【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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タイマーIC

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。

メーカー 製品名 動作電圧など
NXP Semiconductor ICM7555 3-16V 500KHz
Texas Instruments NE555/SE555 4.5-16V (SE555 4.5-18V)
STMicroelectronics NE555/SE555 4.5-16V (SE555 4.5-18V)
新日本無線 NJM555 4.5-16V
Texas Instruments LMC555 1.5-12V 3MHz

【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。

NE555を発振回路として使う場合の標準的な回路
【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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