定番タイマーIC「NE555」のはなし：注目デバイスで組み込み開発をアップグレード（8）（1/2 ページ）

注目デバイスの活用で組み込み開発の幅を広げることが狙いの本連載。第8回は、定番タイマーICである「NE555」について紹介する。

[今岡通博，MONOist]

図1　タイマーIC「NE555」の製品化当初の外観［クリックで拡大］ 出所：Wikipediaより、de:User:Stefan506, CC BY-SA 3.0 <http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/>, ウィキメディア・コモンズ経由で

　図1は「NE555」が製品化された当初のパッケージです。NE555は、いわずと知れた定番タイマーICです。製品化されてもう50年以上たちますがいまだに使われ続けています。この写真は初代製品のものです。Wikipediaから拝借しました。わずか20個ほどのトランジスタの集積回路です。

　数千万個のトランジスタを用いた最新のCPUは数年程度の製品寿命しかないこともあります。NE555は何が功を奏してロングセラーICとしてあり続けられるのか。電子技術者であれば誰でもこのようなICを設計してみたいと思うはずでしょう。今回はその卓越したNE555の設計思想などを垣間見るきっかけにしていただければと思います。

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真空管テレビが当たり前だった時代に登場したIC

　筆者が初めてこのデバイスを知ったのは小学生のころです。いわゆるラジオ少年だった筆者は、当時のNHK第2（教育）で放映されていた「みんなの科学」の、確か木曜日の電子工作系番組でNE555を知りました。1970年代前半だったと思います。後でお話ししますが、NE555が初めて製品化されたのが1971年ですので、当時としては新進気鋭のデバイスだったはずです。「みんなの科学」は子供向けの番組なのですがこのデバイスを番組で紹介したのは当時としてはとても先進的な試みだったと思います。それ以来、筆者はNE555の大ファンになりました。

　当時の時代背景としては、まだテレビの回路の大部分には真空管が用いられており、電源を入れて画面が出てくるまでしばらく時間がかかったものでした。ちょうど真空管からトランジスタの移行期で、全てトランジスタで作られた電化製品は「ソリッドステート」というキャッチコピーで店頭に並んでいたものでした。そんな折に出てきた、トランジスタを超えるICですから、この番組を見た少年にとってNE555はとても未来的でまぶしく映ったにちがいありません。

　先述したWikipediaでは以下のような記述があります。

このICは1971年にハンス・R・カーメンツンドによってシグネティクスとの契約の下で設計された。シグネティクスは後にフィリップス・セミコンダクター（現在のNXPセミコンダクターズ）に買収された。

　その後、NE555はさまざまな半導体メーカーで製造されます。それで超ロングセラーで最も成功した半導体デバイスの一つとなりました。設計者のカーメンツンド氏について少し話しておきますと、とても頑張り屋さんで午前中は大学で教壇に立ち、仕事を掛け持ちしながら、夜は自らの博士号取得のために大学院に通っていたそうです。また、技師としての誇りが高く自分の設計したものにとてもこだわりを持っていたとか。

　NE555の設計に関してはおいおいお話しますが、3本の抵抗を直列にして使っているところがトリッキーかつ妙味といえるでしょう。CQ出版の「トランジスタ技術」の企画で、現地の女性レポーターがカーメンツンド氏にインタビューした動画を見ましたが、インタビュアーが技術者ではないのか、直列3本抵抗にかかわる逸話は聞けませんでした。もしカーメンツンド氏がご存命ならそのあたりをじっくり聞きたかったところです。

CMOS版のNE555

　初期の製品はバイポーラ型のトランジスタの組み合わせで回路が構成されていました。その後CMOS版が登場します。CMOS版の方が、バイポーラ版に比べ動作速度や消費電力の面で圧倒的に優れています。読者の方が新規のセットのために購入を検討しているのであれば、特別な事情がない限りCMOS版をお勧めします。

用途（モード）

両安定モード

　コンデンサーを接続しない使い方です。NE555はコンデンサーへの充電と放電の時間を利用してタイミング機能を提供するデバイスですが、このタイミング機能を一切使わないモードです。ただ単に後述のフリップフロップの機能を使うモードです。一度パルスが入力されると出力が0から1となりその状態がリセットされるまでずっと保持されます。

単安定モード

　このモードはパルスの入力があると出力が1となり一定時間後に出力が0に戻ります。いわゆるワンショットタイマーと呼ばれる使い方で、NE555の代表的な使われ方の一つです。

無安定モード（Astable mode）

　これはNE555が最もよく使われているモードです。NE555を発振器として使います。エルチカ（LEDの点滅）なども、このIC1個と抵抗2本とコンデンサー1個でできてしまいます。一定のタイミングインターバルを繰り返す動作ですね。可聴帯域より高い周波数も発振可能で、例えば赤外線LEDをリモコンの送信機として使う場合に38kHzのサブキャリアが必要なのですが、これらの発振器の用途として使われているようです。

　筆者が見た例では、Arduinoを赤外線リモコンとして使う場合にNE555が発振モジュールとして使われていました。Arduinoは21世紀になって登場したマイコンですが、NE555のような20世紀の技術と組み合わせて使われているのが面白いところですね。