この投稿では、基本的なIC 555発振回路を構築および最適化する方法を学習します。その波形は、ワーブルアラーム、警察のサイレン、レッドアラートアラーム、スタートレックアラームなどの複雑なサウンドエフェクトを生成するためにさらに強化できます。

概要概要

IC 555発振器の製造に通常使用される基本モードは、非安定回路モードです。

以下に示す非安定回路を見ると、ピン配置を見つける次の方法で参加しました：

トリガーピン2がスレッショルドピン6に短絡しました。
ピン2と放電ピン7の間に接続された抵抗R2。

このモードでは、電力が供給されると、コンデンサC1は抵抗R1とR2を介して指数関数的に充電されます。充電レベルが供給電圧の2/3レベルまで上昇すると、放電ピン7がローになります。これにより、C1は指数関数的に放電を開始し、放電レベルが供給レベルの3分の1に低下すると、ピン2でトリガーを送信します。

これが発生すると、ピン7が再びハイになり、コンデンサの充電動作を開始して、2/3の電源レベルを示します。サイクルは無限に続き、回路の非安定モードを確立します。

“ブルートゥーステックとは ”

上記の非安定動作により、C1とICの出力ピン3の両端で2種類の発振が発生します。 C1全体で、電圧の指数関数的な上昇と下降により、鋸歯状の周波数が発生します。

内部フリップフロップはこれらののこぎり波周波数に応答し、ICの出力ピン3で矩形波に変換します。これにより、ICピン3の出力で必要な方形波発振が得られます。

発振周波数はR1、R2、C1に完全に依存するため、ユーザーはこれらのコンポーネントの値を変更して、PWM制御またはデューティサイクル制御とも呼ばれる発振周波数のオンオフ期間の任意の値を取得できます。。

上のグラフは、R1とC1の関係を示しています。

R2は、その値がR2と比較して無視できるほど小さいため、ここでは無視されます。

IC555を使用した基本的な方形波発振回路

上記の説明から、IC555を非安定モードで使用して基本的な方形波発振回路を作成する方法を学びました。

この構成により、ユーザーはR1とR2の値を1Kから数メガオームまで変更して、出力ピン3で選択可能な周波数とデューティサイクルの広い範囲を取得できます。

ただし、回路の実効消費電流はR1によって決定されるため、R1の値が小さすぎないように注意する必要があります。これは、各C1放電プロセス中に、ピン7がグランド電位に到達し、R1が正とグランドラインを直接横切るために発生します。その値が低い場合、かなりの電流ドレインがあり、回路の全体的な消費量が増加する可能性があります。

R1とR2は、ICのピン3で生成される振動パルスの幅も決定します。 R2は、特に出力パルスのマーク/スペース比を制御するために使用できます。

IC 555発振器（可焼可能）のデューティサイクル、周波数、およびPWMを計算するためのさまざまな式についてこの記事で学ぶことができます。

IC555を使用した可変周波数発振器

上で説明した非安定回路は、ユーザーがPWMと回路の周波数を必要に応じて変更できるようにする可変機能を使用してアップグレードできます。これは、以下に示すように、抵抗R2と直列にポテンショメータを追加することで簡単に実行できます。 R2の値は、ポット値と比較して小さくする必要があります。

上記の設定では、発振周波数は、示されているポットのバリエーションを通じて、650Hzから7.2kHzまで変化させることができます。この範囲は、C1に異なる値を選択するためのスイッチを追加することでさらに拡大および拡張できます。これは、C1が出力周波数の設定にも直接関与するためです。

IC555を使用した可変PWM発振器回路

上の図は、可変マークスペース比率機能いくつかのダイオードとポテンショメータを介して、基本的なIC555非安定発振回路に追加できます。

この機能により、ユーザーは、ICの出力ピン3での発振に対して任意のPWMまたは調整可能なオンオフ期間を取得できます。

左側の図では、R1、D1、およびポットR3を含むネットワークが交互にC1を充電し、ポットR4、D2、およびR2が交互にC1コンデンサを放電します。

R2とR4は、C1の充電/放電速度を決定し、出力周波数に必要なオン/オフ比を得るように適切に調整できます。

右側の図は、R1と直列にシフトされたR3の位置を示しています。この構成では、C1の充電時間はD1とその直列抵抗によって固定されますが、ポットはC1の放電時間、つまり出力パルスのオフ時間の制御のみを許可します。もう一方のポットR3は、基本的にPWMの代わりに出力の周波数を変更するのに役立ちます。

