Apunte_Generadores_de_Pulso_y_Tem_Eln2 doc

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APUNTE DE
ELECTRÓNICA II
GENERADORES DE PULSO Y TEMPORIZADORES
Área de EET
GENERADORES DE PULSO Y TEMPORIZADORES
INDICE	 PÁGINAS
Introducción a los Generadores de Pulso..........................................	04
Mallas R-C................................................................................. 		05
Malla R-C Derivadora...................................................................	05
Malla R-C Integradora............................................................... 	08
Tipos de Multivibradores........................................................... 	09
Multivibrador Astable................................................................ 	09
Multivibrador Monoestable........................................................ 	16
Multivibrador Biestable.............................................................	18
Schmitt-Trigger discreto........................................................... 	21
Generadores de Señal y Temporizadores Integrados................ 	23
Generador de Señal con Amplificador Operacional.................... 	24
Generador de Señal con Compuertas NOT................................. 	26
El LM-555 en Modo Astable...................................................... 	27
El LM-555 en Modo Monoestable.............................................. 	33
El LM-555 como Schmitt-Trigger...........................................…	36
El XR-2242 como Temporizador................................................ 	37
Integrados 74121 y 74123....................................................... 	40
El 74121 como Monoestable No Redisparable........................... 	40
El 74123 como Monoestable Redisparable................................ 	43
El Transistor Unijuntura UJT.................................................... 	46
 INTRODUCCION:
En esta unidad se analizan aquellos dispositivos electrónicos que a diferencia de los amplificadores, son capaces de generar una tensión variable sin necesidad de aplicar una señal a su entrada.
El estudio no se limitará a los osciladores sinusoidales sino que lo extenderemos a otros muchos circuitos de uso general que proporcionan a su salida una señal variable no senoidal. 
También examinaremos la función temporización y algunos circuitos temporizadores, que sí requieren de pulso de disparo.
El hecho de unir en una sola unidad generadores de señal y temporizadores es debido fundamentalmente a dos razones: 
- Por una parte los temporizadores también proporcionan una señal variable a su salida sin necesidad de aplicar señal a la entrada aunque para ello sea necesario dar una orden al circuito al comienzo de la temporización.
 - Por otra parte existen un gran número de circuitos integra dos, de los cuales algunos analizaremos, sobre todo que puedan realizar ambas fun ciones (generar y temporizar).
Para implementar las funciones que describiremos en esta unidad utilizaremos elementos o dispositivos de diferente naturaleza y distinto grado de complejidad. 
Como veremos mas adelante emplearemos transistores bipolares y sobre todo circuitos integrados como amplificadores operacionales.
Pero también son de gran utilidad dispositivos digitales elementales tales como compuertas lógicas y otros mas complejos como son los Contadores.
MALLAS DERIVADORA E INTEGRADORA DISCRETAS
DERIVADOR: 
Las mallas derivadoras están formadas por un circuito R-C, donde se deriva una señal de entrada a la salida, la cual depende de la constante de tiempo del circuito.
La señal de salida se debe tomar en la resistencia.
					CIRCUITO SERIE R- C
Para el circuito de la figura la corriente (ii) se encuentra determinada por:
De esta ecuación se desprende que la corriente (ii) será la derivada de:
			 
Para determinar la tensión en la resistencia Vo se aplica la ley de ohm, por tanto tenemos:
Reemplazando ii se tiene:
Ordenando se tiene:
La ecuación que nos determina la señal de salida Vo nos indica que esta depende de la constante de tiempo del circuito  = R x C y de la rapidez de variación de la señal de entrada Vi, dVi / dt.
Por este motivo se le denomina a este circuito malla Derivadora.
En forma general, para que se provoque la derivación de la señal, la constante de tiempo () del circuito debe a lo menos ser menor o igual a la décima parte del período de la señal T / 10.
SEÑAL CUADRADA EN LA ENTRADA:
Si Vi es una señal de entrada cuadrada, su derivada es nula para todos sus tiempos, salvo en los puntos de discontinuidad.
En estos puntos, una derivada exacta nos daría impulsos de amplitud infinita, de ancho nulo y de polaridad alternada.
Haciendo (R x C)T, tendremos en la salida una señal conocida con el nombre de “SPEAKIN”.
ESQUEMA CIRCUITAL Y FORMAS DE ONDAS
La señal de salida Vo no podrá ser de un valor superior al de Vi ya que para el instante de discontinuidad, la tensión sobre la resistencia no es pequeña con respecto a la del condensador.
De esta forma se tiene una derivada exacta.
SEÑAL DE RAMPA O TRIANGULAR EN LA ENTRADA:
Con señal de rampa en la entrada, se tiene una derivada exacta ya que Vi=t, la cual es una constante.
Por tanto para t , la tensión de salida será: 
El error ocurre en t=0 o valores de (t) muy pequeños ya que para estos valores la constante de tiempo  es grande con respecto al tiempo t considerado.
De hecho en esta región, la tensión de salida en la resistencia es grande con respecto a la del condensador.
SEÑAL SINUSOIDAL EN LA ENTRADA:
Al aplicar en la entrada del circuito R-C, una señal sinusoidal de período T tal que:
Se tiene una señal de entrada:
Obteniéndose en la salida:
Donde  será: 
Si el circuito es perfectamente un derivador,  = 90º, para ello se necesita que R=0 y C=0.
Si se hace (w x R x C)=0,01 de donde =arctg100, esto implica que =89,4º, suficientemente aproximado a 90º para considerarlo como tal.
Por otro lado si se hace (w x R x C)=0,1, esto implica que =84,3º, lo cual todavía es aceptable en algunos casos.
Por tanto la tensión de salida con señal sinusoidal de entrada, estará determinada, aplicando divisor de tensión por:
			
Pero la tensión de salida también se puede determinar por:
				
Prácticamente, para (w x R x C )1, la tensión de salida es la diferencial 
de la tensión de entrada.
Pero la amplitud de Vo es mucho más pequeña que Vi.		
	 
