マルツ　パーツまめ知識
タイマIC  555
◎555というIC
「555」は従来からあるタイマICで手軽に「発振回路」、「タイマ」などに用いられます。
電子工作においても、しばしば登場しますので、あらためて「555」について紹介します。
555は「NE555」がオリジナルですが、現在では各メーカーからCMOS版も含めてセカンド
ソース品が販売されています。
○CとRによるタイマの原理
コンデンサCに抵抗Rを通して充放電させると図1のような特性になります。
この時のコンデンサCの端子電圧Vcの充放電に要する時間はCとRの組み合わせで
決まります。
このような放電特性を利用したCRタイマの原理を図2に示します。
図2におけるスイッチSはVcの初期化と充電開始を行い、Sが閉じた状態でVcはゼロです。
この状態からSを開けば充電を開始（タイマスタート）し、
Vcの値をVsの63%電圧と比較します。
Vcの値が63%に達した時点でスイッチSを閉じてタイマ終了とすれば、タイマ時間TはCRの
掛け算で表わされます。
以上の動作はVcの値を63%としましたが、この値は任意でも良く、例えばVcの値をVsの2/3
とすれば、
○555のブロック図
図3にブロック図とピン配置を示します。
CompAとCompBはコンパレータ（比較器）でそれぞれの端子（プラスとマイナス）の
電圧比較を行い、その結果により出力が「H」または「L」になります。
基準となる電圧(Vref)は抵抗3本による電圧分割で、3本の抵抗値は同じ値です。
したがって、CompAはVccの2/3、CompBはVccの1/3です。
Flip Flop(以下、FFと略す）はコンパレータ出力を入力とした「RS-Flip Flop」で、出力「/Q」で
トランジスタを介して充放電を制御します。
CompAはマイナス端子が基準電圧入力ですから、
TH ＞ VrefA で出力「H」
CompBはプラス端子が基準電圧入力なので、
TRG ＜ VrefB で出力「H」
RS-FFの論理は表1のように推定されます。
表1  555のRS-FF真理値表（推定）
S R Q /Q
H L H L
L H L H
○555のタイマ接続
図4にタイマ時の接続を示します。
電源ON後の初期状態では/Qは「H」で、これによりトランジスタがONになりDISおよびTH
は「L」です。
TRG端子を「L」にすると　TRG ＜ VrefB の条件になりますので、CompB出力は「H」になり、
これによりFF出力の/Qが「L」となり、トランジスタもOFFしますので充電が開始されます。
充電によりコンデンサの端子電圧(DIS,TH)が上昇していくと TH ＞ VrefA の条件で今度は
CompA出力が「H」となって、/Qは「H」に戻り、タイマストップとなります。
このようにしてタイマ出力OUTが変化し、その時間は前述のように T = CR×1.1 です。
この時の回路を図5に示します。
電源ON後はリセット状態で、スタートスイッチを押すことによりタイマが起動し、約11秒間
LEDが点灯します。
○発振回路の接続
発振回路の場合は図6のようにコンデンサCの端子電圧をTHおよびTRGに接続します。
この場合、CompAとCompBは基準となる電圧(VrefA,VrefB)が異なりますから、それぞれの
コンパレータ出力は図6のタイミングになります。
つまり、CompAは放電開始、CompBは充電開始を制御しています。
これにより充放電を繰り返しますので、これが発振です。
発振モードの基本接続と、この時の発振周波数を図7に示します。
○タイマと発振の応用例
タイマおよび発振を応用した「3分タイマ」を紹介します。
図8にブロック図、図9に回路を示します。
IC1が3分タイマ部で図の定数でタイマ時間は約170秒です。
抵抗およびコンデンサには誤差がありますから、正確な180秒（3分）にしたい場合は
R1を固定抵抗と半固定ボリュームで調整します。
電源ONで「3分タイマ」を起動し、タイマ中のIC1出力は「L」です。
この出力をトランジスタを介してIC2のリセット端子に接続します。
これにより、タイマ中、IC2はリセット状態で、タイマ終了後にリセットが解除されて、ブザーを
