NE555

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NE555[Bearbeiten]

Einleitung[Bearbeiten]

In diesem Artikel soll der NE555 (und seine Artgenossen) beschrieben werden und anhand von Grundschaltungen und praktischen Beispielen dieser wunderbare vielfältige IC näher gebracht werden.

Vorgeschichte[Bearbeiten]

Der NE555 wurde von der Firma Signetics (später Philips Semi. 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[Bearbeiten]

Name Beschreibung
NE555 ursprünglicher IC von diversen Herstellern
NE556 zwei NE555 in einem Gehäuse, ebenfalls von diversen Herstellern
MC1455 Nachbau von Motorola bzw. On Semi
LM555 Nachbau von National Semi
KA555 Nachbau von Fairchild Semi
SN72555 Nachbau von Texas Instruments
TLC555 CMOS-Variante von Texas Instruments
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[Bearbeiten]

Interner Aufbau[Bearbeiten]

Blockschaltbild des NE555

Der NE555 hat fünf Funktionsblöcken, 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 ein Q und !Q Ausgang, um eine verwirrende Doppelinvetierung 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 +/-200mA belastet werden kann
    • die CMOS-Versionen haben eine deutlich schwächere Ausgangsstufe mit +10/-100mA
  • ein Transistor, der synchron zum Ausgang schaltet
  • das RS-FlipFlop hat drei Steuereingänge. Für den Fall, daß mehr als einer aktiv ist, gelten folgende Prioritäten
    • AR (Reset, höchste Priorität)
    • S (Set)
    • R (Reset, niedrigste Priorität)

Signale[Bearbeiten]

Pin Name Beschreibung
1 GND Masse des ICs, 0V
2 Trigger Setzen des Flipflops bei < 1/3 der Versorgungsspannung
3 Ausgang Gegentaktendstufe mit bis zu +/-200mA Ausgangsstrom
4 Reset Rücksetzen des FlipFlops bei LOW
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 Ausgang
8 Vcc Positive Versorgungsspannung

Beispielschaltungen[Bearbeiten]

Kippstufen[Bearbeiten]

Monostabile Kippstufe[Bearbeiten]

das-Elko.de: NE555 als monostabile Kippstufe / Retriggerbares Monoflop:

Astabile Kippstufe[Bearbeiten]

So lässt sich auch ein ein Rechteckgenerator mit einstellbarem Puls-Pausen-Verhältnis (PWM) bauen. Dazu einfach den Impulsdauer bestimmenden Widerstand durch ein Poti ersetzten:

das-Elko.de: NE555 als Astabiler Multivibrator, mit Berechnungsbeispielen

Signalgeneratoren[Bearbeiten]

Rechteckgenerator[Bearbeiten]

Siehe #Astabile_Kippstufe

Dreiecksgenerator[Bearbeiten]

Eine Dreiecksgenerator und Sägezahngenerator sollte man vernünftigerweise aus Operationsverstärkern aufbauen. Gründe sind hier genannt.

Schmitt-Trigger[Bearbeiten]

LM555 and LM556 Timer Circuits Schmitt-Trigger

Ladungspumpen[Bearbeiten]

Positiv (Spannungsverdopplung)[Bearbeiten]

NE555 als Spannungsverdoppler

Negativ (Invertierung)[Bearbeiten]

das-Elko.de: NE555 als Spannungsinvertierer

MOSFET-Treiber[Bearbeiten]

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[Bearbeiten]

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[Bearbeiten]

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[Bearbeiten]

Siehe auch[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]