempre habilitado: une pin 4 (RESET) a +5 V.
- Astable:
- Conecta R1 = 10 kΩ entre +5 V y pin 7 (DISCHARGE).
- Conecta R2 = 100 kΩ entre pin 7 (DISCHARGE) y el nodo de pines 2 y 6 (TRIGGER y THRESHOLD unidos).
- Une pin 2 y pin 6 entre sí.
- Conecta C_T = 10 nF entre ese nodo (2/6) y GND.
- Salida a LED:
- Conecta el pin 3 (OUTPUT) del NE555 a R_LED = 330 Ω, y de R_LED al ánodo del LED.
- Conecta el cátodo del LED a GND.
- Desacoplo y bypass:
- Coloca C1 = 100 nF entre pin 8 (Vcc) y pin 1 (GND) lo más cerca posible del NE555.
- Coloca C2 = 10 µF entre la línea de +5 V y GND (puede ir en el bus de alimentación).
- Definición de abreviaturas de medida y dónde poner las puntas:
- TP_VCC: punto de prueba en Vcc junto al pin 8 del NE555. Punta del canal del osciloscopio en TP_VCC y clip de masa al GND cercano (pin 1).
- TP_OUT: punto de prueba en la salida pin 3 del NE555. Punta del canal del osciloscopio en TP_OUT y clip de masa al GND cercano.
Esquemático
+5 V
│
├───────────────┬───────────────────────────────┐
│ │ │
┌┴┐ ┌┴┐ │
│ │ │ │ │
│ │ │ │ │
└┬┘ └┬┘ │
│ │ │
C1 = 100 nF (desacoplo) C2 = 10 µF (bypass) │
│ │ │
GND GND │
│
● TP_VCC │
│ │
┌─────────────┴───┐
│ │
│ NE555 │
│ (astable) │
│ │
GND ─────────────────────────────────────────────────────┤1 GND 8 Vcc├─┘
│ │
+5 V ────────────────────────────────────────────────────┤4 RESET │
│ │
┌───────────┐ │ │
+5 V ───────────────────┤ │ │ │
│ ┌┴┐ R1 = 10 kΩ │ │
│ │ │ │
│ │ │ │
│ └┬┘ │
│ │ │
│ ┌┴┐ R2 = 100 kΩ │
│ │ │ │
│ │ │ │
│ └┬┘ │
│ │ │
└──────────┴───────┐ │
│ │
┌─● TP_RC │
│ │
┌┴┐ C_T = 10 nF │
│ │ │
│ │ │
└┬┘ │
│ │
GND ┌────┴────┐
│ │
│ 3 OUT ├───● TP_OUT───┬───┌┴┐ R_LED = 330 Ω ───┌┴┐ LED ─── GND
│ │ │ │ │ │ │
│ 2 TRIG ├──────────────┘ │ │ │ │
│ 6 THR ├──────────────────┘ └┘ └┬┘
│ 7 DIS ├────────────────────────────────────────┘
│ │
└─────────┘
Notas del esquema:
– TP_VCC: punto de medida de Vcc junto al pin 8 del NE555.
– TP_OUT: punto de medida de la salida (pin 3).
– TP_RC: nodo de temporización (pines 2/6), para ver la rampa del RC si se desea.
– Todas las conexiones quedan cerradas: Vcc y GND del NE555 están conectados, la red R1–R2–C_T forma el astable, y el LED con su resistor van a GND. Los capacitores C1 y C2 están entre +5 V y GND.
Mediciones y pruebas
- Comprobación de funcionamiento del astable:
- En TP_OUT: observa una onda cuadrada de unos cientos de Hz. Ajusta R2 si deseas cambiar la frecuencia. Si no ves conmutación, revisa la unión de pines 2 y 6.
- Medida de rizado en Vcc sin desacoplo local (C1 quitado):
- En TP_VCC: retira solo C1 dejando C2. Mide Vp-p (valor pico a pico) del rizado en Vcc cuando el LED conmuta. Usa la punta x10 y el clip de masa lo más corto posible al pin 1 (GND).
- Anota Vp-p y la forma de los picos (bordes agudos coinciden con flancos de TP_OUT).
- Efecto del desacoplo local (C1 puesto):
- En TP_VCC: vuelve a colocar C1 junto al NE555. Mide de nuevo Vp-p. Deberías ver menor rizado y picos más redondeados o de menor amplitud.
- Comparativa del bypass a granel (C2):
- En TP_VCC: prueba con C2 desconectado y C1 presente. Verás que C1 controla picos rápidos, pero sin C2 aumentará la caída lenta (hundimiento) de Vcc. Con ambos, el rizado total es mínimo.
- Medida opcional de la rampa del RC:
- En TP_RC: observa la carga/descarga del C_T (diente de sierra). Úsalo para correlacionar los instantes de conmutación con los picos en Vcc.
Aclaraciones de abreviaturas:
– Vp-p: valor pico a pico, diferencia entre el máximo y el mínimo de la señal medida.
– TP_VCC: punto de prueba de alimentación en el pin 8 del NE555.
– TP_OUT: punto de prueba de la salida del pin 3.
– TP_RC: nodo de temporización en los pines 2/6.
Interpretación de resultados
- Sin C1, el cableado y la protoboard añaden inductancia/impedancia; los cambios de corriente del NE555 generan picos en Vcc.
- Con C1 a pocos milímetros de los pines 8–1, el bucle de alta frecuencia se cierra localmente y los picos se atenúan.
- C2 complementa a C1: aporta energía a baja frecuencia y estabiliza la línea ante demandas algo más prolongadas.
Errores comunes
- Colocar C1 lejos del integrado: pierde efectividad. Debe ir entre pines 8 y 1, con pistas cortas.
- Usar solo un electrolítico grande: no es suficiente para picos rápidos; se necesita el cerámico de 100 nF.
- Masa de la sonda larga: introduce inductancia y “fabrica” picos falsos. Usa accesorio de muelle o masa corta.
- Olvidar unir pines 2 y 6 del NE555: el astable no oscila.
Seguridad
- No cortocircuites +5 V a GND. Verifica polaridad del electrolítico (C2).
- No excedas 20 mA en el LED; mantén R_LED = 330 Ω o mayor con 5 V.
Mejoras y variantes
- Prueba otros valores: C1 = 47 nF o 220 nF; C2 = 47–100 µF para ver diferencias.
- Añade un segundo IC (por ejemplo, un 74HC00) en la misma línea para ver cómo el desacoplo local en cada IC mejora el comportamiento global.
- Inserta una resistencia serie pequeña (1–4.7 Ω) entre la fuente y el bus para acentuar el efecto del desacoplo y visualizar mejor la diferencia en TP_VCC.
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Carlos Núñez Zorrilla
Electronics & Computer Engineer
Ingeniero Superior en Electrónica de Telecomunicaciones e Ingeniero en Informática (titulaciones oficiales en España).