あるいは、上図に示すように、発振周波数に影響を与えることなく、マーク／空間（オン時間／オフ時間）比を離散的に調整するために、ＩＣ５５５を非安定モードで接続することも可能であり得る。

これらの構成では、パルスの長さは、空間の間隔が短くなるにつれて本質的に長くなり、逆もまた同様です。

このため、各方形波サイクルの合計周期は一定に保たれます。

これらの回路の主な機能は可変デューティサイクルであり、所定のポテンショメータR3を使用して1％から99％まで変化させることができます。

左側の図では、C1はR1、R3の上半分、およびD1によって交互に充電され、D2、R2、およびポテンショメータR3の下半分によって放電されます。右側の図では、C1はR1とD1、およびポテンショメータR3の右半分を介して交互に充電され、左半分のポテンショメータR3、D2、およびR2を介して放電されます。

上記の両方のテーブルで、C1の値は発振周波数を約1.2kHzに設定します。

押しボタンでIC非安定発振器機能を一時停止または開始/停止する方法

いくつかの簡単な方法で、IC555非安定発振器のオン/オフをトリガーできます。

これは、押しボタンを使用するか、電子入力信号を介して行うことができます。

上の図では、ICのリセットピンであるピン4がR3を介して接地されており、正の電源ラインの両端にプッシュオンスイッチが接続されています。

IC 555のピン4は、バイアスを維持し、ICの機能を有効に保つために、最低0.7Vが必要です。ボタンを押すとIC非安定発振器機能が有効になり、スイッチを離すとピン4からのバイアスが除去され、IC機能が無効になります。

これは、スイッチを取り外してR3をそのまま接続した状態で、ピン4の外部正信号を介して実装することもできます。

上に示した他の代替案では、ICのピン4は、R3と正の電源を介して恒久的にバイアスされていることがわかります。ここでは、押しボタンがピン4とアースの間に接続されています。これは、プッシュボタンが押されたときにIC出力方形波が無効になり、出力が0Vになることを意味します。

押しボタンを離すと、通常はICのピン3を横切る不安定な方形波の生成が開始されます。

同じことは、外部から印加された負の信号、またはR3がそのまま接続されたピン4の0V信号によって実現できます。

不安定な周波数を制御するためのピン2の使用

以前の議論で、IC555のパルス生成をピン4で制御する方法を学びました。

ここで、上記のようにICのピン2を介して同じことがどのように達成されるかを見ていきます。

S1を押すと、ピン2に突然接地電位が印加され、C1の両端の電圧が1 / 3Vccを下回ります。ピン2の電圧またはC1の両端の電荷レベルが1 / 3Vcc未満に保持されると、出力ピン3が永続的にハイになることがわかっています。

したがって、S1を押すと、C1の両端の電圧降下が1/3 Vcc未満になり、S1が押されたままである限り、出力ピン3がハイになります。これは、不安定な振動の通常の動作を阻害します。押しボタンを離すと、astbale機能が通常の状態に戻ります。右側の波形は、押しボタンを押したときのピン3の応答を示しています。

上記の動作は、ダイオードＤ１を介した外部デジタル回路を使用して同様に制御することができる。ダイオードのカソードの負のロジックは上記のアクションを開始しますが、正のロジックは効果がなく、非安定の機能が通常の動作を復元できるようにします。

IC555オシレーターを変調する方法

IC 555の制御入力であるピン5は、ICの重要で有用なピン配列の1つです。これにより、ユーザーはピン＃5に調整可能なDCレベルを適用するだけで、ICの出力周波数を変調できます。

