555タイマー非安定マルチバイブレータ：LEDデモとデューティサイクル探究
部品と材料
- 6V電池2個
- 0.1µF無極性コンデンサ（Radio Shack #272‑135）
- 555タイマーIC（Radio Shack #276‑1723）
- LED2個（Radio Shack #276‑026または同等品）
- 1MΩ抵抗
- 100kΩ抵抗
- 510Ω抵抗2個
- ヘッドホン付きオーディオ検出器
- オシロスコープ（推奨だが必須ではない）
オシロスコープは波形解析に役立ちますが、オーディオ検出器は実用的な代替手段です。
関連リファレンス
Lessons In Electric Circuits, Vol. 4, Chapter 10: “Multivibrators.”
学習目標
- 555タイマーを非安定マルチバイブレータとして実演する
- デューティサイクルを説明し、計算する
回路図
イラストレーション
手順
555 ICは、非安定マルチバイブレータとして機能する汎用タイマーです。コンデンサと2つの抵抗と組み合わせると、自由に発振し、2つのLEDをオン/オフする矩形波出力を生成します。
回路は、コンデンサを交互に充電と放電させることで動作します。閾値ピンの電圧がVCCの3分の2を超えると555はコンデンサを放電します。トリガーピンの電圧がVCCの3分の1を下回ると放電が停止し、コンデンサ電圧がVCCの1/3と2/3の間で鋸歯状に振動します。
充電サイクル中、電流は直列の1MΩと100kΩ抵抗を流れ、長い時定数を作ります。内部トランジスタによって放電ピンがローに引かれると、コンデンサは100kΩ抵抗のみを通じて放電し、はるかに短い時定数になります。結果として得られる矩形波は「ハイ」期間が「ロー」期間より長く、デューティサイクルは50%を超えます。
555の出力ピンは、コンデンサ充電中はハイ（≒VCC）、放電中はロー（≒0V）になります。この交互信号が2つのLEDを逆位相で駆動するため、一方のLEDがもう一方より長く点灯し、デューティサイクルを反映します。
オーディオ検出器またはオシロスコープで波形を可視化してください。抵抗とコンデンサの値を変えて、周波数とデューティサイクルの変化を観察してください。
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- タイマー回路ワークシート
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