555タイマーICは、タイミングとパルス制御に使用されるシンプルなチップです。遅延、ワンショットパルス、繰り返しの方形波信号を生成できます。8ピンパッケージ内では、コンパレータ、フリップフロップ、放電段を使って出力をハイまたはローを切り替えます。この記事では、ピン配列、モード、用途、RCタイミング、トラブルシューティングについての情報を紹介しています。
555タイマーIC基礎
555タイマーICは、タイミングとパルス制御に使用されるシンプルなチップです。遅延や信号の繰り返し、一定の出力波を生み出すことができます。8ピンパッケージ内では、コンパレータ、フリップフロップ、出力段を使って信号のオン・オフを制御します。
555タイマーICピンアウト
| ピン | 名前 | 特徴 |
|---|---|---|
| 1 | GND(グラウンド) | グラウンドは低レベル(0V)として |
| 2 | TRIG(トリガー) | このピン電圧が1/3VCC(または制御で決定される閾値電圧)に下がると、出力はハイとなります。 |
| 3 | 出て行く | 出力は高レベル(+VCC)または低レベルです。 |
| 4 | RST(リセット) | このピンが電気タイマーを受け取ると、このピンが接地され出力が低くなるとチップはリセットされます。 |
| 5 | CTRL(コントロール) | チップの閾値電圧は制御されます。(ピンが空の場合、デフォルトの2つのしきい値電圧は1 / 3Vccと2 / 3Vccです。) |
| 6 | THR(閾値) | このピン電圧が2 / 3VCC(または制御で決められる閾値電圧)に上昇すると、出力は低下します。 |
| 7 | DIS(放電) | 内部のOCゲートはコンデンサの放電に使用されます。 |
| 8 | V +, VCC(パワー) | チップに高い電力を供給します。 |
555タイマー回路図
555タイマーは、スレッショルド(ピン6)とトリガー(ピン2)入力の電圧を、内部の3つの5 kΩ抵抗によって作られる2つの固定基準レベルと比較することで動作します。これらの基準はスイッチングポイントを約2/3 VCCと1/3 VCCに設定しています。トリガー電圧が下位レベルを下回ると、内部ラッチがセットされ、出力段がピン3をハイに駆動します。閾値電圧が上限レベルを超えると、ラッチがリセットされ、出力は低くなります。放電トランジスタ(ピン7)は低出力状態でオンになり、外部タイミングコンデンサを抵抗経路を通じて素早く放電し、タイミングサイクルを制御します。
555タイマーIC技術仕様
| 電源電圧(VCC) | 4.5-16 V |
|---|---|
| 定格動作電流(VCC = +5 V) | 3-6 mA |
| 定格動作電流(VCC = +15 V) | 10-15 mA |
| 最大出力電流 | 200 mA |
| 最大消費電力 | 600MW |
| 最小作動電力 | 30MW(5V)、225MW(15V) |
| 温度範囲 | 0-70°C |
555タイマーICモード
単一安定モード
単安定モードでは、555タイマーICはトリガー信号を受信した後に1つの出力パルスを生成します。トリガー入力がVCCの1/3を下回ると、出力はHIGHに切り替わり、タイミング処理が始まります。コンデンサが抵抗を通じて充電を始め、その間出力は高のままです。コンデンサ電圧がVCCの2/3まで上昇すると、出力はLOWに切り替わり、パルスは終了します。パルス長は抵抗値とコンデンサの値に依存しているため、RCネットワークを変えると出力がハイに保たれる時間が変わります。再び作動する前に、コンデンサが放電する十分な時間を確保し、次のパルスが正しく動作できるようにしなければなりません。
ダブル・ステディ・モード
ダブルスタンディモードでは、555タイマーICは単純なオン/オフメモリ回路のように動作します。別の入力が変わるまで、ある状態のままにできます。このモードでは、ピン2(トリガー)とピン4(リセット)は通常、プルアップ接続で高く保たれます。ピン6(しきい値)はアースに接続されています。ピン5(制御)は、回路の安定を保つために、通常0.01〜0.1μFの小さなコンデンサを介して接地に接続されています。このセットアップではピン7(放電)はタイミングには使われません。ピン2がLOWに引くと、出力は設定状態に切り替わります。ピン4が接地されると、出力は逆の状態に戻ります。
ノー・ステディ・モード
定常モードでは、555タイマーICは停止せずに繰り返し方形波信号を生成します。コンデンサは繰り返し充電と放電を行い、これにより出力がハイとローの間で連続的に切り替わります。抵抗R1はVCCからピン7(放電)に接続され、抵抗R2はピン7からピン2(トリガー)に接続されます。ピン2(トリガー)とピン6(しきい値)はコンデンサ電圧を追跡するために結びついています。コンデンサはR1とR2を充電し、VCCの2/3に達すると出力が反り返ります。その後、コンデンサはR2を放電し、VCCの1/3まで下がると、再び出力が反り返ります。R1、R2、コンデンサの値は周波数とHIGHからLOWへのタイミングを制御します。また、R2にダイオードを配置することで、電荷経路を変え、より高い時間を必要とする場合にデューティサイクルを短縮することも可能です。
555タイマーICのさまざまな用途
LEDウインカー
タイミング抵抗とコンデンサを用いて、1つ以上のLEDに対してシンプルなON-OFF点滅効果を生成します。
ディレイタイマー(電源オンディレイ)
設定された時間遅延後にデバイスをオンにし、出力を待ってから起動させたいときに便利です。
ワンショットパルスジェネレーター
トリガー時に単一のパルスを発生させ、短いタイミング信号を作る際によく使われます。
スクエア波発生器(クロック信号)
定常な方形波出力を生成し、デジタル回路のクロック信号として使用できます。
