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El integrado 555: medio siglo de temporizadores en la industria
Ocho patillas, unos céntimos y ni una línea de código. El 555 salió al mercado en 1972 y sigue montándose en temporizadores, osciladores y circuitos de vigilancia. Entender cómo funciona ayuda a saber cuándo es la solución más sensata y cuándo no.
De dónde sale el 555
El 555 lo diseñó Hans Camenzind en 1971 para la empresa estadounidense Signetics, que lo empezó a vender en 1972 como NE555 (versión comercial) y SE555 (versión de rango militar). La idea partía de un oscilador que Camenzind había desarrollado para otro proyecto: un circuito cuya frecuencia no dependía de la tensión de alimentación ni de la temperatura. Lo dibujó a mano y lo encerró en una cápsula de ocho patillas, una decisión clave para que fuera barato y fácil de usar.
Medio siglo después lo fabrican decenas de empresas y se considera uno de los circuitos integrados más vendidos de la historia.
Qué hay dentro
El funcionamiento se entiende con cuatro bloques:
- Un divisor de tres resistencias de 5 kΩ entre la alimentación y masa, que fija dos tensiones de referencia: 2/3 y 1/3 de Vcc. La patilla 5 (control) da acceso a la de 2/3 para modificar los umbrales desde fuera.
- Dos comparadores. El de umbral (patilla 6) actúa cuando la tensión supera 2/3 de Vcc; el de disparo (patilla 2), cuando cae por debajo de 1/3 de Vcc.
- Un biestable SR que recuerda cuál de los dos actuó por última vez y gobierna la salida (patilla 3). La patilla 4 lo fuerza a cero (reset).
- Un transistor de descarga (patilla 7) que se cierra a masa cuando la salida está a nivel bajo y vacía el condensador de temporización.
Como los umbrales son fracciones de Vcc y el condensador se carga desde la misma Vcc, la temporización apenas depende de la tensión de alimentación. Esa es la virtud original del diseño.
Tres formas de usarlo
- Monoestable: un pulso en la patilla de disparo pone la salida a nivel alto durante un tiempo fijo, t = 1,1·R·C, mientras el condensador se carga hasta 2/3 de Vcc. Con 100 kΩ y 10 µF, unos 1,1 s.
- Astable: el condensador se carga a través de R1 y R2 y se descarga solo por R2, oscilando entre 1/3 y 2/3 de Vcc. La frecuencia es f ≈ 1,44/((R1 + 2·R2)·C); el tiempo en alto, 0,693·(R1 + R2)·C, y en bajo, 0,693·R2·C. Sin un diodo en paralelo con R2, el ciclo de trabajo siempre supera el 50 %.
- Biestable: sin red RC, el disparo pone la salida a uno y el reset la devuelve a cero. Es un pequeño relé electrónico con memoria, útil para un pulsador de marcha y otro de paro.
Versiones: bipolar, CMOS, doble y cuádruple
El 555 original es bipolar. Las versiones CMOS, como el ICM7555, el TLC555 o el LMC555, consumen mucho menos, funcionan desde unos 2 V y admiten resistencias de megaohmios gracias a sus corrientes de entrada mínimas. También hay encapsulados múltiples: el 556 lleva dos temporizadores en 14 patillas y el 558, cuatro en 16, con funciones recortadas y hoy difícil de encontrar.
| 555 bipolar (NE555) | 555 CMOS (TLC555, ICM7555) | |
|---|---|---|
| Alimentación | De 4,5–5 V a 15–16 V, según fabricante | Desde unos 2 V hasta 15–18 V, según modelo |
| Consumo en reposo | Unos miliamperios | Decenas a unos cientos de microamperios |
| Corriente de salida | Hasta unos 200 mA | Bastante menor, sobre todo al entregar corriente |
| Frecuencia máxima orientativa | Unos cientos de kHz | De 0,5 a 2 MHz |
| Picos al conmutar | Importantes: exige desacoplo | Mucho menores |
Dónde sigue trabajando en la industria
- Temporizadores de retardo: retrasar el arranque de una carga, mantener un ventilador encendido tras apagar un equipo o alargar una señal de alarma.
- Watchdog sencillo y detección de pulso perdido: un monoestable que se redispara con cada pulso; si los pulsos dejan de llegar, porque un controlador se ha colgado o un eje se ha parado, la salida cambia y avisa.
- Antirrebote de pulsadores y finales de carrera: un monoestable convierte los rebotes mecánicos en un único pulso limpio.
- Generación de PWM para regular ventiladores, resistencias calefactoras o la intensidad de LED, modulando la patilla de control.
- Osciladores para alarmas: zumbadores, balizas intermitentes o señales acústicas que deben funcionar aunque falle el resto de la electrónica.
- Convertidores sencillos: bombas de carga para obtener una tensión negativa o doblarla, y excitación de pequeños transformadores.
Por qué no poner un microcontrolador
Un microcontrolador lo hace todo, pero trae firmware que escribir, validar y mantener, un reloj que arrancar y una tensión de alimentación estrecha. El 555 no tiene firmware, arranca en microsegundos, tolera alimentaciones de 5 a 15 V sin regulador, es muy barato y su comportamiento es determinista: no hay bloqueos ni actualizaciones. Para una función de seguridad sencilla, como un watchdog que vigila a un procesador, que el vigilante sea independiente y no programable es precisamente lo que interesa. Cuando la lógica crece, la balanza cae del lado de una placa programable.
Sus límites
- Precisión: la temporización depende de la tolerancia de R y C. Los electrolíticos tienen tolerancias del ±20 % y fugas; para tiempos precisos hacen falta condensadores de película y resistencias estables, y aun así se habla de un pequeño porcentaje de error, no de las partes por millón de un cristal.
- Tiempos largos: a partir de varios minutos, las fugas del condensador y las corrientes de entrada hacen la cuenta poco fiable; es mejor un contador o un micro.
- Ruido: el bipolar genera picos de corriente al conmutar que pueden disparar falsamente otros circuitos; hay que desacoplar la alimentación y la patilla 5, típicamente con 10 nF.
- Sin flexibilidad: cambiar un tiempo implica cambiar componentes y no hay comunicación ni diagnóstico.