Description :
Ce circuit créé en 1970 est toujours utilisé.
Il comporte un réseau de trois résistances de précision R = 5,0 kW
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).
Fonctionnement général :
CLEAR (4) est à un 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.
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.
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.
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-contre. 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 extremes 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 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 relancer
le programme avec les conditions initiales.
En pressant un bouton de la souris,
on bloque l'animation qui reprend quand on relâche le bouton.
Exercice :
Ecrire et intégrer l'équation de charge du condensateur. En
déduire la valeur de T1. Ecrire et intégrer l'équation de décharge du condensateur.
En déduire la valeur de T2.