INTEGRADOR: 
Cuando la constante de tiempo () del circuito R-C es grande con respecto al tiempo necesario para obtener una variación apreciable de la señal de entrada, el circuito R-C recibe el nombre de INTEGRADOR.
CIRCUITO DE UN INTEGRADOR
Para estas condiciones, Vo es muy pequeño en amplitud respecto al valor de la tensión de entrada Vi.
Por tanto se puede considerar, que toda la tensión Vi aparece en los extremos de R.
Por tanto la corriente del circuito será:
Por otro lado la tensión de salida Vo será:
					 
La tensión de salida es la integral de la tensión de entrada.
Para obtener una integración, con un mínimo de error, se requiere que la constante de tiempo del circuito sea  15T, pensando en una señal sinusoidal.
Por último la tensión de salida Vo es la integral de la tensión de entrada Vi multiplicada por la constante de tiempo R-C.
GENERADORES DE SEÑAL Y TEMPOIZADORES DISCRETOS
Dentro de los generadores de señal no sinusoidales discretos,
tenemos los Multivibradores:
 
· Astable 
· Monoestable 
· Biestables
· Schimtt Trigger
MULTIVIBRADOR ASTABLE:
El circuito se encuentra formado por dos transistores que funcionan 
en conmutación , capaz de generar una señal cuadrada o rectangular en su salida.
Cuando se alimenta el circuito y se le aplica el VCC, uno de los transistores queda en corte y el otro en saturación, a pesar que ambos son iguales, pero, lo importante que no presentan el mismo .
Al cabo de un determinado tiempo, que depende de los valoresde C y de RB, se cambia el estado de los transistores.
El transistor que se encontraba en saturación pasa al estado de corte, y el que estaba en el estado de corte, pasa al estado de saturación.
Este funcionamiento es cíclico y continuo, mientras se mantenga la tensión de alimentación VCC.
Las señales de salida son complementarias y se obtienen entre colector y emisor ( VCE ) de los transistores.
En el diagrama gráfico se aprecian las formas de onda que se presentan en los colectores y en las bases de los transistores respecto a tierra.
ESQUEMA CIRCUITAL 
		
DIAGRAMA DE SEÑALES
Principio de funcionamiento del Multivibrador Astable.
Un transistor en conmutación es un interruptor electrónico.
 
Con este postulado se puede obtener un circuito equivalente para a nalizar el funcionamiento del Multivibrador Astable.
I ETAPA:
Por el hecho de aplicar la fuente de alimentación VCC, uno de los dos transistores comenzará a conducir primero, por el  que presentan, ya que aún que presenten el mismo número no son idénticos.
Partiremos del supuesto que Q1 entra en conducción, por tanto en el circuito se presentan las siguientes características eléctricas:
IB1=AumentaIC1=AumentaVCE1=DisminuyeIB2=Disminuye  IC2=Disminuye VCE2=Aumenta. 
El sistema se detiene y cambia cuando:
VCE1= 0 v IC1=VCC/RC1 TRANSISTOR Q1 EN ESTADO DE SATURACIÓN.
Por tanto:
VCE2=VCC IC2 =0 mA. TRANSISTOR Q2 EN ESTADO DE CORTE
Esta situación del circuito en que Q2 está en corte y que Q1 esté en saturación, representa “UN ESTADO DEL CIRCUITO”.
ESTADO ANTERIOR:
CIRCUITO EQUIVALENTE
Al analizar este circuito equivalente nos podemos dar cuenta que el condensa dor C1 se carga al potencial de alimentación VCC, a través de RC2 y de la juntura base- emisor de Q1 en un tiempo corto.
De la misma manera podemos darnos cuenta que el condensador C2 se cargará por la resistencia RB2 y el transistor Q1 con la connotaci6n de que este potencial queda también aplicado al diodo base-emisor del transistor Q2 de lo 
que se desprende que cuando el potencial del condensador C2 alcanza el nivel de la tensi6n de umbral (0,7v) del diodo, el transistor Q2 iniciará su conducción.
Por tanto se tiene un cambio a un nuevo estado:
IB2=AumentaIC2=AumentaVCE2=DisminuyeIB1=DisminuyeIC1=DisminuyeVCE1=Aumenta.
El sistema se detiene y cambia cuando:
VCE1=VCCIC1=0mA.TRANSISTOR Q1 EN ESTADO DE CORTE.
Por tanto:
VCE2=0vIC2=VCC/RC2(máxima).TRANSISTOR Q2 EN ESTADO DE SATURACIÓN.
En el momento que Q2 entra en conducción (Saturación) la placa del condensador C1 con potencial positivo queda aplicada a tierra, lo que hace aparecer en terminales de base y emisor de Q1, la tensión del condensador polarizada en forma inversa al nivel de – VCC y llevado por tanto Q1 al corte.
Esto nos lleva a un nuevo circuito equivalente:
CIRCUITO EQUIVALENTE
Las formas de onda o señales que presenta este circuito tanto en las Bases de Q1 y Q2 como en los colectores se aprecian en la siguiente figura:
	El condensador C1 queda ahora con una corriente de circulación a través
	de RB1 y el transistor Q2 de polaridad tal, que debe llevar su potencial primero a cero y a continuación cambiar su polaridad para ir a + VCC.
Mientras el voltaje sea negativo el transistor estará en corte y cuando ésta tensión sobre pasa el nivel de cero cambiando de polaridad lleva a Q1 a la saturación, lo cual traerá como consecuencia que Q2 sea llevado al corte.
Es decir, C1 no puede tener una tensión superior a VCC.
De lo anterior se observa que en el circuito existen dos estados bien definidos:
1°) Q1 en corte y Q2 en saturación. 
2º) Q1 en saturación y Q2 en corte. 
Estos estados no son estables ya que conlleva un efecto de polarización retardada por una constante de tiempo a través de los condensadores, que ordenan la conmutación de los transistores.
De ahí que este circuito reciba el nombre de MULTIVIBRADOR ASTABLE.
Este comportamiento se visualiza en los gráficos anteriores. 
La tensión de salida de este dispositivo tiene una determinada frecuencia:
En que T= t1 + t2, en las condiciones iniciales definidas: t1=t2RB1=RB2 RC1=RC2C1=C2.
Como los tiempos t1=t2 esto  que T=2t1=2t2.
	
t1 representa el tiempo que ne cesita el condensador para llevar su carga de
-VCC hasta 0 v.
	
