Le rapport cyclique d'un signal rectangulaire est le rapport entre la durée où le signal est haut et la durée totale d'une période du signal. Un signal carré vrai doit avoir un rapport cyclique de ½. Quand le rapport cyclique n'est pas 1/2, on parle de signal rectangulaire.
Rapport cyclique d'un NE555 monté en astable
Avec le montage classique d'un NE555 en astable la durée de charge du condensateur est T1 = (RA + RB).C1.Ln(2) et la période est T = (RA + 2.RB).C1.Ln(2).
Le rapport cyclique est donc τ = (RA + RB) / (RA + 2.RB) . Avec ce montage il est donc impossible d'obtenir un signal carré.
Rapport cyclique égal à 50 %
Un rapport cyclique de 50 % suppose que les durées de charge et de décharge du condensateur sont égales.
On peut y parvenir en prenant des résistances RA et RB de même valeur
et en shuntant la résistance RB par une diode. On ajoute également une diode en série avec RB pour que le circuit de décharge soit identique au circuit de charge.
Rapport cyclique ajustable
Le point milieu d'un potentiomètre
est relié à la broche 7.
Pendant la charge le condensateur C est
chargé à travers RA en série avec la partie R1 du potentiomètre RP et une diode. La durée T1 de cette charge est T1 = (RA + R1).C.Ln(2) + t. (t effet du à la diode)
Pendant la décharge le condensateur C se
décharge à travers la partie R2 du potentiomètre et une diode. La durée T2 de cette décharge est T2 = R2.C.Ln(2) + t.
La période d'oscillation est T = T1 + T2 = (RA + RP).C.Ln(2) + 2t. Elle ne dépend pas de la position du curseur du potentiomètre.
Le rapport cyclique est donc τ = (RA + R1) / (RA + RP). En pratique on peut le faire varier entre 10 % et 90 %.
Couplage d'un astable et d'un monostable
Le circuit proposé utilise deux NE555 (ou un NE556).
Le premier est monté en astable. On peut faire varier sa fréquence en faisant varier RA ou RB.
À sa sortie, on branche un circuit dérivateur formé par Cd et Rd. À chaque front du signal de sortie de l'astable, le circuit dérivateur produit un impulsion.
Les impulsions positives sont éliminées par une diode de signal et les impulsions négatives (générées par un front descendant de l'astable) sont appliquées sur l'entrée 2 du second circuit qui est monté en monostable.
Si l'amplitude de l'impulsion négative est suffisante pour amener le potentiel de la broche 2 en-dessous de Vcc / 3 cela bloque le transistor de décharge de C2 qui se charge.
La sortie du monostable (broche 3) passe à l'état haut. Quand la tension aux bornes de C2 atteint 2.Vcc / 3, la sortie de la bascule RS et la broche 3 passent à l'état bas et le transistor de décharge est saturé : C2 se décharge à travers son espace collecteur-émetteur. On retrouve l'état existant avant l'impulsion négative.
Pour un monostable
réalisé avec un NE555, la durée de l'impulsion de sortie est donnée par la relation T0 = R0.C2. Ln(3). Elle est réglable en prenant pour R0 une résistance ajustable.
La tension de sortie du monostable est donc un signal rectangulaire de période T1 et de rapport cyclique égal à T0 / T1.
Comme il faut que T0 < T1 on doit prendre pour C1 et C2 des valeurs voisines ainsi que pour (RA + 2.RB) et R0.
Bleu : Sortie de l'astable |
Bleu : Sortie de l'astable |
Données : RA = 3,9 kΩ . RB = 8 kΩ . R0 = 3 kΩ . C1 = C2 = 100 nF
Cd = 3,3 nF . Rd = 2,7 kΩ .
Condensateurs en bleu 10 nF.
Fréquence mesurée 720 Hz.