この投稿では、IC 555の動作、基本的なピン配置の詳細、および標準または一般的な非安定、双安定、単安定回路モードでICを構成する方法について説明しています。この投稿では、IC555パラメータを計算するためのさまざまな式についても詳しく説明しています。

前書き

私たちの趣味の世界は、IC 555がなければ、それほど面白くありません。これは、電子機器で使用する最初のICの1つです。この記事では、IC555の歴史、3つの動作モード、およびいくつかの仕様を振り返ります。

IC 555は、ハンスR.カメンジンドによって設計された「Signetics」と呼ばれる会社によって1971年に導入されました。毎年約10億個のIC555が製造されていると推定されています。これは、世界の7人に1つのIC555です。

シグネティクスカンパニーはフィリップスセミコンダクターズが所有しています。 IC 555の内部ブロック図を見ると、タイミング係数を決定するために3つの5Kオーム抵抗が直列に接続されていることがわかります。おそらくそれがデバイスの名前がIC555タイマーになった理由です。ただし、名前の選択はICの内部コンポーネントとは関係がなく、任意に選択されたという仮説もあります。

IC555のしくみ

標準のIC555は、シリコンダイに統合された25個のトランジスタ、15個の抵抗、および2個のダイオードで構成されています。利用可能なICには、軍用と民間用の555タイマーの2つのバージョンがあります。

NE555は民間グレードのICであり、動作温度範囲は摂氏0〜 +70度です。 SE555は軍用グレードのICであり、動作温度範囲は摂氏-55〜 +125度です。

また、 7555およびTLC555として知られるタイマーのCMOSバージョンこれらは標準の555と比較して消費電力が少なく、5V未満で動作します。

CMOSバージョンのタイマーは、効率的で消費電力が少ないバイポーラトランジスタではなくMOSFETで構成されています。

IC 555のピン配列と作業の詳細：

ピン1 ：グランドまたは0V：ICの負電源ピンです
ピン2 ：トリガーまたは入力：この入力ピンの負の瞬間トリガーにより、出力ピン3がHIGHになります。これは、タイミングコンデンサが供給電圧の1/3の下限しきい値レベルを下回ると急速に放電することによって発生します。次に、コンデンサはタイミング抵抗を介してゆっくりと充電され、2/3の電源レベルを超えると、ピン3は再びLOWになります。このON / OFF切り替えは、内部で行われます。フリップ・フロップステージ。
ピン3 ：出力：ハイまたはローになるか、オン/オフを発振することによって入力ピンに応答する出力です。
ピン4 ：リセット：ICが正常に動作するために常に正電源に接続されているのはリセットピンです。接地すると、IC出力が一時的に初期位置にリセットされ、永久に接地すると、ICの動作が無効になります。
ピン5 ：制御：外部可変DC電位をこのピンに適用して、pin3のパルス幅を制御または変調し、制御されたPWMを生成できます。
ピン6 ：スレッショルド：これは、タイミングコンデンサの電荷が2/3の電源電圧の上限スレッショルドに達するとすぐに出力をLOW（0V）にするスレッショルドピンです。
ピン7 ：放電：これは、内部フリップフロップによって制御される放電ピンであり、タイミングコンデンサが2/3の電源電圧しきい値レベルに達するとすぐに放電します。
ピン8 ：Vcc：5 V〜15Vの正電源入力です。

タイマーの3つのモード：

双安定またはシュミットトリガー
単安定またはワンショット
Astable

双安定モード：

IC555が双安定モードで構成されている場合、基本的なフリップフロップとして機能します。つまり、入力トリガーが与えられると、出力状態のオンとオフが切り替わります。

通常、この動作モードでは、＃pin2と＃pin4がプルアップ抵抗に接続されます。

＃pin2が短時間接地されると、＃pin3の出力がハイになって出力がリセットされ、＃pin4が瞬間的にグランドに短絡されてから、出力がローになります。

ここではタイミングコンデンサは必要ありませんが、＃pin5とグランドの間にコンデンサ（0.01uF〜0.1uF）を接続することをお勧めします。この構成では、＃pin7と＃pin6を未接続のままにしておくことができます。

簡単な双安定回路は次のとおりです。

セットボタンを押すと出力がハイになり、リセットボタンを押すと出力がロー状態になります。 R1とR2は10kオームで、コンデンサは指定された値の間のどこにあってもかまいません。

単安定モード：

IC 555タイマーのもう1つの便利なアプリケーションは、次の形式です。ワンショットまたは単安定マルチバイブレータ回路、次の図に示すように。

入力トリガー信号が負になるとすぐにワンショットモードがアクティブになり、出力ピン3がVccレベルでハイになります。出力ハイ状態の期間は、次の式を使用して計算できます。

T_高い= 1.1 R_にC

図に見られるように、入力の立ち下がりエッジは、コンパレータ2にフリップフロップをトグルさせます。この動作により、ピン3の出力がハイになります。

実際、このプロセスではコンデンサ C に向かって課金されます VCC 抵抗器経由 アウト 。コンデンサが充電されている間、出力はVccレベルでハイに保持されます。

ビデオデモ

コンデンサ両端の電圧が2のしきい値レベルを取得したとき VCC / 3、コンパレータ1はフリップフロップをトリガし、出力を強制的に状態を変更してローにします。

これにより、放電がローになり、コンデンサが放電して、次の入力トリガーまで約0Vに維持されます。

上の図は、入力がローにトリガーされたときの手順全体を示しており、IC555の単安定ワンショットアクションの出力波形になります。

このモードの出力のタイミングはマイクロ秒から数秒の範囲であるため、この操作はさまざまなアプリケーションに理想的に役立ちます。

“電圧整流器は何をしますか ”

初心者のための簡単な説明

単安定またはワンショットパルスジェネレータは、多くの電子アプリケーションで広く使用されており、トリガー後、回路を所定の時間オンにする必要があります。＃pin3での出力パルス幅は、次の簡単な式を使用して決定できます。

T = 1.1RC

どこ

Tは秒単位の時間です
Rはオーム単位の抵抗です
Cはファラッド単位の静電容量です

コンデンサ両端の電圧がVccの2/3に等しくなると、出力パルスが低下します。 2つのパルス間の入力トリガーは、RC時定数より大きくなければなりません。

簡単な単安定回路は次のとおりです。

実用的な単安定アプリケーションの解決

負のエッジパルスによってトリガーされたときの、以下に示す回路例の出力波形の周期を調べます。

解決：

T_高い= 1.1 R_にC = 1.1（7.5 x 10³）（0.1 x 10^-6）= 0.825ミリ秒

Astableモードの仕組み：

以下のIC555非安定回路図を参照すると、コンデンサ C に向かって課金されます VCC 2つの抵抗Rを介してレベル_におよびR_B。コンデンサは2を超えるまで充電されます VCC / 3。この電圧がICのピン6のスレッショルド電圧になります。この電圧はコンパレータ1を動作させてフリップフロップをトリガーし、ピン3の出力をローにします。

これに伴い、放電トランジスタがオンになり、ピン7の出力が抵抗を介してコンデンサを放電します。 RB 。

これにより、コンデンサ内部の電圧が低下し、最終的にトリガーレベルを下回ります（ VCC / 3）。この動作により、ICのフリップフロップステージが瞬時にトリガーされ、ICの出力がハイになり、放電トランジスタがオフになります。これにより、コンデンサは抵抗を介して充電されます アウト そして RB に向かって VCC 。

出力をハイおよびローにするための時間間隔は、次の関係を使用して計算できます。