PWMジェネレーター(明るさまたは速度制御)
出力のデューティサイクルを制御し、LEDの明るさや直流モーターの速度を調整します。
トーンジェネレーター(ブザー音)
小さなスピーカーやブザーを駆動できる基本的なオーディオ周波数信号を作り出します。
アラーム/サイレン回路
周波数を時間とともに変化させることで繰り返しの音パターンを作り出します。
サーボ制御のためのパルス幅変調
単純なサーボ制御用途に使えるタイミングパルスの作成に役立ちます。
周波数分割器
入力パルス信号の周波数を低減するため、より遅い出力パルスを生成します。
欠損パルス検出器
繰り返しパルス信号が停止したときに検出し、その後出力をトリガーします。
555タイマーICファミリーおよび派生チップ
| 製造元(製造会社) | 部品番号(Mfr No) | 注釈 |
|---|---|---|
| アバゴ・テクノロジーズ | Av-555M | - |
| カスタムシリコンソリューション | CSS555 / CSS555C | CMOS、最低動作電圧1.2V、IDD<5μA |
| CEMI | ULY7855 | - |
| ECG フィリップス | ECG955M | - |
| エクサー | XR-555 | - |
| フェアチャイルド・セミコンダクター | NE555 / KA555 | - |
| ハリス | HA555 | - |
| IK セミコン | ILC555 | CMOS、最低作動電圧 2 V |
| インターシル・コーポレーション | SE555 / NE555 | - |
| インターシル・コーポレーション | ICM7555 | CMOS |
| リシックシステム | LC555 | - |
| 美心 | ICM7555 | CMOS、最低作動電圧 2 V |
| モトローラ | MC1455 / MC1555 | - |
| NTEシルバニア | NTE955M | - |
| RCA | CA555 / CA555C | - |
| STマイクロエレクトロニクス | NE555N / K3T647 | - |
| TI(テキサス・インスツルメンツ) | SN52555 / SN72555 | - |
| TI(テキサス・インスツルメンツ) | TLC555 | CMOS、最低作動電圧 2 V |
| ゼテックス | ZSCT1555 | 最低動作電圧 0.9 V |
| NXP | ICM7555 | CMOS |
| HFO | B555 | - |
| 日立 | HA17555 | - |
555タイマーICの代替品および互換性のある代替品
直接交換(ピン互換)
・NE555
• LM555
• SE555
• KA555
• SA555
• RC555
• MC1455
CMOS 555代替案(低消費電力)
• TLC555
・LMC555
・ICM7555
• 7555
555タイマーRCタイミング値の選択
• 可能な限り安定したコンデンサを使用して、555タイマーのタイミングをより正確かつ一貫性있게 保つこと。
• 非常に小さいコンデンサ値は避けてください。これらは回路をノイズに敏感にし、望ましくないトリガーを引き起こす可能性があります。
• 非常に高い抵抗値は使用しないでください。これらはタイミング誤差を引き起こし、出力の安定性を損なう恐れがあります。
・リセットピンは必ず正しく接続してください。浮かんだままにすると555タイマーICがランダムにリセットされたり正常に動作しなくなったりすることがあります。
555タイマーICのトラブルシューティングと修正
| 問題点 | 可能な原因 | 修正 |
|---|---|---|
| 出力は常にHIGH | トリガーピンが低く引っかかっています | ピン2が下に引っ張られていないか確認してください |
| 出力は常にLOW | リセットピンがローキー保持 | タイマーが動くようにリセットピンをHIGHに引っ張ってください |
| 振動なし | 間違った抵抗/コンデンサ配線 | R1、R2、Cの接続を再確認 |
| 不安定出力 | ピン2またはピン5に影響を与えるノイズ | フィルタリング用の小さなコンデンサを追加 |
| 周波数が間違っている | 誤ったR値またはC値 | 正しい式を使ってタイミング値を再計算する |
結論
555タイマーICは、トリガー電圧としきい値電圧を1/3 VCCおよび2/3 VCCの固定レベルと比較して動作します。単安定モード、バイ安定モード、安定モードで動作し、パルスや定常振動を生成できます。正しいRC値と適切なRESETピンおよびCONTROLピンの取り扱いがあれば、出力は安定し、タイミングも正確です。
よくある質問 [FAQ]
CONTROLピン(ピン5)にはどのコンデンサ値が使われていますか?
ノイズを低減し安定性を向上させるために、ピン5からGNDまで0.01μF(10 nF)のコンデンサを使用します。
555出力はハイな状態でフルVCCに達するのか?
いつもではありません。出力ハイはVCCに近いですが、負荷を駆動するとさらに低下することがあります。
なぜ555タイマーICが熱くなるのか?
高出力電流を駆動したり、高電圧で動作したり、頻繁にスイッチを入れたりすると発熱します。
555タイマーはリレーを直接駆動できますか?
小さなリレーだけ。多くのリレーはより多くの電流を必要とするため、トランジスタドライバーとフライバックダイオードの方が安全です。
なぜ555はランダムに作動するのか?
ランダムなトリガーはノイズ、接地不良、または弱い電力フィルタリングによって引き起こされます。
バイポーラ555とCMOS 555の主な違いは何ですか?
バイポーラ555はより多くの電流を使い、負荷をうまく駆動します。CMOS 555は消費電力が少なく、低消費電力タイミングに適しています。
