タイマーIC「555」の動作解説（６）～PWM発振回路の発振周波数～

今回は、タイマーIC「555」の動作解説（５）～PWM発振回路～で紹介したタイマーIC「555」によるPWM発振回路の発振周波数について、もう少し詳しく考えてみます。

「タイマーIC「555」の動作解説（５）～PWM発振回路～」では、

この回路のコンデンサの充放電はダイオードを介して行われます。そのため、ダイオードの順方向電圧を差し引いた電圧で充放電されることになるので、周期は「無安定動作」の式と比較して伸びます。

また、周期が伸びる具合は、「電源電圧とダイオードの順方向電圧の比率」によって決まるので、発振周波数は電源電圧依存性を持つことになります。電源電圧が小さいほど、相対的にダイオードの順方向電圧の影響が大きくなるので、周期が長くなります。

と書きましたが、「じゃあ、実際どのくらいの周波数になるの？」という部分について、考えていきます。

（計算フォームはこちら　→　タイマーIC「555」各動作の周期、周波数の算出）

ダイオードを介した時の充電時間の計算

コンデンサの充電時間（＝出力Hとなる時間）を考えます。

0→2/3Eまで充電する時間

0→1/3Eまで充電する時間

1/3E→2/3Eまで充電する時間

1/3E→2/3Eまで充電する時間（=Ton）は、

となります。

ダイオードを介した時の放電時間の計算

続いて、コンデンサの放電時間（＝出力Lとなる時間）を考えます。

2/3E→1/3Eまで放電する時間

555によるPWM回路の発振周波数

上記TonとToffより、周期Tは

となります。このように、式からも、可変抵抗VRのポジションによらず（dutyによらず）周期Tは一定となることが示されました。発振周波数はこの周期Tの逆数です。

具体的な数値で計算してみる

最後に、具体的な例を用いて、周波数を算出してみます。

（例1）E=5V、VF=0.6V、Rd=1kΩ、VR=100kΩ、C=1000pFとしたとき、555によるPWM回路の発振周波数は..?

（例2）例1と同じ部品を用いて、電源電圧E=12Vとしたときの周波数は...?

と計算できます。（数値の丸め方が雑なので、ちゃんと計算するとちょっと値が違うかも...まぁ誤差ってことで。）

計算結果より、電源電圧が高いと発振周波数が高くなることが示されました。また、具体的な値を算出することができました。