【早わかり電子回路】タイマーICの概要 [機能特化アナログIC紹介①]

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１．オペアンプ以外のアナログIC

当連載の前回の記事“IC（集積回路）の種類について総整理！“の中でご紹介したICのうち、今回はオペアンプ以外のアナログICをとり上げます。

実は、オペアンプがあれば、ほとんどのアナログICの機能は、実現できてしまいます。

ただ、より機能に特化した専用のICが存在します。今回はその一つとして「タイマーIC」をご紹介します。
 

２．タイマーICとは

「タイマーIC」とは、様々なタイマーやパルス生成、発振回路などの応用に使用されるICです。

タイマーICとしての代表は「NE555」というICです。
このICは1972年にシグネティクスによって発表され、その安さ、使いやすさ、安定性によって世界中で広く使われました。
タイマーIC、NE555は息の長いICの一つで、現在でも多くの半導体メーカーで製造され、入手も容易です。

外付け部品が必要ですがその分回路の拡張性があり、便利に使われている原因でしょう。
抵抗とコンデンサにより一定時間の発振ができますが、この値を大きくするとタイマーになり小さくすると発信器になります。

このICは、一定時間後にONするタイマー機能が、外付けのコンデンサと抵抗で自由に変更できるのが特徴です。また、回路を繰り返しモードにすることで、ON／OFFの点滅時間を早くすると一定の発振（音）を作る事もできます。
 

タイマーICの特徴

タイマーICには次のような特長があります。

• 8ピンのDIPで小型化されている。
• 抵抗とコンデンサで好きな時間（周波数）の定数を簡単に設定できる。
• 出力がオープン・コレクターなので大きな負荷（リレー・LED・ランプなど）を直接に駆動可能。（最大200ｍAまで可）

NE555の用途は、主にタイマー回路と発振回路です。
動作電源電圧も4.5V～15Vと範囲が広くて使いやすいものです。
消費電力を抑えたC-MOS版の555シリーズもあり、電源電圧は1.5Vから動作保証しています。ただし、出力電流は最大100mAまでとなります。
外付けパーツの算出方法・使い方は、オリジナル版555、C-MOS版共に、全く同じです。

図1に主なメーカーと製品名を記載します。

【図1　タイマーICの主なメーカーと製品名】

タイマICの回路の例

図2は、NE555を発振回路として使う場合の標準的な回路です。

【図2　発振回路の例】

図2において、3ピンの出力波形がHレベルになっている時間TH、Lレベルになっている時間TL、周波数ｆ、デューティー比は次式で求められます。

「デューティー比」とは、1周期のうちHレベルになっている割合のことをいいます。
TH＝TLならばデューティー比は50％です。
 

　TH ＝ 0.693 × (Ra ＋ Rb ) × C　　〔秒〕

　TL ＝ 0.693 × Rb × C　　〔秒〕

　周波数ｆ ＝ 1.44 ／ （（ Ra ＋ Rb ＋ Rb ） × C ）　　〔Ｈｚ〕

　デューティー比 ＝ （ TH ／ （ TH + TL ）） × 100　　〔％〕
　※係数 0.693、1.44 はそれぞれ
　　loge2 = 0.69314…
　　1/loge2 = 1.4426…

図2において、例えば、
Ra = 50KΩ、Rb = 200KΩ、C = 0.1μF のときの発振周波数ｆは、

　ｆ = 1.44/(( 50 ×1000 ＋ 2 × 200 ×1000)×0.1 × 10^-6)
　　 = 32 [Hz]

となります。

 
以上、今回は機能特化アナログICとして、「タイマIC」の概要をご紹介しました。

 
（日本アイアール株式会社　特許調査部　E・N)
 

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