t1 se determina de la ecuación de carga de un condensador.
El voltaje presente en un condensador esta definido por:
 ECUACIÓN DE CALCULO DE VC.
VC= Voltaje presente en el condensador al cabo de un tiempo t.
VCC = tensión de la fuente de alimentación.
RxC = constante de tiempo del condensador ().
 e = logaritmo natural.
Como deseamos calcular el tiempo t1 en la ecuación anterior se despeja 
el tiempo t.
La constante RC se reemplaza por RB2 y C2 quedando:
V=O (Porque este nivel de tensión presente en el condensador es el que origina los cambios de estado de los transistores).
NOTA: Existe una operaci6n matemática llama logaritmo cuyo objetivo es
determinar el valor de un exponente cuando se conoce la base y el valor 
numérico que se ha obtenido al elevar la base a dicho exponente:
Despejando de la formula anterior el tiempo (t) se tiene:
Este tipo de Multivibrador Astable, se caracteriza por estar cambiando de
Estado Continuamente.
MULTIVIBRADOR MONOESTABLE:
Este circuito se deriva del Multivibrador Astable, con la modificación de que la polarización de uno de los transistores corresponde a una polarizaci6n estable y para ello se elimina el condensador que provoca el cambio de estado en este.
FUNCIONAMIENTO:
Al aplicar la fuente VCC a través de RB1 queda polarizado en forma directa Q1 (saturación) esto provoca que la tensión VCE1 sea 0v y por ende el VBE2 sea 0v lo que significa que el Q2 estará en estado de corte. 
Esta situación, Q1 saturado y Q2 en corte determina un estado del circuito y su funcionamiento lo podremos analizar reemplazando los transistores por su circuito equivalente donde los transistores siguen trabajando en conmutación.
CIRCUITO EQUIVALENTE: 
Q1 EN SATURACIÓN Y Q2 EN CORTE, este es un estado estable 
del circuito.
 
Observando el circuito equivalente se tiene que la polarización de Q1 
es permanente a través de RB1.
Al mantenerse permanente Q1 en saturación se está aplicando en forma constante una tensión cero a la base de Q2 que lo enclava en estado de corte.
Al estar enclavado Q2 en corte, el transistor Q1 se mantendrá en saturación, ya que no se puede aplicar en estas condiciones la tensión del condensador a la base de Q1. 
Este estado del circuito es un estado estable que solo puede ser modificado por un pulso exterior de comando, que puede ser negativo en la base de Q1 o positivo en la base de Q2.
Este pulso provocará la conmutación de los transistores, Q1 al corte y Q2 a la saturación.
Como Q2 iría a saturación, el voltaje existente en el condensador mantendrá un cierto tiempo a Q1 en el corte, estado inestable y el tiempo que necesita para pasar de –VCC a 0 volts. 
			CIRCUITO EQUIVALENTE: 
Q1 EN CORTE Y Q2 EN SATURACIÓN.
Que Q1 esté en corte y Q2 saturado, significa un nuevo estado del circuito, Inestable.
Sólo que este estado es inestable, porque tiene una vida dada por el tiempo que necesita el condensador para tomar la carga que polarice en forma directa a Q1 el cual llevará a Q2 al corte, donde habremos vuelto al estado inicial estable.
Las formas de ondas que describen el comportamiento de este circuito son:
Formas de onda de tensión en Base y Colector de los transistores del circuito “Multivibrador Monoestable”.
		
MULTIVIBRADOR BIESTABLE:
Si en el Multivibrador Monoesta ble eliminamos el condensador que introducía la inestabilidad y polarizamos en forma estable los dos transistores y trabajando ambos transistores en conmutación tendremos un Multivibrador Biestable.
FUNCIONAMIENTO:
Por el hecho de conectar la fuente VCC se iniciará una conducción de corriente la que llevara a un transistor al corte y al otro a la saturación.
Sea Q1el transistor en saturación y Q2 el transistor en corte. 
En estas condiciones tenemos un estado del circuito cuyo funcionamiento se podrá explicar reemplazando los tran sistores por su circuito equivalente en conmutación (Interruptor).
	 
	 CIRCUITO EQUIVALENTE: 
Q1 saturado y Q2 en corte, primer estado estable del circuito.
						
Por el circuito equivalente es posible darse cuenta que Q1 está enclavado en sa turación porque Q2 está en corte y Q2 está en corte, porque Q1 que los polariza está saturado, por lo tanto, el circuito está en su estado estable que sólo podrá ser modificado por un pulso exter no aplicado a las bases de los transistores.
Al aplicar este pulso externo, Q1 irá al corte y Q2 será conmutado a 
la saturación.
Lo que nos lleva a un nuevo estado estable. 
 	Q1 en corte y Q2 en saturación, segundo estado estable del circuito.
En este circuito se visualiza nuevamente que los transistores no cambian de estado, salvo que se aplique un pulso exterior.
Este nuevo estado estable, cambiará al estado inicial por efecto de este pulso externo.
El cual se puede visualizar en el siguiente circuito equivalente:
Esto se visualiza en el siguiente gráfico:
SCHMITT TRIGGER:
Si en el Multivibrador Biestable, introducimos la condición de que las resistencias de colector sean desiguales y comandamos en forma externa uno de los transistores eliminando su re sistencia de realimentación, tendremos un dispara dor de Schmitt Trigger.
Q1 = Q2
RC1  RC2
Q1 y Q2 Trabajan en conmutación.
- Para el caso de que RC1RC2.
	DISPARADOR SCHMITT TRIGGER.
Al polarizar el circuito, siendo el voltaje de entrada Vi igual a cero volts, Q1 tendrá que ir al corte y Q2 a la saturación.
			VE2 = IE2 x RE
Mientras el valor del voltaje de entrada sea menor que el ,voltaje VE2 + VEB el transistor Q1 permanecerá en corte y Q2 en saturación y por lo tanto la salida valdrá; VE2.
Cuando el voltaje de entrada alcanza este nivel el transistor Q1 entra a la satu ración y Q2 pasa al corte.
	