鳴らします。
ここでは用いたブザーが「他励振式圧電サウンダですので、必要な周波数（約4KHz)で駆動
させます。
555はタイマが1個入りですが、2個入りを用いれば図9のような回路を組む場合、便利です。
以上のように基本動作である「タイマモード」および「発振モード」について説明しました。
この他の応用もありますので、詳細は555のデータシートを参照願います。
表1  主な555
型番 　 メーカー パッケージ 主な仕様、特徴 　 　
LMC555CN-N NS DIP8 CMOS 　 　 　
NE555P(L) TI DIP8 動作電圧4.5V〜16V 　 　
NE556N 　 TI DIP14 2回路 　 　 　
UPD5556C ルネサス DIP14 2回路、CMOS、動作電圧3V〜16V
SE555P 　 TI DIP8 動作温度範囲-55℃〜125℃  　
◎555を作ってみる
○内部の波形を確認する
前述（図3)のブロック図のように555の内部構成は以下のようになっています。
・コンパレータ　2個
・RS-FF
・インバータ
・トランジスタ
・抵抗分割による基準電圧
タイマおよび発振回路の動作原理は前述のようになりますが、各ブロックの波形確認を
目的として、市販のオペアンプ（コンパレータ）、ロジックIC等を利用して製作しましたので
紹介します。
○回路その1
図12に「回路その１」を示します。
コンパレータはオリジナルの555では「正論理出力」と思われます。
図10のRS-FFはNAND-ICの74HC00で構成し、この場合の真理値表を表3に示します。
表3  図10のRS-FF真理値表
S R Q /Q
L L 不定 　
L H H L
H L L H
H H 記憶 　
このままですとRS-FFの入力が負論理ですので、これを正論理入力にして論理合わせ
したものを図11に示します。
表4  図11のRS-FF真理値表
S R Q /Q
H H 不定 　
H L H L
L H L H
L L 記憶 　
ICが「オペアンプ」、「NOT-IC」、「NAND-IC」の3個が必要ですが、ブレッドボードにて製作し、
確認した波形を波形1に示します。
「発振モード」での各部の波形で、各基準電圧のポイントでRS-FFをセット/リセットしている
様子が分かります。
なお、用いたオペアンプは「LMC6482」です。
○回路その2
回路その1ではブレッドボードにて確認しましたが、ユニバーサル基板にて製作した回路を
図13に示します。
回路その1では用いるICが3個でしたので、これを2個で実現したものが回路その2です。
コンパレータの論理をRS-FFの負論理入力に対応したもので、NOT-ICを削除しています。
（コンパレータの接続に注意）
○部品表（回路その2)
部品番号 部品名 　 　 型番 　 メーカー 数量
C1 ケミコン　47μF 　 　 　 　 1
C2,C3 セキセラ　0.1μF 　 　 　 　 2
IC1 オペアンプ 　 　 LMC6482AINNOPB NS 1
IC2 NAND IC 　 　 SN74HC00AN TI 1
Q1 トランジスタ 　 　 2SC1815Y 東芝 1
R1〜R3 カーボン抵抗 　 10K 　 　 3
R4,R5 カーボン抵抗 　 10K 　 　 2
R6 カーボン抵抗 　 2.2K 　 　 1
XIC1 ICソケット　板ばね8P 　 21208NE 　 Linkman 1
XIC2 ICソケット　板ばね14P 　 212014NE 　 Linkman 1
　 ユニバーサル基板 　 ICB88 　 サンハヤト 1
○動作確認
「回路その2」の波形および外観を以下に示します。
波形2のようにR端子およびS端子での波形遅れが若干あります。
この遅れは用いるオペアンプ（またはコンパレータ）の特性に左右され、波形2で用いたものは
オペアンプのLMC6482です。
ちなみにコンパレータIC(例えばLM393等）に替えると波形遅れが少なくなり、最高発振周波数
も高くなります。
ただし、コンパレータの場合、「同相入力」の制限があり、LMC6482のような「レール・ツーレール」
のほうが電源電圧を変えても使い勝手が良いと思います。