DC電位が上昇すると、出力周波数のパルス幅が比例して増加し、DC電位が低下すると、周波数パルス幅が比例して狭くなります。これらの電位は、厳密に0VおよびフルVccレベル内にある必要があります。

上の図では、ポットを調整すると、ピン5で電位が変化し、それに応じて発振周波数の出力パルス幅が変化します。

変調により出力パルス幅が変化するため、C1はポットの設定に応じて充電/放電期間を強制的に変更するため、周波数にも影響します。

振幅が0VとVccの間の変動ACがピン5に印加されると、出力PWMまたはパルス幅も変動AC振幅に従い、ピン3に拡大および縮小パルスの連続列を生成します。

AC信号は、ピン5を10uFのコンデンサを介して外部ACと統合するだけで、変調に使用することもできます。

IC555でアラームとサイレンを作る

IC 555の用途の広い非安定発振器構成により、さまざまなタイプのサイレンやアラーム回路を作成するために実装できます。 astableは基本的に波形発生器であり、アラーム音やサイレン音に似たさまざまな種類の波形を生成するようにカスタマイズできるため、これが可能になります。

上の図では、800Hzの周波数モノトーンとして構成されたIC555を見ることができます。警報回路。

電流制限抵抗Rxが存在するため、スピーカーは任意のインピーダンス値を持つことができます。安全な値は約70オーム1ワットである可能性があります。

高出力連続トーンアラーム回路を作成するために、以下に示すように、パワートランジスタドライバQ1とより強力なスピーカーを介して上記の回路をカムアップグレードします。

この設計では高レベルのリップル電圧が発生する可能性があるため、IC555の機能とのリップル干渉を防ぐためにD1とC3が含まれています。

ダイオードD2とD3は、スピーカーコイルから生成される誘導性スイッチングスパイクを中和し、トランジスタQ1を損傷から保護するために含まれています。

パルスIC555アラーム回路

以下に示すように、トーンジェネレータ回路を備えた別の非安定マルチバイブレータを追加することにより、以前の800Hzモノトーンアラームをより魅力的なパルス800Hzアラームに変換できます。

ピン5を使用してIC555のパルス幅を制御する方法についてはすでに説明しました。

ここで、IC2は1Hzの発振回路として構成されており、IC1のピン5が1Hzのレートで交互にローになります。これにより、ピン3の800 Hzのパルス幅が狭くなり、Q1がほぼオフになります。これにより、スピーカーに1Hzの鋭いパルスアラーム効果が発生します。

WarbleHe-Hawアラーム回路

以前のデザインをピアスのワーブルアラームに変換する場合は、上の図に示すように、D1ダイオードを10Kの抵抗に置き換えるだけで行えます。 he-hawアラームとしても知られ、これらはヨーロッパの緊急車両で一般的に使用されています。

ピン5は、ピン3の出力を対応する拡大/縮小パルス幅で変調するための外部ハイ/ロー信号とともに使用できることがわかっています。 IC2のピン5にある1Hzの交互の高低電源は、IC 1の出力ピン＃3の電圧に、500Hzから440Hzまで変化する対称的に変化する周波数を生成させます。これにより、スピーカーは1Hzのレートで必要な鋭い大音量のワーブルアラーム音を生成します。

警察のサイレンを作る

IC 555は、上記のように完全に模倣した警察のサイレン回路を作成するためにも使用できます。

この回路は、警察のサイレンでよく聞こえる典型的な嘆きの音を出すように設計されています。

ここで、IC2は、周波数が6秒のONOFFレートに設定された低周波発振器として接続されています。

そのC1を横切って生成された遅い指数三角波ランプは、として構成されたQ1のベースで供給されます。エミッタフォロワ。

IC1の周波数は500Hzに設定されており、これが中心周波数になります。

Q1のベースでのゆっくりとした立ち上がりと立ち下がりのランプは、そのエミッタで続き、IC1のピン5を変調します。ランプが遅いと、ピン5で3秒間ゆっくりと上昇する電圧と、3秒間ゆっくりと減衰する電圧が交互に繰り返されます。このピン3により、周波数とPWMも変調され、それに応じて嘆きの警察のサイレンの効果音が生成されます。