		 VE1 = IE1 x RE
		
Esta nueva corriente fija un segundo nivel de potencial en los emisores VE1 que es menor que el nivel de referencia anterior debido a que IC2 es menor que IC1 ya que RC1 RC2.
Formas de onda de un disparador Schmitt Trigger.
Este circuito sirve como compa rador, para gatillar otros circuitos activándolos o desactivándolos según sea el voltaje (valor) de entrada respecto a dos tensiones de referencia previamente establecida (VE1, VE2).
GENERADORES DE SEÑAL Y TEMPORIZADORES INTEGRADOS
Es muy abundante el número de osciladores integrados que se encuentran disponi bles en los catálogos de semiconductores.
 Las formas de onda que se generan pueden ser, Sinusoidal, Cuadrada o Rectangular, Triangular, y en la mayoría de los casos son varios los tipos de señal que puede proporcionar un mismo dispositivo.
El limite inferior de la frecuencia de oscilación suele ser muy bajo (del orden de 0.001 Hz) y la frecuencia máxima suele ser del orden de 300 KHz. pudiendo llegar a 500 KHz en algunos casos.
El circuito LM-3909 de Nacional Semiconductor es un oscilador especifico diseñado para funcionar a frecuencias del orden de 1 Hz. 
El LM-565 y el LN-4566, de la misma compañía son dos osciladores de propósito general que generan señales triangulares y cuadradas siendo las frecuencias máximas de trabajo 500 KHz y 1 MHz respecti vamente.
Databook nos informa que el 4023/25 y el 4423, son dos osciladores de precisión. 
El primero puede funcionar en un margen de frecuencias comprendidas entre 10 Hz y 20 KHz; su salida es senoidal y la distorsión máxima del 1 %.
El 4423 es un oscilador con salida senoidal y cosenoidal, el margen de frecuencias está comprendido entre 0,002 Hz y 20 KHz, presentando una distorsión del 0,2% para frecuencias superiores a 5 KHz.
Dentro de la temporización describiremos y analizaremos otros dispositivos, que además de funcionar como osciladores y generadores de señal, también pueden funcionar como temporizadores.
Un ejemplo muy común y muy utilizado es el Chip LM-555.
	
				
MULTIVIBRADOR ASTABLE CON AMPLIFICADOR OPERACIONAL:
Las aplicaciones del amplificador operacional no se agotan.
En este caso el A.O.P. se utiliza como elemento activo de un Multivibrador Astable, cuyo circuito se muestra en la figura.
Los diodos zener Dz1 y Dz2 estabilizan la tensión de salida que es una señal variable rectangular o cuadrada.
La entrada no inversora del A.O.P. se encuentra conectada a un divisor de tensión formado por R1 y R2 de manera que la tensión aplicada a dicha entrada Vr sea proporcional a la salida donde cuyo valor es:
La entrada inversora se encuentra conectada a una red formada por un circuito R – C.
FUNCIONAMIENTO:
Cuando el circuito se pone en marcha, el condensador se encuentra descargado, esto implica que en la salida del circuito Vo aparece una tensión positiva.
La señal en la entrada inversora y no inversora será nula, debido a 
la realimentación que proporciona el divisor de tensión formado por R1 y R2, la tensión será positiva, por tanto la salida seguirá siendo positiva hasta que el condensador, que se está cargando a través de R, haya adquirido una tensión algo superior a la que el divisor de tensión mantiene en la entrada no inversora. 
En ese momento la tensión de salida pasará bruscamente del valor de +Vo al valor –Vo.
A partir de ese momento el condensador inicia un proceso de descarga seguido de un proceso de carga que se interrumpe cuando la tensión negativa en la entrada inversora supera mínimamente a la tensión de referencia de la entrada no inversora.
El amplificador operacional vuelve a conmutarse y la tensión de salida vuelve a tener un valor de + Vo.
En la gráfica de la figura se puede apreciar la tensión de salida Vo y la tensión en los extremos del condensador Vc. 
La señal de salida es simétrica y el valor de un período completo T vale:
Si se desea una señal asimétrica, es suficiente con sustituir la resistencia R que realimenta la entrada inversora.
Para este caso el tiempo T1 durante la tensión de salida es positiva será: 
 
Para el tiempo donde la tensión de salida es negativa será :
GENERADOR DE SEÑAL CON COMPUERTAS NOT:
También es posible construir generadores de onda cuadrada mediante circuitos integrados que contienen compuertas lógicas.
Uno de los sistemas para construir un generador de onda cuadrada, se basa en compuertas lógicas NOT.
Sabemos que un circuito lógico trabaja con dos niveles de tensión que se representan con los dígitos 0 y 1.
La tensión correspondiente a cada uno de los nivel depende de la tecnología de los dispositivos a utilizar, si se trabaja con la tecnología TTL la compuerta lógica reconoce como 1 todas las tensiones entre 2,5v y 5v y como nivel cero las tensiones entre 0v y 0,8v.
La tensión típica de salida de las compuertas TTL es de 3,4v para el nivel 1 y de 0,2v para el nivel 0.
Sabemos que una compuerta NOT se llama también compuerta inversora o negación, lo que implica que invierte el nivel aplicado en la entrada, es decir si se tiene un 1 en la entrada, su salida es 0.
En el esquema de la figura se aprecia un circuito generador de señal rectangular o cuadrada con compuertas NOT, (7404) donde la frecuencia de la señal depende de los valores del circuito R1-C externo.
FUNCIONAMIENTO: 
Suponiendo que la salida se encuentra en un nivel lógico1, y que el condensador está descargando.
En el instante inicial la entrada de la compuerta NOT (A) se encuentra al mismo nivel que la salida de la compuerta NOT (B).
El condensador comienza a cargarse a través de la resistencia R1, cerrándose el circuito de carga por la salida de la compuerta (A) que se encuentra con un nivel 0.
Cuando la tensión a la entrada de la compuerta (A) llega a 0,8v (0 lógico), ésta compuerta y cambia su salida a un nivel alto 1 lógico, pasando como consecuencia la salida del circuito generadora un nivel bajo (0 lógico). 
El condensador ahora se descarga a través de R1, cerrándose el circuito de carga por la salida de la compuerta (B), hasta que la tensión en la entrada de la compuerta (A) alcanza una tensión de 2v aproximadamente.
En ese momento, las compuertas conmutan, y la salida pasa de nuevo a un nivel alto, 1 lógico.
Existe una gran variedad de circuitos con compuertas lógicas generadores 
de señal que utilizan compuertas NOT e incluso cristales de Cuarzo.
GENERADOR DE SEÑAL CON 555.
FUNCIONAMIENTO EN MODO ASTABLE:
En el esquema de la figura se muestra la forma de conectar el circuito
integrado 555 en el modo Astable, es de cir como generador de trenes
de pulsos.
Esta confi guración se denomina comúnmente circuito clock o de reloj, también timmer.
Observe que la entrada de umbral (TRH Pin6) está conectada a la entrada de disparo (TRG,PIN 2).
	
