Oscillateur hystérétique 555 — Construction d'un multivibrateur RC classique

COMPOSANTS ET MATÉRIEL

• 1 × pile 9 V
• Connecteur de pile (Radio Shack catalogue # 270‑325)
• Mini pinces crocodiles (soudées au connecteur, Radio Shack catalogue # 270‑372)
• U1 – CI temporisateur 555 (Radio Shack catalogue # 276‑1723)
• D1 – LED rouge (Radio Shack catalogue # 276‑041 ou équivalent)
• D2 – LED verte (Radio Shack catalogue # 276‑022 ou équivalent)
• R1, R2 – résistances 1 kΩ, ¼ W
• R3 – résistance 10 Ω, ¼ W
• R4 – potentiomètre 10 kΩ, 15 tours (Radio Shack catalogue # 271‑343)
• C1 – condensateur 1 µF (Radio Shack catalogue # 272‑1434 ou équivalent)
• C2 – condensateur 100 µF (Radio Shack catalogue # 272‑1028 ou équivalent)

RÉFÉRENCES CROISÉES

• Lessons In Electric Circuits, Vol. 1, Ch. 16 – Calculs de tension et courant
• Lessons In Electric Circuits, Vol. 1, Ch. 16 – Résolution pour temps inconnu
• Lessons In Electric Circuits, Vol. 4, Ch. 10 – Multivibrateurs
• Lessons In Electric Circuits, Vol. 3, Ch. 8 – Rétroaction positive

OBJECTIFS D'APPRENTISSAGE

• Comprendre comment un trigger de Schmitt pilote un oscillateur RC simple.
• Appliquer les concepts de constante de temps RC pour contrôler la fréquence d'oscillation.
• Explorer l'une des plusieurs configurations de multivibrateur astable du timer 555.

SCHÉMA ÉLECTRIQUE

Le schéma suivant montre une disposition courante pour cet oscillateur. Une seconde représentation équivalente est également fournie ci-dessous.

Alternativement, le circuit peut être dessiné avec le 555 dans une configuration de brochage légèrement différente, comme illustré ci-dessous :

ILLUSTRATION

INSTRUCTIONS

C'est l'un des oscillateurs RC les plus fondamentaux que vous pouvez construire. Il est simple, hautement prévisible, et idéal pour démontrer les principes de base d'un multivibrateur piloté par trigger de Schmitt.

Caractéristiques clés :

• Fréquence de base : ≈0,7 Hz — chaque LED bascule une fois par seconde.
• Fréquence ajustable via le potentiomètre 10 kΩ (R4). Le tourner dans le sens anti-horaire augmente la fréquence, entrant éventuellement dans la gamme audible. Avec un condensateur de temporisation de 1 µF, la fréquence peut grimper à ~70 kHz, bien dans la bande ultrasonique.
• Les LED fournissent une confirmation visuelle de la sortie carrée. La forme d'onde est légèrement asymétrique car les transistors de sortie du 555 ne peuvent pas osciller pleinement jusqu'aux rails d'alimentation. L'utilisation d'un 555 CMOS (ex: TLC555, Radio Shack # 276‑1718) produit une onde carrée à cycle de travail près de 50 %.
• R3 protège le 555 de la surchauffe lorsque le condensateur court-circuite la portion AC de la sortie vers la masse avec une pile 9 V fraîche. Omettre R3 peut causer une chaleur excessive ; testez cela seulement brièvement et avec prudence.

Pour vérifier le balayage de fréquence, connectez un haut-parleur piézoélectrique ou le Détecteur Audio de Lessons In Electric Circuits, Vol. VI, Ch. 3, Sec. 12. En tournant le potentiomètre, vous entendrez la tonalité monter en temps réel.

Note de sécurité : évitez de faire circuler de grands courants dans les pattes des LED ; la limite de courant interne du 555 protège le circuit mais un courant excessif endommagera les LED.

THÉORIE DE FONCTIONNEMENT

Dans cette configuration, le 555 agit comme un oscillateur hystérétique — un type d'oscillateur de relaxation qui alterne entre deux états stables. La fréquence est déterminée par le réseau RC sur les broches 6 et 2, et la formule est :

f = 0,7 / (R × C)

Puisque les seuils de seuil et de déclenchement du 555 se décalent avec la tension d'alimentation, la fréquence de l'oscillateur reste relativement stable sur une gamme de tensions, à condition que la limitation de l'oscillation rail-à-rail soit prise en compte. L'asymétrie de l'onde carrée provient de l'oscillation de sortie non idéale, mais le temporel reste gouverné uniquement par le couple RC.

Les figures ci-dessous illustrent les courbes de charge et décharge, l'impulsion initiale longue, et l'onde carrée asymétrique résultante.

Essayez notre circuit 555 Timer Astable dans notre section Outils.