[[Arduino勉強会]]
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2016/02/07からのアクセス回数 &counter;
** ディスクリート555の作成 [#h72018f0]
トラ技2016/01で紹介されたタイマーIC NE555をトランジスタで再現したディスクリート555を作ってみました。
&ref(disc-555_demo.png);
*** ディスクリート555の回路 [#s0d6ad79]
トラ技の図３からディスクリート555の回路を引用します。
&ref(fig-3.png);
ユニバーサル基板のパターンも図８より引用します。トランジスタの赤線はPNPの2SA1015で、
黒線がNPNの2SC1815です。
((抵抗の6.8Kと3.9Kは抵抗を組み合わせて作りました))
&ref(fig-8.png);
このパターンをいつものようにテクノペンで回路を書いて作成しました。
((赤の部分が抜けていました))
&ref(desc_555_ptrn.png);
** 動作確認 [#d270e0db]
ディスクリート555テをストをする前に、オリジナルのNE555を使ってLEDの点滅回路をブレッドボードで動かしました。
以下のサイトを参考にさせて頂きました。
- http://www.rlc.gr.jp/prototype/hashin/n555/n555.htm
抵抗とコンデンサーの値は、以下の様に設定しました。
-- RA: 1KΩ
-- RB: 10KΩ
-- C: 10μF
T1とT2の周期は、以下の様になります。（データシートのASTABLE OPERATION）
-- T1 = 0.693 (RA+RB)・C = 76m秒
-- T2 = 0.693 RB・C = 69m秒
*** ArduinoオシロスコープKti-Scopeを使ってNE555の波形をみる [#k4f3bfb0]
Arduinoオシロスコープ（Kit-Scope）専用のArduinoとして、ちっちゃいものくらぶYahoo店の600円の
[[Arduino Nano3.0 互換ボード>http://store.shopping.yahoo.co.jp/4nthlzmslmpee67bz5wiz6r6wi/nt68siwj9c.html]]
を使いました。
&ref(NE555-osc.png);
回路図の①（NE555の3番ピン）と③（NE555の6番ピン）の波形をKit-Scopeでみてみます。
T1の周期波、計算値の69m秒と一致しており、③のチャージと放電の繰り返しも上手く捉えています。
&ref(NE555-p1p3.png);
** ディスクリート555の波形をみる [#v3ed0d6c]
NE555で発振回路の動作が確認できましたので、ディスクリート555の波形をみてみましょう。
機器の接続は、以下の様にしました。
&ref(DES555-osc.png);
回路図の①（NE555の3番ピン）と③（NE555の6番ピン）の波形をトラ技図１０から引用します。
&ref(fig-10.png);
回路図の①（NE555の3番ピン）と②（NE555の7番ピン）のディスクリート555の観測波形を以下に示します。
&ref(DES555-p1p2.png);
回路図の①（NE555の3番ピン）と③（NE555の6番ピン）のディスクリート555の観測波形を以下に示します。
&ref(DES555-p1p3.png);
*** 回路内部の波形 [#c323f579]
ディスクリート555を作ったのは、1チップの回路をトランジスタで組み立てる興味と、
回路内部の信号をオシロスコープで観察してみたいという思いからです。
今ならSPICEを使えば、波形は調べられるのでしょうが、計算値と実際に組んだ回路では一致しないこともあります。
まずは上部コンパレータ部の③から⑦までの波形プロットしたトラ技の図１１を引用します。
&ref(fig-11.png);
この回路のキモは、抵抗R7とR8+R9でVCCの2/3に分圧した点（図３の赤丸）から２\(V_{BE}\)下がった
⑥の電圧が一定となり、③のチャージが進む区間Aの終わりでTr5に電流が流れ始め④の電圧が下がって
いる様子がはっきり見て取れます。この結果Tr6を経由した電流(c)がTr16をオンにします⑦。
これをディスクリート555でみてみましょう。
赤線で③（NE555の6番ピン）を一緒に表示して位置関係が分かるようにしました。
④の波形は、以下の様になります。区間Aの終わりで下がります。
&ref(DES555-p1p4.png);
これとは対照的⑤の波形はTr8を流れる電流が減少するため、上昇します。
&ref(DES555-p1p5.png);
確認のため、電圧が一定であるはずの⑥をプロットします。
&ref(DES555-p1p6.png);
Tr16に流れる電流がフリップフロップのリセットとして機能します。
⑦を見ると④の下降に合わせて電圧が上昇しています。
&ref(DES555-p1p7.png);
*** 下部コンパレータ部 [#i68481fc]
下部のコンパレータは、(R7+R8)とR9で分圧されたVCCの1/3点（1.1V）であり、Tr12のエミッタ
電圧は２\(V_{BE}\)上がった2.3Vを保ちます。
⑧の波形は、以下の様に一定になっています。
&ref(DES555-p1p8.png);
これに対して⑨（ノイズが多い）は、区間Aの終わりで下がり、区間Bの終わりで上がるパターンを示します。
&ref(DES555-p1p9.png);
*** フリップフロップと出力部 [#kee29b39]
フリップフロップと出力部の波形をプロットしたトラ技の図１３を引用します。
&ref(fig-13.png);
フリップフロップのコアはTr16とTr17であり、⑩と⑪の観測波形を表示してみます。
区間Aの終わりでHighからLowに変わっています。
&ref(DES555-p1p10.png);
これに対して⑪の波形は、区間AではLow、区間BでHighに変化しています。
&ref(DES555-p1p11.png);
図１３の下部に区間A、B、区間C、Dの4つのタイミングに分けて、状態を整理してみます。
| 機能 | トランジスタ | 波形 | A | B | C | D | Reset=L | 備考 |h
| リセット | Tr6 | ④ | OFF | ON | OFF | OFF | OFF | 流れると電圧が下がる |
| セット | Tr15 | ⑨ | OFF | OFF | OFF | ON | ON | 区間Aのレベルは、0.6Vを超えない |
| フリップフロップ | Tr16 | ⑦ | OFF | ON | ON | OFF | OFF | |
| フリップフロップ | Tr17 | ⑩ | ON | OFF | OFF | ON | OFF | |
| 出力 | Tr20 | ⑪ | OFF | ON | ON | OFF | ON | |
| 出力 | Tr24 | ⑬ | OFF | ON | ON | OFF | ON | |
| 放電 | Tr14 | ⑪ | OFF | ON | ON | OFF | ON | |
| 555の出力 | | | H | L | L | H | L | |
** コメント [#ce549db2]
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