タイマー/マルチバイブレータ徹底解説:3種の動作原理と555タイマー実装
マルチバイブレータとは
「High/Lowのみからなる周期信号を生成し、デジタル回路の状態を遷移させる回路」。正帰還で接続された2段増幅器として動作し、パルス生成・記憶・カウント用途に使われます。
3つの基本タイプ
| タイプ | 安定状態数 | 動作 | 別名 |
|---|---|---|---|
| アステーブル | 0(両方不安定) | 自発発振、矩形波連続出力 | 発振器、クロック源 |
| モノステーブル | 1(安定1+準安定1) | 外部トリガーで準安定状態へ、一定時間後復帰 | ワンショット、パルス整形 |
| バイステーブル | 2(両方安定) | 外部トリガーで状態反転、保持 | フリップフロップ、1/2分周 |
555タイマーIC:汎用マルチバイブレータの決定版
1971年Signetics発売。単一チップでアステーブル/モノステーブル両対応、µs〜時間単位まで設定可能、8ピンDIP/SOICで極めて普及。
ピン配置と機能
| Pin | 名称 | 機能 |
|---|---|---|
| 1 | GND | 共通グラウンド |
| 2 | TRIGGER | 1/3 Vcc未満で出力High(セット) |
| 3 | OUTPUT | 出力信号(シンク/ソース両対応) |
| 4 | RESET | Lowで出力強制Low(リセット優先) |
| 5 | CONTROL VOLTAGE | 2/3 Vcc基準、外部電圧で閾値変更可(通常0.01µFでGNDバイパス) |
| 6 | THRESHOLD | 2/3 Vcc以上で出力Low(リセット) |
| 7 | DISCHARGE | 出力Low時に外部Cを放電(オープンコレクタ) |
| 8 | VCC | 電源(4.5〜16V、典型5V/15V) |
内部構成の要点
- 3×5kΩ分圧で1/3・2/3 Vcc基準電圧生成
- 2つのコンパレータ+RSフリップフロップ+放電トランジスタ+出力段
- 外部R/Cで充放電時間制御→発振周波数・パルス幅決定
標準回路例
アステーブル発振:R1, R2, C1で周波数・デューティー設定
モノステーブル:R, Cでパルス幅設定(トリガー入力で単発出力)
設計のコツ
- C1は電解避け、積層セラミック/フィルムコンデンサ推奨
- Pin5に0.01µF必須(ノイズ耐性)
- 出力負荷は2kΩ以上、必要ならバッファー増設
- 高周波(>500kHz)ではCMOS版(TLC555, LMC555)検討
産業技術