世界最速の 555 タイマーの作成、または最新の IC バージョンの使用

Jun 11, 2023

555 タイマーに詳しくない場合は、この多用途集積回路はおそらくこれまでに設計された中で最も成功しており、数え切れないほどの設計に使用されていますが、その多くは本来の目的から大きくかけ離れている、と言えば十分でしょう。 伝説の 555 は、その登場以来、プロのデザイナーと愛好家の両方に好評を博し、両陣営のデザインに使用され続けています。 IC の新しいバージョンは今も開発されており、ディスクリート バージョンは楽しみのために作られていますが、この記事を書き始めた後、その誘惑に抵抗できませんでした。

すべての 555 が同じであると考えている場合は、もう一度考えてください。 現在、多くのメーカーが、オリジナルのバイポーラ方式および低電力 CMOS で 555 を生産し続けています。 金属缶バージョンはもう入手できませんが、DIP-8 はまだ存在しており、チップ スケールに至るまで新しい表面実装パッケージも存在します。 一部のベンダーは、ピン配置を減らすために簡素化されたバリアントの作成も開始しています。 最後に、商用製品では対応できないものが必要な場合、または単に楽しい週末プロジェクトが必要な場合は、いくつかのパーツから独自のバージョンを組み立てることができます。 私の場合、ほとんど費用を惜しみませんでしたが、おそらくおそらく最速の 555 に似たものを思いつきました。

555 の現状を知るツアーに参加すると、この最も汎用性の高いパーツを使ってまったく新しいものを設計するインスピレーションが得られるかもしれません。

最初の 555 タイマーである Signetics の NE555V/SE555T は、47 年以上前に製造されました。 ハンス・カメンジンドによって設計されたこの部品は、最終的に年間 10 億個以上販売され、子供のおもちゃから宇宙船に至るまであらゆるものに使用されてきました。 オリジナルのバイポーラ技術 555 は放射線硬化を必要とせず、宇宙認定のための非常に厳密なテストのみが必要でした。 ハンスは悲しいことに 2012 年に亡くなりましたが、トランジスタ博物館のサイトでは、彼が 555 について話し合っている音声クリップをいくつか聞くことができます。 そのインタビューの中で、彼は、Signetics がどのようにしてそのデザインの特許を取得しないことを選択したかについて語っています。 当時、シリコンバレーは知的財産に関して相互確証破壊の文化を享受していました。企業は互いにアイデアを自由に盗み、最初に特許訴訟を起こした企業がすべての訴訟に対して圧倒的な対応を受けるだろうという安心感を持っていました。自分自身の違反行為。 この環境により、555 のバージョンを複数のベンダーから調達できるようになり、価格が低く抑えられ、設計者にとって部品の魅力が高まりました。

The Art of Electronics は 555 を部品のキットと呼んでいますが、おそらくそれが全体的な説明としては最適でしょう。 内部には、電源電圧の 1/3 と 2/3 でリファレンスを生成する分圧器があります。 TRIGger ピンの電圧が下側リファレンスより小さい場合、または THREShold ピンの電圧が上側リファレンスより大きい場合、2 つのコンパレータのうちの 1 つが起動します。 コンパレータの出力はデジタル ラッチに接続され、外部アクティブ ロー信号でリセットすることもできます。 最後に、ラッチからの出力は OUTput ピンと DISCharge ピンを駆動します。後者は通常、出力サイクルの高い部分で外部コンデンサを放電するために使用されます。

これらの部品を使って何ができるでしょうか？ おそらく最も一般的な用途は、非安定マルチバイブレーターまたは RC 緩和発振器としての使用です。 この役割では、外部抵抗とコンデンサが発振の時定数を設定します。 オリジナルのバイポーラ設計では、デューティ サイクル 50% までの出力パルスを生成するのが困難でしたが、CMOS バリアントでは、出力からコンデンサに戻る単一の抵抗を使用することでこれに対処できます。 シュミット トリガー (ST) インバーター以外のものから同様の緩和発振器を作成することもできますが、ST 入力のヒステリシス レベルがあまり適切に制御されていないため、結果として得られる周波数精度は低くなります。タイミングは部品ごとに異なります。 -一部。 555 の分圧器とウィンドウ コンパレータ構造を使用することにより、周波数精度と安定性が向上し、設計の柔軟性が大幅に高まります。

ただし、555 は単なるオシレーターではありません。 また、単安定 (ワンショット) モードでも使用でき、TRIGger 入力の Low 状態信号に応答して固定出力パルス幅を生成します。 このモードでは、CONTril ピンに電圧を印加すると、出力パルス幅を変調できます。 これがどれほど頻繁に使用されているかに私は驚いています。ほんの先週、商用製品の LED の PWM 調光に 555 が使用されているのを発見したという 2 人の人から話を聞きました。 基本を超えて、555 はタイミング シーケンス ジェネレーター、パルス位置変調、時間遅延、電流源を追加したランプ ジェネレーター、およびその他の多数のアプリケーションに使用できます。