555タイマーICは、学生や愛好家の間で一般的に使用されているICの1つです。このICには多くの用途があり、主にASTABLE MULTIVIBRATOR、MONOSTABLE MULTIVIBRATOR、BISTABLEMULTIVIBRATORなどのバイブレーターとして使用されます。ここでは、5555ICに基づくいくつかの回路を見つけることができます。このチュートリアルでは、555タイマーICのさまざまな側面について説明し、その動作について詳しく説明します。それでは、最初に、非安定、単安定、双安定のバイブレーターとは何かを理解しましょう。
非安定マルチバイブレータ
これは、出力に安定したレベルがないことを意味します。そのため、出力は高低の間で変動します。不安定な出力のこの特性は、多くのアプリケーションのクロックまたは方形波出力として使用されます。
単安定マルチバイブレータ
これは、1つの安定状態と1つの不安定状態があることを意味します。安定状態は、ユーザーが高または低のいずれかを選択できます。安定出力がハイに選択されている場合、タイマーは常に出力をハイにしようとします。そのため、割り込みが発生すると、タイマーは短時間ローになり、ロー状態が不安定なため、その後ハイになります。安定状態がローに選択されている場合、割り込みを使用すると、出力はローになる前に短時間ハイになります。
双安定マルチバイブレータ
これは、両方の出力状態が安定していることを意味します。中断するたびに、出力が変化し、そこにとどまります。たとえば、出力は中断するとハイと見なされ、ローになり、ローのままになります。次の中断までにそれは高くなります。
555タイマーICの重要な特性
NE555ICは8ピンデバイスです。タイマーの重要な電気的特性は、15Vを超えて動作させてはならないということです。つまり、電源電圧を15Vより高くすることはできません。第二に、チップから100mA以上を引き出すことはできません。これらに従わないと、ICが焼けて破損する可能性があります。
動作説明
タイマーは基本的に2つの主要な構成要素で構成されており、次のとおりです。
1.コンパレータ（2つ）または2つのオペアンプ
2.1つのSRフリップフロップ（セットリセットフリップフロップ）
上の図に示されているように、タイマーには2つの重要なコンポーネントがあります。それらはコンパレータとフリップフロップです。コンパレータとフリップフロップとは何かを理解しましょう。
コンパレータ： コンパレータは、入力端子（反転（-VE）端子と非反転（+ VE）端子）の電圧を比較するデバイスです。そのため、入力ポートの正端子と負端子の差に応じて、コンパレータの出力が決まります。
たとえば、正の入力端子電圧を+ 5V、負の入力端子電圧を+ 3Vとします。違いは、5-3 = + 2vです。差が正であるため、コンパレータの出力で正のピーク電圧が得られます。
別の例として、正の端子電圧が+ 3Vで、負の入力端子電圧が+ 5Vの場合。差入力電圧が負であるため、差は+ 3- + 5 = -2Vです。コンパレータの出力は負のピーク電圧になります。
例として、上の図に示すように、正の入力端子をINPUT、負の入力端子をREFERENCEと見なします。したがって、INPUTとREFERNCEの電圧差は正であり、コンパレータから正の出力が得られます。差が負の場合、コンパレータ出力で負またはグランドになります。
フリップフロップ： フリップフロップはメモリセルであり、1ビットのデータを格納できます。この図では、SRフリップフロップの真理値表を見ることができます。
2つの入力のフリップフロップには4つの状態があります。ただし、この場合、フリップフロップの2つの状態のみを理解する必要があります。
| S | R | Q | Q '（Qバー） |
| 0 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 1 | 0 |
表に示すように、セット入力とリセット入力の場合、それぞれの出力を取得します。セットピンにパルスがあり、リセット時にローレベルがある場合、フリップフロップは値1を格納し、Q端子にハイロジックを配置します。この状態は、セットピンのロジックがローである間にリセットピンがパルスを取得するまで続きます。これによりフリップフロップがリセットされ、出力Qがローになり、この状態はフリップフロップが再びセットされるまで続きます。
