NE555 - Free

NE555
Ici, on n’utilise pas le LM2907, on cherche une solution à base de NE555 monté en
monostable, afin d’obtenir le schéma principe suivant :
1 – Principe :
On constate que ce montage va, à partir d’un sinus à une certaine fréquence, nous délivrer une
tension continue qui est fonction de cette fréquence. En effet, pour une basse fréquence la
tension sera plus faible que pour une haute fréquence, on pourra donc afficher cette tension
qui dépend de la fréquence et par conséquent de la distance SONAR-cible sur un voltmètre.
La mise en forme consiste à adapter le sinus, pour pouvoir attaquer le monostable, qui dans
notre cas est un NE555, afin de s’assurer de son bon fonctionnement.
Rappelons le principe d’un monostable. Comme son nom l’indique il n’a qu’un seul état
stable. Sur un front descendant en entrée, le monostable quitte son état stable pendant tw, que
l’on peut définir via une résistance et un condensateur. On obtient en sortie du monostable un
signal de même fréquence que celui d’entrée mais de rapport cyclique différent.
Voici deux représentations des modifications dues au monostable pour deux fréquences
différentes.

On constate que plus la fréquence est haute plus le rapport cyclique est grand, et donc la
valeur moyenne, qui est définie par Vmoy = A * r, avec A : l’amplitude du signal de sortie, et
r : le rapport cyclique, est grande. On a donc bien réalisé un convertisseur fréquence tension.
On notera que la valeur moyenne est obtenue par filtrage passe bas, avec une fréquence de
coupure supérieure à f = 0Hz, c’est-à-dire une composante continue, et inférieure à la
fréquence minimum du signal d’entrée du convertisseur, qui est, dans notre cas, la fréquence
pour la distance la plus faible, soit 50cm qui correspond à 12 Hz.
2 – Paramétrage pour un NE555 :
En consultant la datasheet du NE555, nous pouvons obtenir les informations suivantes
relatives au fonctionnement en mode monostable :

Voici, un rappel grossier du fonctionnement du NE555. Considérons la sortie à l’état bas. Sur
un front descendant de l’entrée connectée à TRIG, la sortie passe à l’état 1 et le condensateur
C se charge à travers Ra jusqu’à atteindre la tension de l’entrée THRES. Si l’entrée TRIG est
remontée à l’état haut, à la fin de la charge de C, la sortie passe à l’état bas et le condensateur
se décharge.
La durée de l’état instable, qui correspond à l’état haut de la sortie et à la charge du
condensateur, est définie par tw = 1,1*Ra*C.
A partir de ces explications, on peut déterminer certaines contraintes qui nous assurerons le
bon fonctionnement du montage :
 le signal d’entrée doit être « remonté » avant que le condensateur ait fini sa
charge,
 le temps de charge doit également inférieur à la période du signal d’entrée, afin
d’empêcher le monostable de modifier la fréquence du signal
Déterminons les fréquences possibles du sinus et donc du carré d’entrée. La distance
SONAR-cible peut varier de 50cm à 25m, on en déduit les fréquences associées, via la
relation suivante établie précédemment :
3^10.4.2 .
0cf D
On a donc l’intervalle de fréquence suivant : [ 11,97 Hz ; 598 Hz ].
Voici la relation mathématique qui modélise les contraintes énoncées précédemment :
max,min,max,min, TinTintwtintin 
Avec tin,min et tin,max les durées de l’état bas du signal d’entrée :

Tin,min et Tin,max représente la période du signal d’entrée ; Tin,min correspondra à la
fréquence 600Hz et Tin,max à 11,97Hz.
Sachant :
max,min,max,min, TinTintwtintin 
.
On en déduit cela :
min,**1,1max, TinCRatwtin 
.
Prenons un exemple, pour le signal d’entrée à 12Hz, on a une période de 83,34ms, et
supposons que le circuit de mise en forme, préalable au monostable, définisse un rapport
cyclique de ¾, on obtient alors une durée de 62,5ms pour l’état haut et de 20,835ms pour
l’état bas.
Ainsi, pour le signal à 600Hz, on a une période de 1,67ms, un état haut de 1,25ms et un état
bas de 0,417ms.

On a donc tin,max=20,835ms et Tin,min=1,67ms, on constate que cela ne vérifie pas
l’inégalité représentant les contraintes :
min,**1,1max, TinCRatwtin 
On en déduit que cette inégalité entraîne une contrainte sur le rapport cyclique du signal qui
attaque le monostable. On suppose également, que les circuits de mise en forme définissent un
rapport cyclique constant. Comme
min,max, Tintin 
, cela entraîne que le rapport durée de
l’état bas sur la durée de la période du signal d’entrée, que nous appellerons Y, soit inférieur à
la période correspondant au 600Hz divisé par la période des 12Hz :
3^10*20
34,8367,1  ms
ms
Y
Attardons nous maintenant au moyen d’obtenir un tel rapport cyclique pour attaquer le
monostable.
3 – Mise en forme :
Nous avons à notre disposition un sinus qui oscille à la fréquence
f
qui contient
l’information distance et nous souhaitons le convertir en un signal possédant la forme suivante
et un rapport Y = 20*10^-3, pour entrer sur le monostable :
Dans un premier temps, nous utiliserons un AOP monté en comparateur pour réaliser cette
opération :