タイマーIC「555」の動作解説（１）～基本動作～-電気系ものづくりブログ

タイマーIC「555」を用いると、ワンショット回路や無安定マルチバイブレータなどを簡単に構成できます。基本的に、データシートの参考回路をそのまま組めば動きます。

今回は、そんなタイマーIC「555」がどのように動作しているのか、深掘りしてみたいと思います。

タイマーIC「555」の内部等価回路

データシートには、内部等価回路が掲載されています。少しわかりやすく書き直すと、こうなります。

（余談：CMOS版の555のデータシートを元に書きました。バイポーラ版は放電スイッチがFETではなくトランジスタのはずです。あまり動きに差はないと思いますが...）

上記の内部等価回路を踏まえて、基本的な動きをみていきます。

まず、内部の3つの抵抗によって、電源電圧が分圧されています。そのため、a点は電源電圧の2/3、b点は電源電圧の1/3となっています。

コンパレータAはThreshold(6番ピン)とa点（電源電圧の2/3）の電圧を比較し、Thresholdの方が大きければコンパレータAの出力を"1"、小さければ"0"にします。

コンパレータBはb点（電源電圧の1/3）とTrigger(2番ピン)の電圧を比較し、b点の方が大きければコンパレータBの出力を"1"、小さければ"0"にします。

ここまでを図にまとめると、こうなります。

コンパレータの出力は、RS-FFに入力されます。RS-FFの真理値表は

なので、RS-FFのS=1となるとQが0に切替わり、R=1となるとQが1に切替わります。

そのため、Q=1のとき、output(3番ピン)=0、内部の放電用FETがONとなります。Q=0のときは、output(3番ピン)=1、内部の放電用FETがOFFとなります。

まとめると、

となります。これが、タイマーIC「555」の基本的な動作です。

（注）：条件成立のときに、出力がこのようになる。ではなく、条件成立で出力がこのように切り替わり、フリップフロップによってその状態が保持されることに注意！

あまり出番の少ない？555のコントロール端子ですが、この端子を使うと何が変わるのか？を考えていきます。

コントロール端子は内部等価回路のa点とつながっています。なので、コントロール端子に電圧を加えると、その電圧がa点の電圧となります。そして、その電圧をa-b間の抵抗とb-GND間の抵抗で分圧することになるので、b点の電圧はコントロール端子に加えた電圧の1/2になります。

ということで、コントロール端子に加える電圧によって、コンパレータAとコンパレータBのしきい値を外部からコントロールできます。なので、コントロール端子を使用した時の555の動作はこうなります。