このようにして、フリップフロップは1ビットのデータを格納します。ここでもう1つ、QとQバーは常に反対です。
タイマーでは、コンパレータとフリップフロップが一緒になります。
ブロック図に示すように、タイマー内部の抵抗ネットワークによって分圧器が形成されているため、9Vがタイマーに供給されていると考えてください。コンパレータピンに電圧がかかります。したがって、分圧器ネットワークのため、コンパレータの負端子に+ 6Vがあります。そして、2番目のコンパレータの正端子で+ 3V。
もう1つは、コンパレータ1の出力がフリップフロップのリセットピンに接続されているため、コンパレータ1の出力がローからハイになり、フリップフロップがリセットされることです。一方、2番目のコンパレータ出力はフリップフロップのセットピンに接続されているため、2番目のコンパレータ出力がローからハイになると、フリップフロップは1つをセットして格納します。
ここで注意深く観察すると、トリガーピン（2番目のコンパレータの負の入力）の電圧が+ 3V未満の場合、コンパレータの出力は前述のようにハイからローになります。このパルスはフリップフロップを設定し、値1を格納します。
ここで、スレッショルドピン（コンパレータ1の正の入力）に+ 6Vより高い電圧を印加すると、コンパレータの出力がローからハイになります。このパルスは、フリップフロップとフリップフロップストアをゼロにリセットします。
フリップフロップのリセット中に別のことが起こります。フリップフロップがリセットされると、Q1がオンになると放電ピンがグランドに接続されます。Qbarはリセット時にハイであり、Q1ベースに接続されているため、Q1トランジスタがオンになります。
非安定構成では、ここに接続されたコンデンサはこの時間中に放電するため、この時間中はタイマーの出力が低くなります。非安定構成では、コンデンサ充電中の時間はトリガーピン電圧が+ 3V未満になるため、フリップフロップは1つを保存すると、出力が高くなります。
図に示すような非安定構成では、
出力信号の周波数は、RA、RB抵抗、およびコンデンサCに依存します。式は次のように与えられます。
頻度（F）= 1 /（期間）= 1.44 /（（RA + RB * 2）* C）。
ここで、RA、RBは抵抗値、Cは静電容量値です。上記の式に抵抗と静電容量の値を入れることにより、出力方形波の周波数が得られます。
高レベルの論理時間は、TH = 0.693 *（RA + RB）* Cとして与えられます。
低レベルの論理時間は、TL = 0.693 * RB * Cとして与えられます。
出力方形波のデューティ比は、デューティサイクル=（RA + RB）/（RA + 2 * RB）として与えられます。
555タイマーのピン図と説明
図に示すように、555タイマーICには8つのピンがあります。
1.グラウンド。
2.トリガー。
3.出力。
4.リセットします。
5.制御
6.しきい値。
7.放電
8.電源またはVcc
ピン1。アース：このピンには特別な機能はありません。通常通りアースに接続されています。タイマーが機能するためには、このピンをグランドに接続する必要があります。
ピン8。電源またはVCC：このピンにも特別な機能はありません。正の電圧に接続されています。タイマーが機能するためには、このピンを+ 3.6v〜 + 15vの範囲の正の電圧に接続する必要があります。
ピン4。リセット：前述のように、タイマーチップにはフリップフロップがあります。フリップフロップの出力は、ピン3のチップ出力を直接制御します。
リセットピンは、フリップフロップのMR（マスターリセット）に直接接続されています。観察すると、フリップフロップのMRに小さな円が見られます。このバブルは、MR（マスターリセット）ピンがアクティブなLOWトリガーであることを表しています。つまり、フリップフロップがMRピンをリセットするには、電圧がHIGHからLOWに変化する必要があります。このステップダウンロジックでは、フリップフロップがLOWにプルダウンされることはほとんどありません。そのため、ピンに関係なく、出力はLOWになります。
このピンは、フリップフロップがハードリセットを停止するためにVCCに接続されています。
ピン3。出力：このピンにも特別な機能はありません。このピンは、トランジスタによって形成されたPUSH-PULL構成から引き出されます。
