555ランプジェネレータ

部品と材料

• 6ボルトのバッテリー2個
• コンデンサ1個、電解470 µF、DC 35 WV（Radio Shackカタログ番号272-1030または同等品）
• 1つのコンデンサ、0.1 µF、無偏波（Radio Shackカタログ番号272-135）
• 1つの555タイマーIC（Radio Shackカタログ番号276-1723）
• 2つのPNPトランジスタ-モデル2N2907または2N3906を推奨（Radio Shackカタログ番号276-1604は、この実験や他の実験に最適な15個のPNPトランジスタのパッケージです）
• 2つの発光ダイオード（Radio Shackカタログ番号276-026または同等のもの）
• 1つの100kΩ抵抗
• 47kΩ抵抗1個
• 2つの510Ω抵抗器
• ヘッドホン付きオーディオ検出器

470 µFコンデンサの定格電圧は、最大電源電圧を十分に超えている限り、重要ではありません。この特定の回路では、その最大電圧は12ボルトです。極性を考慮して、このコンデンサを回路に正しく接続してください！

相互参照

電気回路の教訓 、第1巻、第13章：「コンデンサ」

電気回路の教訓 、第4巻、第10章：「マルチバイブレータ」

学習目標

• 555タイマーを非安定マルチバイブレーターとして使用する方法を説明するため
• カレントミラー回路の実際の使用法を示すために
• コンデンサ電流とコンデンサ電圧の変化率の関係を理解するのに役立ちます

回路図

イラスト

手順

ここでも、555タイマーICを非安定マルチバイブレーターまたは発振器として使用しています。ただし、今回は、従来のRCと定電流の2つの異なるコンデンサ充電モードでの動作を比較します。

ジャンパー線を使用してテストポイント＃1（TP1）をテストポイント＃3（TP3）に接続します。これにより、コンデンサは47kΩの抵抗を介して充電できます。コンデンサが2/3の供給電圧に達すると、555タイマーは「放電」に切り替わります。 」モードで、コンデンサをほぼ即座に供給電圧の1/3のレベルまで放電します。この時点で充電サイクルが再開されます。

電圧計（デジタル電圧計が推奨されます）を使用してコンデンサの両端の電圧を直接測定し、時間の経過に伴うコンデンサの充電率を記録します。 RC充電回路から期待されるように、最初は急速に上昇し、その後、供給電圧が2/3になるにつれて次第に減少するはずです。

TP3からジャンパー線を取り外し、TP2に再接続します。これにより、2つのPNPトランジスタによって形成されるカレントミラー回路の制御電流レッグを介してコンデンサを充電できます。最後の回路構成と比較した時間の経過に伴う充電率の違いに注意して、コンデンサの両端の電圧を再度測定します。

TP1をTP2に接続することにより、コンデンサはほぼ一定の充電電流を受け取ります。一定のコンデンサ充電電流は、式 i =C（de / dt）で表されるように、線形の電圧曲線を生成します。 。コンデンサの電流が一定である場合、時間の経過に伴う電圧の変化率も一定になります。結果は「ランプ」です 「のこぎり波」ではなく「」波形 」波形：

コンデンサの充電電流は、ジャンパー線の代わりに電流計を使用して直接測定できます。電流計は、数百マイクロアンペア（10分の1ミリアンペア）の範囲の電流を測定するように設定する必要があります。 TP1とTP3の間に接続すると、充電サイクルの開始時に比較的高い値で開始し、終了に向かって徐々に減少する電流が表示されます。ただし、TP1とTP2の間に接続すると、電流ははるかに安定します。

この時点で、どちらかのカレントミラートランジスタの温度を指で触れて変化させるのは興味深い実験です。トランジスタが温まると、同じベース-エミッタ間電圧に対してより多くのコレクタ電流が流れます。 制御の場合 トランジスタ（100kΩの抵抗に接続されているもの）に触れると、電流が減少します。

制御の場合 トランジスタに触れると電流が増加します。最も安定したカレントミラー動作を実現するには、2つのトランジスタを結合して、温度が大幅に異なることがないようにする必要があります。

この回路は、低周波数と同じように高周波数でも機能します。 470 µFのコンデンサを0.1 µFのコンデンサに交換し、オーディオ検出器を使用して555の出力端子の電圧波形を検出します。検出器は、聞き取りやすい音声トーンを生成する必要があります。コンデンサの電圧の変化が速すぎて、DCモードの電圧計で表示できなくなりますが、電流計でコンデンサの電流を測定することはできます。

電流計をTP1とTP3の間に接続して（RCモード）、DCマイクロアンペアとACマイクロアンペアの両方を測定します。これらの現在の数値を紙に記録します。次に、電流計をTP1とTP2の間に接続します（定電流モード）。

DCマイクロアンペアとACマイクロアンペアの両方を測定し、この回路構成と最後の回路構成の間の電流測定値の違いに注意してください。 DC電流に加えてAC電流を測定することは、どの回路構成が最も安定した充電電流を与えるかを判断する簡単な方法です。

カレントミラー回路が完全である場合（コンデンサの充電電流が完全に一定である場合）、メーターで測定されるAC電流はゼロになります。