NE555

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In diesem Artikel soll die integrierte Schaltung NE555 (und seine Artgenossen) beschrieben werden und anhand von Grundschaltungen und praktischen Beispielen dieses praktische vielfältige IC näher gebracht werden.

Vorgeschichte

Der NE555 wurde von der Firma Signetics (später Philips Semiconductors bzw. NXP) in den 1970er-Jahren als universeller Timerbaustein entwickelt. Das Design des Chips übernahm der Schweizer Hans R. Camenzind, der zuvor bereits PLLs und VCOs entwickelt hatte.

Dass dieser Timer, ganz wider der ursprünglichen Vermutung, ein Kassenschlager wurde, zeigte sich bereits ein Jahr nach der Markteinführung! Denn bereits nach nur einem Jahr hatten bereits acht andere Hersteller ebenfalls einen NE555 im Programm.

Derivate

Name Beschreibung
NE555 ursprüngliches IC von diversen Herstellern
NE556 zwei NE555 in einem Gehäuse, ebenfalls von diversen Herstellern
MC1455 Nachbau von Motorola bzw. ON Semiconductor
LM555 Nachbau von National Semi
KA555 Nachbau von Fairchild Semi
SN72555 Nachbau von Texas Instruments
TLC555 CMOS-Variante von Texas Instruments
TS555 CMOS-Variante von ST Microelectronics
LMC555 weitere CMOS-Variante von National Semi
ICM7555 CMOS-Variante von diversen Herstellern (z. B. Intersil, Philips, Maxim)
ICM7556 duale CMOS-Variante von diversen Herstellern

Technik des NE555

Interner Aufbau

Blockschaltbild des NE555

Der NE555 hat fünf Funktionsblöcke, die aus 23 Transistoren, 2 Dioden und 16 Widerständen bestehen. Die Zahlen in Klammern geben die Pinnummer im DIL8/SO8-Gehäuse an. Das Blockschaltbild wurde gegenüber den meisten Darstellungen in den Datenblättern leicht verändert: es gibt hier einen Q- und einen Q (Nicht-Q)-Ausgang, um eine verwirrende Doppelinvertierung zu vermeiden.

  • Spannungsteiler R1…R3, der die Eingangsspannung auf 1/3 und 2/3 der Versorgungsspannung teilt
  • zwei Komparatoren, deren Schaltschwellen bei 1/3 bzw. 2/3 der Versorgungsspannung liegen
  • ein RS-Flipflop mit zusätzlichem Reset, welches durch die beiden Komparatoren gesteuert wird
  • ein Gegentakt-Ausgang
    • kann beim bipolaren NE555 mit bis zu ±200 mA belastet werden
    • die CMOS-Versionen haben eine deutlich schwächere Ausgangsstufe mit +10/−100 mA
  • ein Open-Collector-Ausgang (Discharge) mit einem Transistor, der synchron zum Ausgang schaltet

Das RS-Flipflop hat drei Steuereingänge. Für den Fall, daß mehr als einer aktiv ist, gelten folgende Prioritäten:

  1. AR (Reset, höchste Priorität)
  2. S (Set)
  3. R (Reset, niedrigste Priorität)

Signale

Pin Name Beschreibung
1 GND Massepotential des ICs, 0 V
2 Trigger Setzen des Flipflops bei < 1/3 der Versorgungsspannung
3 Ausgang Gegentaktendstufe mit bis zu ±200 mA Ausgangsstrom
4 Reset Rücksetzen des Flipflops bei Low-Pegel
5 Control Voltage Möglichkeit, die Schaltschwellen zu verändern
6 Threshold Rücksetzen des Flipflops bei > 2/3 der Versorgungsspannung
7 Discharge Open-Collector-Ausgang, synchron zum (Gegentakt-)Ausgang
8 VCC Positive Versorgungsspannung (4,5…16 V bei bipolarem NE555)

Beispielschaltungen

Kippstufen

Monostabile Kippstufe

Elektronik-Kompendium: NE555 als monostabile Kippstufe / Retriggerbares Monoflop

Astabile Kippstufe

Mit dem NE555 lässt sich auch ein Rechteckgenerator mit einstellbarem Puls-Pausen-Verhältnis (→ PWM) bauen. Dazu einfach den Impulsdauer-bestimmenden Widerstand durch ein Poti ersetzen:
Elektronik-Kompendium: NE555 als astabile Kippstufe / astabiler Multivibrator, mit Berechnungsbeispielen

Signalgeneratoren

Rechteckgenerator

Siehe Abschnitt: Astabile Kippstufe

Dreiecksgenerator

Einen Dreiecks- oder Sägezahngenerator sollte man vernünftigerweise aus Operationsverstärkern aufbauen. Gründe sind hier genannt.

Schmitt-Trigger

Rob Paisley: LM555 Timer Used As A Voltage Comparator, LM555 and LM556 Timer Circuits

Ladungspumpen

Positiv (Spannungsverdopplung)

Elektronik-Kompendium: NE555 als Spannungsverdoppler

Negativ (Invertierung)

Elektronik-Kompendium: NE555 als Spannungsinvertierer

MOSFET-Treiber

Eine Anwendung ganz ohne Timer-Funktionalität verwendet dessen leistungsstarke Push-Pull-Ausgangsstufe als Gate-Treiber für Leistungs-MOSFETs. Typischerweise in Verbindung mit Mikrocontrollern. Durch einen Trick kann man auch die üblicherweise notwendige Spannungsverstärkung von 5 V auf 12 V mit erledigen lassen, da das Gros der Leistungs-MOSFETs hohe Gate-Spannungen möchte (= sind nicht als Logic-Level-MOSFETs spezifiziert).

Ohne wesentliche Spannungsverstärkung, invertierend, hochohmig

Das Eingangssignal wird an Pin 2 (IL) und 6 (IH) gegeben. Der Eingangsspannungshub sollte mindestens zwischen 1/3 und 2/3 der 555-Betriebsspannung liegen. Am Anschluß 5 lässt sich durch externe Widerstandsbeschaltung der Eingangsspannungshub modifizieren.

Mit Spannungsverstärkung, nichtinvertierend

Das TTL-Eingangssignal wird an Pin 4 (RESET) gegeben! Auch bei 3,3 V, 2,5 V und 1,8 V Spannungspegel. Pin 2 und 6 kommen an Masse. Laut Datenblatt hat RESET Vorrang vor IH und IL.

Datenblätter

Siehe auch

Weblinks

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