555 타이머 비안정 멀티바이브레이터: LED 데모 & 듀티 사이클 탐구

부품 및 재료

• 6V 배터리 2개
• 0.1µF 비극성 커패시터 (Radio Shack #272‑135)
• 555 타이머 IC (Radio Shack #276‑1723)
• LED 2개 (Radio Shack #276‑026 또는 동등품)
• 1MΩ 저항
• 100kΩ 저항
• 510Ω 저항 2개
• 헤드폰이 있는 오디오 검출기
• 오실로스코프 (권장되지만 필수는 아님)

오실로스코프는 파형 분석에 도움이 되지만, 없는 경우 오디오 검출기가 실용적인 대안입니다.

참조 자료

Lessons In Electric Circuits, Vol. 4, Chapter 10: "Multivibrators."

학습 목표

• 555 타이머를 비안정 멀티바이브레이터로 시연
• 듀티 사이클 설명 및 계산

회로도

회로도

지침

555 IC는 비안정 멀티바이브레이터로 기능할 수 있는 다재다능한 타이머입니다. 표시된 대로 커패시터와 두 저항과 짝을 이루면 자유롭게 진동하여 두 LED를 켜고 끄는 사각파 출력을 생성합니다.

회로는 커패시터를 번갈아 충전 및 방전시킴으로써 작동합니다. 임계값 핀의 전압이 V_CC의 2/3을 초과하면 555가 커패시터를 방전시킵니다. 트리거 핀의 전압이 V_CC의 1/3 미만으로 떨어지면 방전이 중지되어 커패시터 전압이 1/3과 2/3 V_CC 사이에서 톱니파 패턴으로 진동합니다.

충전 주기 동안 전류는 직렬 1MΩ 및 100kΩ 저항을 통해 흐르며, 긴 시간 상수를 생성합니다. 내부 트랜지스터에 의해 방전 핀이 낮게 풀리면, 커패시터는 100kΩ 저항만으로 방전되어 훨씬 짧은 시간 상수를 생성합니다. 결과적인 사각파는 "높음" 기간이 "낮음" 기간보다 길어 50%보다 큰 듀티 사이클을 가집니다.

555의 출력 핀은 커패시터가 충전되는 동안 높음(≈V_CC)이고, 방전되는 동안 낮음(≈0V)입니다. 이 교대 신호는 두 LED를 반대 위상으로 구동하므로, 하나의 LED가 다른 것보다 더 오래 켜져 있어 듀티 사이클을 반영합니다.

오디오 검출기나 오실로스코프를 사용하여 파형을 시각화하세요. 저항 및 커패시터 값을 변화시켜 주파수와 듀티 사이클의 변화를 관찰하세요.

관련 워크시트

• 타이머 회로 워크시트