555 히스테레시스 발진기: 클래식 RC 멀티바이브레이터 제작

부품 및 재료

• 9V 배터리 1개
• 배터리 클립 (Radio Shack 카탈로그 # 270-325)
• 미니 훅 클립 (배터리 클립에 납땜, Radio Shack 카탈로그 # 270-372)
• U1 – 555 타이머 IC (Radio Shack 카탈로그 # 276-1723)
• D1 – 적색 LED (Radio Shack 카탈로그 # 276-041 또는 동등품)
• D2 – 녹색 LED (Radio Shack 카탈로그 # 276-022 또는 동등품)
• R1, R2 – 1kΩ, ¼W 저항
• R3 – 10Ω, ¼W 저항
• R4 – 10kΩ, 15턴 포텐셔미터 (Radio Shack 카탈로그 # 271-343)
• C1 – 1µF 커패시터 (Radio Shack 카탈로그 # 272-1434 또는 동등품)
• C2 – 100µF 커패시터 (Radio Shack 카탈로그 # 272-1028 또는 동등품)

 

참조

• Lessons In Electric Circuits, Vol. 1, Ch. 16 – Voltage and Current Calculations
• Lessons In Electric Circuits, Vol. 1, Ch. 16 – Solving for Unknown Time
• Lessons In Electric Circuits, Vol. 4, Ch. 10 – Multivibrators
• Lessons In Electric Circuits, Vol. 3, Ch. 8 – Positive Feedback

 

학습 목표

• 슈미트 트리거가 단순 RC 발진기를 구동하는 방식 이해
• RC 시정수 개념을 발진 주파수 제어에 적용
• 555 타이머 비안정 멀티바이브레이터 구성 중 하나 탐구

 

회로도

다음 회로도는 이 발진기의 일반적인 레이아웃 중 하나를 보여줍니다. 두 번째 동등 표현도 아래에 제공됩니다.

 

 

 또는 회로를 555의 약간 다른 핀 구성으로 그릴 수도 있습니다:

 

 

삽화

 

 

지침

이것은 만들 수 있는 가장 기본적인 RC 발진기 중 하나입니다. 단순하고, 예측 가능하며, 슈미트 트리거 구동 멀티바이브레이터의 핵심 원리를 시연하기에 이상적입니다.

주요 특징:

• 기본 주파수: ≈0.7Hz – 각 LED가 초당 한 번 토글
• 10kΩ 포텐셔미터(R4)로 주파수 조절 가능. 시계 반대 방향으로 돌리면 주파수 상승, 결국 가청 범위 진입. 1µF 타이밍 커패시터로 ~70kHz까지 상승 가능, 초음파 대역까지.
• LED가 구형파 출력의 시각적 확인 제공. 555 출력 트랜지스터가 레일까지 완전히 스윙하지 못해 파형이 약간 비대칭. CMOS 555(예: TLC555, Radio Shack #276-1718) 사용 시 근 50% 듀티 사이클 구형파 얻음.
• R3는 새 9V 배터리에서 커패시터가 출력의 AC 부분을 접지로 단락시킬 때 555 과열 방지. R3 생략 시 과열 발생 가능; 매우 짧게, 주의하며 테스트.

주파수 스윕 검증을 위해 피에조 스피커나 Lessons In Electric Circuits, Vol. VI, Ch. 3, Sec. 12의 오디오 디텍터 연결. 포텐셔미터 돌릴 때 실시간으로 피치 상승 청취.

안전 주의: LED 리드를 통해 큰 전류 흐르지 않게 하세요. 555 내부 전류 제한이 회로 보호하지만 과전류는 LED 손상.

 

동작 이론

이 구성에서 555는 히스테레시스 발진기(릴랙세이션 발진기 유형)로 동작하며 두 안정 상태 사이를 번갈아 가며 진동합니다. 주파수는 핀 6과 2의 RC 네트워크에 의해 결정되며 공식은:

f = 0.7 / (R × C)

555의 임계값과 트리거 임계값이 공급 전압에 따라 이동하므로, 출력 레일-투-레일 제한을 고려하면 발진기 주파수는 전압 범위에서 상대적으로 안정적입니다. 구형파 비대칭은 비이상적 출력 스윙에서 기인하지만 타이밍은 RC 쌍에 의해서만 지배됩니다.

아래 그림들은 충전/방전 곡선, 초기 긴 펄스, 결과 비대칭 구형파를 보여줍니다.

 

 

도구 섹션의 555 타이머 비안정 회로 사용해보기.