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 Article tiré de la revue Electronique Pratique Juin 1987- Page 119. Auteur : Christophe PICHON.

Sommaire :

Le 555 en chair et en os
Critique du montage
Caractéristiques électriques

     Cette petite bête de quelques francs permet de faire des monts et merveilles dans le domaine multivibrateur - monostable.
     Dans un premier temps, nous allons la décortiquer pour appréhender son fonctionnement, puis nous passerons en revue ses caractéristiques électriques en finissant par la présentation de son cousin: le 556.
 

  1)  Le 555 en chair et en os :

    Nous allons recréer son anatomie en prenant le cas où il est monté en oscillateur astable.
    En électronique, il est souvent nécessaire, particulièrement en logique, d'avoir recours à des signaux possédant des fronts raides. Il existe un élément capable de les fournir : une bascule RS  en figure 1.

Figure 1 : Bascule RS

    Cette bascule devra voir ses deux entrées pilotées par des éléments qui devront donner une logique 0 - 1 avec une tension et un courant débitable ne perturbant pas les circuits en amont. On aura alors recours à deux ampli opérationnels, qui présentent l'avantage de n'absorber aucune énergie en entrée (impédance de l'ordre de quelques mégohms) et qui possèdent une faible impédance de sortie (de l'ordre de l'ohm).
    On rappelle brièvement le fonctionnement de l'AOP monté en comparateur (figure 2). Ce dernier, si la tension E- est supérieure à E+, donnera une tension nulle en sortie, d'où un 0 logique sur le pèse-signaux. Si par contre E+ est supérieure à E-, de l'ordre du mV, cette différence sera multipliée par le gain AV, de l'AOP en boucle ouverte (infini théoriquement).

Figure 2 : AOP en comparateur

    En pratique, ceci ne veut rien dire car il est évident que ce dernier ne pourrait donner une tension de sortie supérieure à la tension d'alimentation. On obtiendra alors un 1 logique.
    En amont de ces AOP sera monté un pont RC. On donne les deux courbes caractéristiques de ce circuit en figure 3.

Figure 3 : Montage d'un pont RC.

    Dès que U aux bornes de C atteindra un seuil déterminé, donné par une tension de référence, il y aura basculement du comparateur H qui validera l'entrée Set de la bascule (sa sortie passera à 1). On déchargera ensuite le condensateur à travers une résistance (figure 4).

Figure 4 : Décharge à travers R.

    Lors de la décharge, lorsque la tension atteindra un second seuil déterminé par une autre référence, le second AOP validera l'entrée Reset de la bascule. Sa sortie passera alors à 0. Ces deux références seront données par un pont de trois résistances montées en série entre le + de l'alimentation et la masse (figure 5).

Figure 5 : Etablissement de références.

    Ces résistances ont des valeurs très précises de 5 kohms au 1/1000 près !   Les références seront 1/3 et 2/3 de U alimentation. On obtient alors le schéma de la figure 6.

Figure 6 : Structure.

    On utilisera, pour court-circuiter le condensateur, un transistor en commutation (il sera alors assimilable à un interrupteur) (figure 7). Sur sa droite de charge se situent aux extrêmes les deux points de fonctionnement :
   - 1er cas : VCE = VCC,  IC = 0. Le transistor est bloqué.
   - 2ème cas: VCE = 0, IC n'est plus nul. Le transistor est saturé.

Figure 7 : Transistor de commutation

    La base de ce dernier sera commandée par la sortie de la bascule J-K. Celle-ci, pour finir, pilotera une interface du type buffer inverseur qui, par sa constitution même, permettra de fournir ou d'absorber un courant de 200 mA.

On obtient en figure 8 le schéma complet de l'oscillateur astable.
 

Figure 8 : Schéma de l'oscillateur astable.

Quelques notes techniques :

   On pourra, si l'on n'utilise pas le point « control voltage » (accès au point 2/3 de VCC), le relier à la masse par une capacité antiparasite de 10 nF. On reliera aussi 1a borne 4 de remise à zéro (RAZ) au point + de l'alimentation afin de la neutraliser. Dans le cas où cette borne est à la masse, la sortie 3 reste au niveau logique 0.
   On peut résumer le fonctionnement à l'aide du synoptique de la figure 9. Le cycle se reproduira alors indéfiniment. On obtiendra effectivement un multivibrateur astable.

Figure 9 : Synoptique.

Période-calcul des valeurs (fig.10) :

   - Charge du condensateur : elle s'effectue à travers Ra + Rb. La sortie sera haute pendant
T1 = 0,693 (Ra + Rb).C  c'est-à-dire le temps pour que la tension aux bornes de la capacité passe de 1/3 à 2/3 de Vcc.
   - Décharge du condensateur : elle s'effectue à travers Rb. La sortie sera basse pendant
T2 =  0,693 Rb C

     Les deux expressions réunies nous donnent la période de l'oscillateur.
     Soit T = 0,693 (Ra + 2Rb) C.
    
    On remarquera que les créneaux de sortie sont opposés par rapport à la sortie de Q, ceci étant dû à l'inverseur.

2) Critique du montage :

    On peut obtenir une stabilité en fréquence très satisfaisante :

  - Grâce au pont diviseur interne. En effet, les valeurs de références seront constantes car même si les résistances changent avec la température, elles varieront toutes les trois dans les mêmes proportions, car elles sont dans le même boîtier, donc toutes à la même température.

  - D'autre part, pour conserver la précision, il faudra utiliser à l'extérieur un condensateur ayant de faibles pertes diélectriques, du type céramique, car en effet, lorsqu'une capacité travaille à fréquence élevée, elle s'échauffe.

  - Il faudra aussi choisir des résistances assez précises et monter l’ensemble près du CI, de manière à éviter les fluctuations de température entre les deux parties.

  - De plus, l’interface buffer inclus dans le CI permet de fournir un courant non négligeable de 0,2 A. Pour finir, si le CI est alimenté en 5 V, il sera compatible T.T.L.


3) Caractéristiques électriques :

Les valeurs physiques ainsi que le brochage, sont données en figure 11.

 * I sink = courant injecté & I source = courant extrait.
Notes :
 1) Lorsque la sortie est à l'état haut, le courant d'alimentation est inférieur de 1mA aux valeurs spécifiées ci-dessus.
 2) Ce paramètre est testé pour Vcc=5V et Vcc=15V.
 3) Ce paramètre détermine la valeur maximale de la résistance du réseau RC extérieur. Pour une alimentation de 15V, la valeur maximale est de 2 M ohms.
 4) Spécifié avec entrée de déclenchement niveau haut.

Figure 11 : Brochage du NE555 V et T.

   Quelques mots sur le 556 :

Le 556 est un circuit dual in line - 14 broches contenant deux 555 indépendants. II présente les mêmes caractéristiques électriques. Son brochage est donné en figure 12.

   


Figure 12  : Brochage NE556A.

 Article tiré de la revue Electronique Pratique Juin 1987- Page 119. Auteur : Christophe PICHON.