El circuito formado por las resistencias R1 y R2 y el condensador C1 controla el voltaje de entrada de los comparadores.
Cuando se conecta la fuente de alimentación, este voltaje es de 0v porque C1 está completamente descargado.
Bajo esta condición, el comparador de umbral aplica un nivel bajo a la entrada R del FLIP-FLOP y al de disparo un nivel alto a la entrada S.
Como resultado, la salida del circuito (out pin3) muestra un nivel alto.
		Al mismo tiempo, la salida Q negado del FLIP-FLOP es de nivel bajo, el transistor de descarga está OFF, es decir en estado de corte, y C1 comienza a cargarse libremente a través de R1y R2. 
			
		A medida que C1 se carga, el voltaje en sus terminales crece hasta alcanzar el valor de umbral (2/3 de VCC).
Cuando esto sucede, el comparador de umbral aplica un nivel alto a la entrada R del FLIP-FLOP y el de dis paro un nivel bajo a la entrada S del mismo.
Como resultado, la salida del circuito (OUT, pin3) se hace baja, la salida Q negado se hace alta, el transistor pasa al es tado ON, es decir conduce, y el 
condensador C1 co mienza a descargarse a través de la resistencia R2.
Cuando el voltaje sobre C1 se hace ligeramente in ferior al voltaje de
disparo (1/3 de VCC), el com parador de disparo aplica un alto a la entrada S del FLIP-FLOP y el de umbral un bajo a la entrada R.
 
La salida del circuito se hace nuevamente alta y se repite el mismo ciclo anterior.
Como resultado de la carga y descarga de C1 la salida oscila indefinidamente entre los niveles alto y bajo, entregando de esta forma un tren continuo de pulsos que presentará una determinada frecuencia.
En el esquema gráfico se representa este proceso.
ESQUEMA GRÁFICO
VOLTAJE DE UMBRAL:
Se denomina tiempo de carga (Tc) y se evalúa mediante la siguiente fór mula:
T.carga=Tc=0,693x(R1+R2)xC1
 Durante el tiempo de carga, la salida del circuito (out. pin3) es de nivel alto.
El tiempo que demora el condensador C1 en descargarse desde 2/3 de VCC hasta 1/3 de VCC se denomina tiempo de descarga (Td) y se cal cula mediante la siguiente fórmula:
 T.descarga=Td= 0,693x R2 x C1
Durante el tiempo de descarga, la salida del circui to (out, pin3) es de nivel bajo. 
El tiempo de descarga es siempre más rápido que el de carga porque depende únicamente de los valores de R2 y C1.
La suma de los tiempos de carga y descarga definen el Período de la señal de salida.
Por tanto:
		 	 T=Tc+Td=0,693x(R1+2R2)XC1.
	
	El inverso del período 1/T es, por definición, la frecuencia, es decir el número
de pulsos que se producen en un segundo. 
 
Por consiguiente:
La relación porcentual entre el tiempo de carga (Tc) y el período (T), Tc / T se define como el dury-cycle o ciclo útil (D) de la señal de salida. 
	Es decir:
También se puede determinar el ciclo útil:
	Cuanto mayor sea el tiempo de carga, mayor es el ciclo útil y viceversa. 
	Para una señal con los mismos tiempos de carga y descarga, D=5O%. 
El siguiente ejemplo aclara el uso de las fórmulas an teriores para analizar y diseñar circuitos de pulsos con el 555.
Ejemplo:
	Determine los tiempos de carga y de descarga del condensador C1 así como el perío do, la frecuencia y el ciclo útil de la señal de sa lida para el siguiente circuito y los datos entregados:
	Datos: VCC=9 V;R1=47 K;P1=100 K;C1=10 nf.
DESARROLLO:
a)- Calculo del tiempo de carga Tc:
				Tc=0,693x(R1 + P1) X C1  Tc= 0,693 X (47k + 100k)x10 nf
								
					Tc =1,0.mS. 
b)- Calculo del tiempo de descarga Td:
					Td = 0,693 x P1 x C1  Td = 0,693 x 100k x 10 nf
					Td = 0,693m.S.
c)- Calculo del período de la señal:
					T = Tc + Td  T = (1,0 + 0,693)mS. T = 1,693.mS. 
d)- También T se puede calcular por:
			T =0,693 x (R1 + 2P1) x C1  T = 0,693 x (47k + 2x100k) x10 nf
							T = 1,71.m.S.
e)- Calculo de la frecuencia de la señal de salida:
f)- Calculo del ciclo útil:
								D=58 %
CONCLUCIONES:
El pulso generado presenta una frecuencia muy pequeña ya que el período de la señal es muy grande.
El ciclo útil de la señal es casi de un 50 % lo cual implica que la señal es simétrica, es decir el nivel alto, dura el mismo tiempo que el nivel bajo.
Se genera una señal cuadrada o rectangular por efecto del cambio de estado de los transistores que funcionan en conmutación.
Conectando el LM-555 en modo Astable, sabemos que en la salida la señal esta cambiando de nivel y por esta razón es que se presentan dos estados inestables.
FUNCIONAMIENTO EN EL MODO MONOESTABLE:
En el circuito de la figura se muestra la forma de conectar el integrado LM-555 en el modo Monoestable, es decir como generador de pulsos de duración defi nida. 
Esta configuración se denomina comúnmente temporizador. 
Observar que la entrada de Umbral Pin 6 está conectada a la salida de descarga DSC Pin 7.
El circuito formado por la resistencias R1 y RA, el condensador C1 y el pulsador S1 , controla el voltaje de entrada aplicado a cada comparador y esta blece el momento de arranque y la duración del pulso de salida.
En condiciones normales, con el pulsador S1 normalmente / abierto, la entrada de disparo (TRG pin 2) está conectada a +VCC a través de R2 y el comparador de disparo (U2) aplica un nivel de tensión bajo a la entrada S del flip-flop.
Al mismo tiempo, la salida del temporizador (OUT, Pin 3) es de nivel bajo.
La salida Q del flip-flop es alta, el transistor Q1 está en saturación y su colector (DSC, pin 7), descarga el condensador Cl y conecta a tierra la entrada de (um bral pin 6).
Como resultado, el comparador de umbral aplica un nivel bajo a la entrada R del flip-flop. 
Puesto que la entrada S del mismo es también de nivel bajo, el es tado previo de la salida (OUT, pin 3) se mantiene, es decir sigue en nivel bajo.
Cuando se pulsa momentáneamente S1, el (pin2 TRG) recibe un nivel bajo y el comparador de disparo aplica un nivel alto a la entrada S del flip-flop.
Como re sultado, el (pin 3 OUT) pasa del estado de nivel bajo al es tado de nivel alto.
Al liberar el pulsador S1, la entrada S retorna otra vez al estado de nivel bajo, pero la salida se mantiene en un nivel alto.
Al mismo tiempo, la salida Q del flip-flop es baja, el transistor Q1 está off 
y el condensador C1 comienza a cargarse a través de la resistencia RA. 
Cuando el voltaje sobre C1 se hace ligeramente su perior a los 2 / 3 de VCC, el comparador de umbral aplica un nivel alto a la entrada R del 
flip-flop y la salida del circuito (OUT) adquiere nuevamente un nivel bajo.
Como consecuencia de este proceso, la salida ha permanecido en un nivel alto durante un determinado tiem po, contado a partir del momento en que se aplicó la señal de disparo mediante S1.
En otras palabras, el circuito ha emitido un pulso.
La duración de este pulso se denomina:
TIEMPO DE TEMPORIZACIÓN y se calcula mediante la siguiente fórmula:
Ejemplo :
Determinar la duración del pulso inestable en salida del LM-555, funcionando este como Multivibrador Monoestable, según los siguientes datos . 
DATOS: RA=470 K; C1=100 f.
DESARROLLO :
a)- La duración del pulso inestablede salida será:
CONCLUCIÓN:
Es decir, el circuito genera un pulso de 51,7 se gundos de duración (casi un minutos) conta dos a partir del momento en que se acciona el interruptor de arranque S1.
Este pulso puede utili zarse para varios propósitos, especialmente pa ra temporiza eventos.
En el circuito de la figura anterior, el LM- 555 se dispara manualmente, presionando el pulsador S1.
	En la mayoría de las aplicaciones prácticas, es deseable disparar 
	el Multivibrador Monoestable por métodos electrónicos.
Si este es el caso, la señal de disparo debe conmutarse desde un valor superior a 2/3 de VCC hasta un valor inferior a 1/3 de VCC.
	
