Description :
Ce circuit créé en 1970 est toujours utilisé. Il comporte un réseau de trois résistances de précision R = 5,0 kΩ montées en diviseur de tension, deux comparateurs, une bascule RS, un amplificateur de sortie et un transistor à collecteur ouvert.
Il existe des versions doubles (NE556), quadruples (NE558) et CMOS (7555).
Broche 8 : +VCC (4,5V à 15 V). Broche 1 : Masse. Broche 5 : Contrôle. Cette broche permet de modifier les seuils de la bascule. À relier à la masse par un condensateur de 10 nF si elle n'est pas utilisée.
Fonctionnement général :
Si CLEAR (4) au niveau bas : La bascule est remise à zéro et le transistor de décharge est saturé et la sortie reste impérativement à un niveau bas. Aucune autre opération n'est possible.
Si TRIG (2) est inférieur à Vcc / 3 : La bascule est activée (SET) et la sortie est à un niveau haut, le transistor de décharge est bloqué.
Si THRES (6) est supérieur à 2.Vcc / 3 : La bascule est remise à zéro (RESET) et la sortie est à un niveau bas, le transistor de décharge est saturé.
Si THRES et TRIG sont respectivement inférieurs à 2.Vcc / 3 et supérieurs à Vcc / 3 : La bascule, la sortie et le transistor de décharge conservent leurs états précédents.
Fonctionnement en astable :
Le circuit est branché selon le schéma ci-dessus. Un condensateur C est chargé à travers deux résistances R1 et R2 (constante de temps (R1 + R2).C). Quand la tension aux bornes de C dépasse Vcc / 3, le comparateur C1 bascule et positionne la borne SB de la bascule. Quand la tension aux bornes de C dépasse 2.Vcc / 3, le comparateur C2 bascule à son tour et provoque le passage de la sortie de la bascule RS à l'état bas et la saturation du transistor de décharge. C se décharge à travers l'espace collecteur-émetteur du transistor et la résistance R2 (constante de temps pratiquement égale à R2.C). Quand la tension aux bornes de C atteint Vcc / 3, le comparateur C1 bascule ce qui provoque le passage de la sortie de la bascule RS à l'état haut et le blocage du transistor de décharge. Le circuit va osciller entre ces deux états et forme un montage astable.
Dans les deux cas (charge et décharge) les valeurs extrêmes de la tension aux bornes de C sont Vcc / 3 = U et 2.Vcc / 3 = 2.U; la durée de la charge est donc T1 = (R1 + R2).C.ln(2) et celle de la décharge est T2 = R2.C.ln(2).
La période de l'astable est T = T1 + T2.
Remarques :
* La période de l'astable ne dépend pas de Vcc. Elles est très stable si le coefficient de température de C est très petit. La fréquence maximale est de l'ordre de 300 kHz.
* Il n'est pas possible de prendre pour R2 une valeur trop faible afin de limiter la valeur du courant dans le transistor à une valeur acceptable.
* Il est possible de placer une diode en parallèle sur R2 (avec anode en 6) pour la court-circuiter pendant la charge. Les périodes T1 et T2 deviennent indépendantes.
Utilisation :
Les courbes correspondent au fonctionnement permanent : le fonctionnement à la mise sous tension avec le condensateur complètement déchargé n'est pas étudié.
Il est possible de modifier la valeur de R1. Les valeurs des périodes T1 et T2 sont affichées ainsi que la fréquence de l'astable.
Le bouton [Départ] permet de lancer le programme.
Exercice :
Écrire et intégrer l'équation de charge du condensateur. En déduire la valeur de T1. Écrire et intégrer l'équation de décharge du condensateur. En déduire la valeur de T2.
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En bleu : V3 (sortie) |
En bleu : V3 (sortie) |
En bleu : V3 (sortie) |
Contrôler sur les oscillogrammes que la tension aux bornes du condensateur C varie entre Vcc / 3 et 2Vcc / 3.