プッシュプル構成を図に示します。2つのトランジスタのベースはフリップフロップ出力に接続されています。したがって、フリップフロップの出力にロジックハイが現れると、NPNトランジスタがオンになり、出力に+ V1が現れます。フリップフロップの出力に現れるロジックがLOWの場合、PNPトランジスタがオンになり、出力がグランドにプルダウンされるか、–V1が出力に現れます。
したがって、プッシュプル構成を使用して、フリップフロップからの制御ロジックによって出力で方形波を取得する方法。この構成の主な目的は、フリップフロップから負荷を取り戻すことです。まあ、フリップフロップは明らかに出力で100mAを供給することができません。
これまで、どの条件でも出力の状態を変更しないピンについて説明しました。残りの4つのピンはタイマーチップの出力状態を決定するので特別です。ここでそれぞれについて説明します。
ピン5。 制御ピン：制御ピンは、コンパレータ1の負の入力ピンから接続されます。
VCCとGROUNDの間の電圧が9vの場合を考えてみましょう。8ページの図3に見られるように、チップ内の分圧器のため、制御ピンの電圧はVCC * 2/3になります（VCC = 9の場合、ピン電圧= 9 * 2/3 = 6V）。
ユーザーが最初のコンパレータを直接制御できるようにするこのピンの機能。上図に示すように、コンパレータ1の出力はフリップフロップのリセットに供給されます。このピンに別の電圧をかけることができます。たとえば、+ 8vに接続した場合です。フリップフロップをリセットし、出力を下にドラッグするには、THRESHOLDピンの電圧が+ 8Vに達する必要があります。
通常の場合、コンデンサが2 / 3VCC（9V電源の場合は+ 6V）まで充電されると、V出力はローになります。ここで、制御ピン（コンパレータ1つの負またはリセットコンパレータ）に異なる電圧を設定したためです。
コンデンサは、その電圧が制御ピンの電圧に達するまで充電する必要があります。この強制コンデンサの充電により、信号のオン時間とオフ時間が変化します。そのため、出力では、配給が引き裂かれた別のターンが発生します。
通常、このピンはコンデンサでプルダウンされます。作業への不要なノイズ干渉を回避するため。
ピン2。トリガー： トリガーピンは、コンパレータ2の負の入力からドラッグされます。コンパレータ2の出力はフリップフロップのSETピンに接続されています。コンパレータの2つの出力がハイの場合、タイマー出力で高電圧が得られます。つまり、トリガーピンがタイマー出力を制御していると言えます。
ここで注意すべきことは、トリガーピンの電圧が低いと、2番目のコンパレータの入力が反転しているため、出力電圧が高くなります。トリガーピンの電圧は、VCC * 1/3を下回る必要があります（VCC 9vを想定した場合、VCC *（1/3）= 9 *（1/3）= 3V）。したがって、タイマーの出力がハイになるには、トリガーピンの電圧が3V（9V電源の場合）を下回る必要があります。
このピンがグランドに接続されている場合、出力は常にハイになります。
ピン6。THRESHOLD：しきい値ピン電圧は、タイマーでフリップフロップをリセットするタイミングを決定します。スレッショルドピンは、コンパレータ1の正の入力から引き出されます。
ここで、THRESOLDピンとCONTROLピンの間の電圧差によって、コンパレータ2の出力が決まり、リセットロジックが決まります。電圧差が正の場合、フリップフロップはリセットされ、出力はローになります。差が負の場合、SETピンのロジックが出力を決定します。
コントロールピンが開いている場合。次に、VCC *（2/3）以上の電圧（つまり、9V電源の場合は6V）がフリップフロップをリセットします。そのため、出力は低くなります。
したがって、THRESHOLDピンの電圧によって、制御ピンが開いているときに出力をローにするタイミングが決まると結論付けることができます。
ピン7。放電：このピンはトランジスタのオープンコレクタから引き出されます。トランジスタ（放電ピンが取られたQ1）は、ベースがQbarに接続されているためです。出力がローになるか、フリップフロップがリセットされると、放電ピンがグランドに引き下げられます。Qが低いとQbarが高くなるため、トランジスタのベースに電力が供給されると、トランジスタQ1がオンになります。
このピンは通常、ASTABLE構成でコンデンサを放電するため、DISCHARGEという名前が付けられています。