El ancho del pulso requerido para disparar electrónicamente el LM – 555 debe ser mayor que 100 nSeg, pero menor que el ancho del pulso de salida deseado.
SCHMITT-TRIGGER CON EL LM-555.
 El circuito Schmitt Trigger, dentro de sus funciones está la de encuadrar las señales análogas.
El circuito de la figura se encuentra comparando la tensión existente en el divisor de tensión, formado por R1 y R2.
Si R1=R2 se tendrá la mitad del VCC, o sea VCC / 2.
La señal de entrada Vi, aplicada a través del condensador, hace que en este 
punto la tensión sea mayor en 2 / 3 VCC, generando en la salida un nivel 
de tensión Bajo.
Cuando ocurre lo contrario, es decir la tensión en ese punto es menor que 
1 / 3 VCC, esto hará que en la salida el nivel de tensión se desplace a un
 nivel alto.
CIRCUITO SCHMITT TRIGGER.
Por tanto la tensión de salida será de nivela bajo cuando:
	-Vo = NIVEL BAJO  VA  2/3 VCC.
Por otro lado la tensión de salida tendrá un nivel alto cuando:
	-Vo = NIVEL ALTO  VA  1/3 VCC.
Pero VA será: 
CIRCUITO TEMPORIZADOR INTEGRADO XR-2242.
En general todos los circuitos temporizadores funcionan en base 
a la comparación de la carga y descarga de un condensador, o en base a 
las oscilaciones de un cristal de cuarzo.
	El circuito integrado XR – 2242, es muy parecido al LM – 555, con la sola diferencia que posee un contador interno formado por 8 Bits, el cual le permite trabajar con tiempos más largos y de mayor precisión.
DISTRIBUCIÓN DE PINES DEL XR-2242.
DIAGRAMA INTERNO DEL XR–2242.
FUNCIONAMIENTO DEL INTEGRADO XR–2242.
OSCILADOR INTERNO:
Se debe conectar una malla R-C entre los terminales + VCC y tierra, donde la resistencia se conecta desde el terminal +VCC y el PIN 7, luego 
el condensador entre PIN 7 y tierra o GND.
En el PIN 7 se encuentra un divisor resistivo, previo a dos comparadores de 
tensión, un flip–flop y dos transistores.
Las resistencias R2 y R3 dan al comparador de tensión N°1, la magnitud de 
tensión a comparar, mientras que solo R3 entrega la magnitud de tensión 
al comparador N°2 .
La salida de estos comparadores habilitan a un flip–flop, el cual 
da conmutación al transistor Q2, como también al transistor Q1 que se encarga de descargar el condensador externo.
CONTADOR BINARIO:
Este contador se encuentra compuesto de 8 Multivibradores Biestables, entregando en la salida PIN-2 una señal rectangular, cuyo tiempo inestable depende del producto de RxC.
Pero en la salida PIN-3 el tiempo inestable equivale a 128 veces RxC.
Cada una de las salidas presentan una capacidad de corriente de 5 mA para una determinada carga.
FLIP – FLOP DE CONTROL:
Este circuito de control denominado flip–flop, presenta dos PINES (6 y 7) de 
entrada que solo pueden soportar niveles de tensión de aproximadamente 
1,4 V, que puede corresponder a la caída de tensión de dos diodos en conducción.
Estos pines son activados a niveles altos de tensión, si se aplica en la entrada reset, un pulso, el circuito de contadores y el flip–flop del oscilador, son enclavados o inhabilitados.
Ahora si en la entrada Trigger se aplica un pulso positivo ahora de habilita el disparo, en el caso de que fuera un circuito temporizador Monoestable.
EJEMPLO:
Para el circuito de la figura determine el tiempo inestable N°1 y el tiempo 
inestable N°2, basándose en los siguientes datos: 
DATOS: R=10 K;C=100nf, para el caso N°2, R=100 K;C=100f. 
			
