KWALIFIKACJA ELM5 - CZERWIEC 2019

PYTANIE NR 15.
Na rysunku przedstawiono układ scalony 555 połączony w układzie multiwibratora astabilnego. Ile wynosi okres generowanego sygnału?
Ilustracja przedstawia schemat elektryczny układu scalonego 555 w konfiguracji multiwibratora astabilnego.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
W astabilnym układzie 555 okres zależy od elementów RC i liczy się jako suma czasu stanu wysokiego i niskiego: T = 0,693·(R1+2R2)·C. Po podstawieniu wartości R1, R2 oraz C z rysunku otrzymuje się wynik w milisekundach, czyli 6,93 ms. Pozostałe odpowiedzi mają ten sam zapis liczbowy, ale błędny rząd wielkości jednostki.

Pełne wyjaśnienie:

W konfiguracji multiwibratora astabilnego z układem 555 kondensator C cyklicznie ładuje się i rozładowuje między progami komparatorów wewnętrznych (w typowym ujęciu: od ok. 1/3 do 2/3 napięcia zasilania). To powoduje przełączanie wyjścia i powstawanie przebiegu prostokątnego.

Dla klasycznego połączenia astabilnego 555 obowiązuje zależność na okres:

T = tH + tL = 0,693·(R1+R2)·C + 0,693·R2·C = 0,693·(R1+2R2)·C

W praktyce w zadaniach egzaminacyjnych należy:

  • rozpoznać, że to układ astabilny (generator),
  • odczytać z rysunku wartości R1, R2, C,
  • podstawić je do wzoru na okres T (nie tylko na jeden z czasów),
  • sprawdzić jednostki: Ω i F dają sekundy (bo Ω·F = s),
  • na końcu przeliczyć na żądaną jednostkę (często ms).

Odpowiedź "6,93 ms" jest spójna z typowymi wartościami elementów spotykanymi w generatorach na 555 (rzędu kiloohmów i nanofaradów/mikrofaradów) oraz z faktem, że wzór zawiera współczynnik 0,693 (≈ ln(2)).

Dlaczego pozostałe propozycje są błędne? "6,93 ns" i "6,93 ps" oznaczają ekstremalnie krótkie czasy, praktycznie nieosiągalne dla klasycznego 555 z typowymi RC w zastosowaniach dydaktycznych; taki wybór zwykle wynika z pomylenia przedrostków (m, µ, n, p). "6,93 µs" to błąd o czynnik 1000 względem milisekund, często powstający przy mechanicznym przestawieniu przecinka lub nieuważnym przeliczeniu jednostek pojemności (np. nF ↔ µF). Najpewniejsza metoda kontroli to policzenie rzędu wielkości: jeśli (R1+2R2) jest w kΩ, a C w nF, to T wyjdzie w ms.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
To konfiguracja układu 555, w której nie ma stabilnego stanu spoczynkowego: wyjście samo przełącza się cyklicznie, generując przebieg prostokątny. Okres zależy od rezystorów i kondensatora w obwodzie ładowania/rozładowania, dlatego mówi się o generatorze RC.
Najczęściej stosuje się wzór: T = 0,693·(R1+2R2)·C. Wynika on z tego, że kondensator ładuje się przez R1+R2, a rozładowuje przez R2, a przełączenia zachodzą między progami komparatorów. Po obliczeniu w sekundach przelicz wynik na ms/µs.
Współczynnik 0,693 to w przybliżeniu ln(2). Pojawia się przy obliczaniu czasu ładowania/rozładowania kondensatora w układzie RC, gdy napięcie zmienia się między dwoma stałymi progami (w 555 typowo 1/3 i 2/3 zasilania). To standardowy wynik analizy wykładniczej.
Okres T to czas jednego pełnego cyklu (sekundy, milisekundy), a częstotliwość f to liczba cykli na sekundę (herce). Są odwrotnościami: f = 1/T. Jeśli odpowiedzi są w ms, pytanie dotyczy okresu; jeśli w Hz/kHz, dotyczy częstotliwości.
Tak. W generatorze astabilnym 555 jeden cykl obejmuje czas stanu wysokiego tH oraz czas stanu niskiego tL. Błąd egzaminacyjny polega na policzeniu tylko jednego z nich. Poprawnie: T = tH + tL, a dopiero potem ewentualnie liczysz wypełnienie i częstotliwość.
Iloczyn Ω·F ma jednostkę sekundy, bo stała czasowa układu RC to τ = R·C. Dlatego po podstawieniu wartości rezystancji i pojemności otrzymujesz czas w sekundach, a następnie przeliczasz go na ms/µs/ns zależnie od potrzeb zadania.
Najczęściej przez automatyczne skojarzenia z "małymi czasami" oraz przez nieuważne przeliczenie przedrostków. 1 ms = 1000 µs. Pomaga kontrola rzędu wielkości: kΩ i nF zwykle dają ms, a Ω i pF mogą dawać ns. Zawsze sprawdzaj wykładnik 10.
Najprościej mierząc przebieg na wyjściu układu oscyloskopem lub miernikiem częstotliwości. Jeśli znasz T, możesz porównać z pomiarem albo przeliczyć na f = 1/T. W praktyce wynik może się różnić przez tolerancję R i C oraz wpływ obciążenia wyjścia.
Częsty błąd to użycie (R1+R2) zamiast (R1+2R2) dla okresu albo pominięcie faktu, że ładowanie i rozładowanie zachodzą innymi ścieżkami. Drugi błąd to zamiana R1 z R2 podczas odczytu z rysunku. Warto rozpisać osobno tH i tL.
Tak, bardzo wyraźnie. Okres jest wprost proporcjonalny do pojemności C, więc błąd pojemności (np. ±10% lub ±20%) przenosi się podobnie na T. Na egzaminie zwykle liczy się wynik z wartości nominalnych z rysunku, ale w praktyce pomiar może dać inną wartość.
info

Około 30% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. bardzo trudne

Według specjalistów z branży: "W astabilnym układzie 555 okres zależy od elementów RC i liczy się jako suma czasu stanu wysokiego i niskiego: T = 0,693·(R1+2R2)·C."

Źródła:

  • Texas Instruments, "NE555 Precision Timers" (datasheet), sekcja "Astable Operation" (wzory na tH, tL i T), URL: https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ne555.pdf - dostęp 2026-03-02
  • STMicroelectronics, "NE555 - Timer" (datasheet), opis pracy w trybie astabilnym i zależności czasów, URL: https://www.st.com/resource/en/datasheet/ne555.pdf - dostęp 2026-03-02
  • Wikipedia, hasło "555 timer IC" (sekcja dotycząca astable mode i wzoru na okres), URL: https://en.wikipedia.org/wiki/555_timer_IC - dostęp 2026-03-02

Materiały:

  • Karty katalogowe NE555/LM555 (sekcja: Astable Operation)
  • Noty aplikacyjne producentów dotyczące generatorów na 555
  • Podręczniki/opracowania z podstaw elektroniki analogowej i układów czasowych RC

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego