555タイマー計算機
555の非安定(アスタブル)発振回路の周波数・周期・デューティ比、または単安定(モノステーブル)ワンショットのパルス幅を、実際に目で見えるタイミング波形とともに計算します。
自走式の発振回路。R1とR2で充電時間、R2単独で放電時間が決まり、Cが全体の速さを決めます。
555タイマー計算機について
555タイマーは史上もっとも多く作られた集積回路です。わずか8ピンの小さなチップが、数本の抵抗と1個のコンデンサを、正確なクロック・点滅回路・トーン発生器・遅延回路へと変えてくれます。この計算機はその2つの定番構成を扱います。非安定モードでは555は発振回路として自走し、R1・R2・タイミングコンデンサCから出力周波数 f = 1.44 / ((R1 + 2·R2)·C)、周期、HIGH/LOW時間、デューティ比 (R1 + R2) / (R1 + 2·R2) を計算します。単安定(ワンショット)モードでは、1回のトリガで幅 T = 1.1·R·C の出力パルスが1つ発生します。各結果には実寸のタイミング波形が付くので、数値を読むだけでなくデューティ比やパルス長を目で確認できます。NE555・TLC555・7555 を Arduino やマイコンのプロジェクトでブレッドボードに組む、メイカー・ホビイスト・電子工学の学生など、あらゆる人に最適です。
この計算機の使い方
- 1 自走式の発振回路なら「非安定」、トリガによる単一パルスなら「単安定」を選びます。
- 2 非安定モードでは R1・R2・タイミングコンデンサ C を、それぞれの単位(Ω/kΩ/MΩ と pF/nF/µF/mF)で入力します。
- 3 単安定モードでは、タイミング抵抗 R とコンデンサ C を入力します。
- 4 周波数・周期・デューティ比・HIGH/LOW時間(またはパルス幅)を読み取り、タイミング波形で結果をひと目で確認します。
555タイマーの式のしくみ
555には、コンデンサの電圧を電源の 1/3 と 2/3 で監視する2つのコンパレータがあり、そのため各区間には ln(2) ≈ 0.693 の係数が含まれます。 非安定(自走): tH = 0.693 · (R1 + R2) · C — C が R1 + R2 を通して充電する間、出力は HIGH tL = 0.693 · R2 · C — C が R2 を通して放電する間、出力は LOW 周期 = tH + tL, 周波数 = 1 / 周期 = 1.44 / ((R1 + 2·R2)·C) デューティ比 = tH / 周期 = (R1 + R2) / (R1 + 2·R2) R1 は常に充電経路にあり、放電経路には入らないため、単純な非安定回路のデューティ比は常に 50% を超えます。R2 に並列にダイオードを入れると、充電と放電で別々の抵抗を使えるようになり、これにより 50%(またはそれ以下)のデューティ比が実現できます。 単安定(ワンショット): トリガ入力の立ち下がりエッジで幅 T = 1.1 · R · C のパルスが1つ始まり(係数 1.1 は ln(3) ≈ 1.0986)、その後は次のトリガまで出力は LOW のままです。
よくある質問
555タイマーの非安定の周波数の式は?
非安定の出力周波数は f = 1.44 / ((R1 + 2·R2)·C) です。これは充電・放電時間から導かれます。コンデンサが R1 と R2 を通して充電する間、出力は tH = 0.693·(R1 + R2)·C だけ HIGH になり、R2 のみを通して放電する間は tL = 0.693·R2·C だけ LOW になります。周期は tH + tL = 0.693·(R1 + 2·R2)·C で、1 / 0.693 ≈ 1.44 なので、周波数は 1.44 / ((R1 + 2·R2)·C) に簡約されます。
555で50%のデューティ比を得るには?
単純な555の非安定回路は、デューティ比がちょうど50%には決して届きません。デューティ比は (R1 + R2) / (R1 + 2·R2) であり、R1 が 0 より大きい限り常に 50% を超えるからです。R1 を R2 よりずっと小さくすれば 50% に近づきますが、正確には到達しません。ちょうど 50%、あるいは 50% を下回るデューティ比を得るには、R2 に並列にダイオードを入れ、コンデンサを R1 で充電し R2 で放電するよう分離します。これで HIGH 時間と LOW 時間を独立して設定できます。
555の単安定(ワンショット)モードとは?
単安定モードでは、555はトリガピンに立ち下がりエッジが来るまで出力を LOW に保ちます。その1回のトリガで出力は幅 T = 1.1·R·C の固定パルスの間だけ HIGH になり、その後 LOW に戻って次のトリガを待ちます。スイッチのチャタリング除去、時限遅延、パルス欠落検出、短い押下を一定長のパルスに変換する用途などに使われます。
1Hzの555点滅回路にはどのコンデンサが必要?
1Hz の非安定回路では、f = 1.44 / ((R1 + 2·R2)·C) なので、タイミングの積が (R1 + 2·R2)·C = 1.44 を満たす必要があります。10 µF のコンデンサなら R1 + 2·R2 ≈ 144 kΩ となり、たとえば R1 = 4.7 kΩ と R2 ≈ 68 kΩ でほぼ 1Hz になります。より大きな 100 µF のコンデンサなら合計抵抗は約 14.4 kΩ まで下がり、小さな 1 µF のコンデンサでは約 1.44 MΩ が必要です。大きなコンデンサを使うと、遅い点滅でもより小さく一般的な抵抗値を使えます。
関連する電子回路ツール
555タイマーは電子回路群の中心です。タイミングコンデンサの表示値を読み解くにはコンデンサ容量コード計算機、R1 と R2 を読み取ったり選んだりするには抵抗カラーコード計算機、周辺回路にはオームの法則、555 の出力で LED を駆動するときは LED抵抗計算機を活用してください。
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