ESQUEMA CIRCUITAL.
DESARROLLO:
a)- La salida del PIN-8 y PIN-2 presenta un tiempo inestable de:
b)- En la salida por el PIN-3 se tiene un tiempo inestable de:
CIRCUITO MONOESTABLE CON LÓGICA DE ENTRADA:
Un Circuito Monoestable básico proporciona un pulso en su salida con 
un largo predeterminado según la malla R-C en respuesta a un disparo de entrada.
En forma adicional se encuentra dispositivos Monoestable con compuertas 
lógicas en sus entradas para facilitar su utilización como elementos de 
atraso en usos generales.
Un circuito integrado Monoestable no Redisparable es el 74121 mientras 
que el 74123 es un circuito Redisparable, siendo ambos muy utilizados.
Una entrada lógica en cualquiera de estos circuitos, se puede utilizar para 
permitir un disparo del dispositivo en una transición de ALTO a BAJO o 
en una transición de BAJO a ALTO.
Siempre que el valor de la ecuación lógica de entrada, pueda cambiar de
(0) a (1), ya que el mantener simplemente la ecuación de entrada en (0) 
un estado, en la salida no se tendría ningún efecto.
MONOESTABLE NO REDISPARABLE 74121:
El diagrama lógico, su tabla de verdad y las formas de onda de entrada y 
salida del 74121 se muestran en la figura.
Las entradas para el 74121 son: A1, A2 y B, siendo entradas de disparo las A para un Monoestable, apareciendo en la entrada T una compuerta AND.
FUNCIONAMIENTO :
 Si B se mantiene en un nivel ALTO (1), y una transición negativa en A1 y A2 disparará el circuito como se aprecia en la gráfica de señales (disparo negativo).
Esto corresponde a las dos combinaciones inferiores de la tabla de verdad, que se indica en la figura.
Si las entradas A1 y A2, ambas se mantienen en un nivel BAJO (0) con una transición positiva en B, se disparará el circuito como se aprecia en la gráfica (disparo positivo).
Esto corresponde a las dos combinaciones superiores de la tabla de verdad.
Una ecuación lógica para la entrada de disparo, será la siguiente:
			T = (A1 + A2) x B x Q. 
Cabe hacer notar que para que T sea de nivel ALTO (1), tanto A1 como A2 deben ser ALTOS (1), mientras que en la entrada de la compuerta, tanto A1 como A2 presentan un nivel BAJO (0).
Como Q es de nivel BAJO (0) durante el ciclo de sincronización 
(estado inestable), no es posible que ocurra una transición en T durante 
ese tiempo.
Analizando la ecuación lógica para un T=0 o nivel BAJO será cuando 
Q = 0.
En otras palabras, una vez que el circuito Monoestable haya sido disparado para su ESTADO casi ESTABLE, el circuito debe pedir tiempo o conmutar devuelta para su estado estable, antes de poder ser disparado nuevamente.
De esta forma, este circuito NO ES REDISPARABLE.
El largo del pulso de salida Q se establece de acuerdo con los valores de la resistencia y el condensador de sincronismo, con la siguiente ecuación:
			
			t = 0,693 x R x C (S)
EJEMPLO:
El circuito Monoestable de la figura con un 74121 se encuentra conectado con una resistencia de 2 K y un condensador de 14 nf, los pines 3 y 4 se encuentran conectados a tierra y una serie de pulsos positivos se aplican al pin 5.
Determinar la forma de onda obtenida en el pin 6, asumiendo que los pulsos de entrada se encuentran espaciados:
a. 30 Seg. y b) 15 Seg.					
DESARROLLO:
 
a)- Cálculo del largo del pulso de salida por pin 6:
				t = 0,693 x R x C  t = 0,693 x 2 x 103 x 14 x 10-9
						t = 19  Seg.-
CONCLUCIONES:
El circuito se encuentra conectado de forma que los pulsos positivos aplicados en la entrada B pin 5, lo irá a disparar.
De acuerdo al valor de R y de C, el largo del pulso es de 19 seg. y no cambia
al espaciar en menos tiempo el pulso de entrada por B.
El circuito Monoestable se disparará en periodos de tiempo, para cada pulso
de entrada que aparezca en la entrada B. 
Con el circuito Monoestable no Redisparable, este se dispara una vezpor
período de tiempo, alternadamente en cada pulso de entrada.
Este circuito funciona casi de la misma forma que el Monoestable con LM-555,
se encuadra dentro del tiempo t =0,693 x R x C, aunque los pulsos de disparo se encuentren dentro o fuera del tiempo (t). 
MONOESTABLE REDISPARABLE 74123:
Para este circuito la lógica de entrada es mas simple que para el caso del
74121.
Es un chip de 16 pines con dos circuitos iguales dentro de el, las entradas
son: A , B y R , su salidas siguen siendo Q y Q .
Su circuito, su tabla de verdad y sus formas de onda se muestran en la
siguiente figura.
FUNCIONAMIENTO:
La primera combinación de la tabla de verdad muestra que el circuito se
dispara si R y B presentan un nivel alto (1) y ocurre también una transición
de bajo para alto en A.
La segunda combinación dice que el circuito se dispara siempre y cuando la
entrada A presente un nivel bajo (0), la entrada R un nivel alto y la entrada
B presente una transición de bajo a alto.
La tercera combinación de la tabla de verdad muestra que si A tiene un nivel
bajo (0), B un nivel alto (1), mientras que la transición en R se encuentra
de bajo a alto, el circuito también se disparará .
Las dos ultimas combinaciones de la tabla de verdad muestran 
la desactivación directa del circuito, independientemente de los niveles alto o bajo que asuman las entradas A y B, y siempre que la entrada R presente un nivel bajo ( 0 ) o tenga una transición de alto a bajo .
La ecuación lógica para la entrada de disparo puede ser expresada como:
			T = A x B x R (S)
Al observar la ecuación, se puede apreciar que no existe en ella la salida Q, lo cual significa que este circuito se disparará cada vez que exista una transición de bajo a alto en T.
Como conclusión se puede decir que este es un circuito:
MONOESTABLE REDISPARABLE.
El ancho del pulso para este circuito se encuentra determinado por la siguiente ecuación:
		 	 T = 0,33 x R X C . (S)
EJEMPLO:
Para el circuito de la figura donde A se encuentra conectado a tierra y R a VCC, y donde R=12 K. y C=10 nf.
Determinar el pulso de salida Q, considerando una serie de pulsos que llegan a la entrada B, los cuales se encuentran espaciados:
a. 60 Seg. y b) 20 Seg.
El ancho del pulso se encuentra determinado por:
		t = 0,33 x R x C  t = 0,33 x 12 x 103 x 10 x 10-9
				T= 39,6 Seg.-
CONCLUCIONES:
Cuando el pulso de entrada B, posee una duración mayor que el ancho del pulso de salida Q, este pulso de salida se encuentra determinado por la ecuación anterior.
Ahora cuando el pulso de entrada B, presenta una duración menor que el ancho del pulso de salida Q, este pulso de salida se mantiene mientras siga presente el de entrada B y prácticamente no obedece a su ancho de 
39,6  Seg.
Del momento que el pulso de entrada B deja de existir, la salida Q regresa a un nivel bajo.
TRANSISTOR UNIJUNTURA O DE JUNTURA ÚNICA (UJT).
ESTRUCTURA DEL UJT:
El transistor UJT de la figura es un componente compuesto por dos BASES, B1 y B2, en las que van situadas unas resistencias de silicio tipo N.
Estas resistencias se denomina de inter-base (RBB); que a 25° C su valor está comprendido entre 4,7 K y 9,1K.					
En un punto determinado de estas resistencias va colocado un diodo P-N cuyo ánodo hace de emisor.
La resistencia RBB puede obtenerse mediante una barra o un cubo de silicio; la unión de emisor se realiza entonces por aleación con un hilo de aluminio. 
Esta tecnología confiere unas características medianas de corrientes inversa al diodo emisor- base y una gran dispersión de la tensión máxima.
 SIMBOLOGÍA.
FUNCIONAMIENTO DEL UJT:
El UJT se polariza normalmente como se indica en el circuito de la siguiente figura. 
La base B2 se lleva a una tensión positiva entre , VBB = 5 v a 30 v.
Por tanto por la resistencias RB1 y RB2 circula entonces una corriente IB2 igual a:
El cátodo del diodo emisor se encuentra a una tensión de: 
Cuando la tensión de emisor VE es inferior a VC, el diodo presenta polarización inversa por lo que sólo circula una corriente muy débil de fuga IEBo.
Cuando VE es superior a VC, el diodo presenta polarización directa y circula una corriente IE que inyecta portadores minoritarios en la resistencia RB1.
Esta resistencia queda entonces modulada y disminuye su valor; la tensión VC disminuye también, por tanto: si VE es constante, IE aumenta, esto contribuye a disminuir mucho más RB1.
El fenómeno es acumulativo y se produce en cuanto IE supera el valor de la corriente máxima.
La corriente IE se encuentra limitada por la resistencia RB1 que es de unos pocos Ohm.
La tensión VE de disparo máximo Vp está dada por: 
Donde VD es la caída de tensión del diodo emisor cuando pasa por el una corriente máxima de alrededor de 0,6 v a 25° C.
El símbolo (nu) que es la relación entre las resistencias de base, se denomina RELACIÓN INTRÍSECA; su valor varía, según los tipos de UJT. Entre: 0,45 y 0,82.
Cuando disminuye el valor de , la corriente IE pasa por un valor para el que aumenta la tensión VE, lo que implica un cambio en VC.
CURVA CARACTERÍSTICA DEL U.J.T.
De acuerdo a la curva característica del UJT, por debajo del punto Iv – Vv 
el UJT sale de saturación y la resistencia RB1 vuelve a su valor inicial.
Si VE permanece igual a Vv, el diodo de emisor queda con polarización inversa.
Los Transistores Unijunturas UJT, generalmente se utilizan para generar señales de disparos en los TIRISTORES.
En el esquema de la figura se aprecia un Circuito Básico de disparo con UJT. 
Al aplicar la tensión de alimentación VS, se carga el condensador C a través de la resistencia R, ya que el circuito emisor del UJT se encuentra en ese instante abierto.
La constante de tiempo del circuito de carga es T1= R x C.
Cuando el voltaje del emisor VE es igual al voltaje del condensador VC, se tiene el voltaje máximo con el cual se activa el UJT y el condensador se descarga a través de RB1 a una velocidad determinada por la constante de tiempo T2= RB1 x C.
La constante de tiempo T2 es mucho menor que la constante de tiempo T1.
Cuando el voltaje del emisor VE se reduce al punto Vv–Iv, el emisor deja de conducir, se desactiva el UJT y se repite el ciclo de carga anterior. 
El pulso de tensión, en emisor y en base B1, se aprecian en la figura:
La forma de onda de la tensión de disparo VB1 es idéntico a la corriente de descarga del condensador C.
La tensión de disparo VB1, debe diseñarse lo suficientemente grande como para activar un Tiristor.
El período de oscilación T, es totalmente independiente de la tensión de alimentación VS, y se encuentra determinada por:
 = RELACIÓN INTRÍNSECA, VARÍA ENTRE: 0,51 a 0,82.
La resistencia R se encuentra limitada a un valor entre 3 K y 3 M.
Para el limite superior de R se condiciona que:
Esto implica que el valor máximo de R será:
Para el caso del limite inferior de la resistencia R se condiciona que:
Para este caso IE=Iv y VE= Vv, lo cual ahora implica que el valor de R será: 
El rango recomendado de la tensión de alimentación VS es entre:
10 v a 35 v.-
Para valores fijos de la relación intrínseca , el voltaje máximo varía con el voltaje entre las dos bases VBB.
Por tanto la tensión máxima está dada por:
Por otro lado el ancho del pulso se encuentra determinado por:
En general, la resistencia RB1 se encuentra limitada a un valor por debajo de los 100 , aunque en algunas aplicaciones es posible tener valores de 
2K a 3 K.
Generalmente la resistencia RB2 se conecta en serie con la base B2 para compensar la reducción del VMáx. debido a la temperatura y para proteger al UJT de un posible desbocamiento térmico.
La resistencia RB2 presenta valores entre 100  o mayores, y se puede determinar en forma aproximada por:
EJEMPLO: 
Diseñar un circuito de disparo como el de la figura, donde los parámetros eléctricos del U.J.T. son:
Datos: VS= 30 v: = 0,51: I.MÁX= 10 A :Vv= 3,5 v : tg= 50 Seg : 
VD= 0,6 v.
DESARROLLO:a)- Calculo del período
b)- Calculo de la tensión Máxima:
c)- Cálculos de los valores límites de R:
				
d)- Calculo de R para un condensador de 2 f:
Este valor de R se encuentra dentro de los limites calculados anteriormente.-
e)- El voltaje de compuerta máximo será:
f)- El valor que puede asumir RB1 será :
g)- El valor que asumirá la resistencia RB2 será:
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