NE555
Inhaltsverzeichnis
NE555
Einleitung
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
Der NE555 wurde von der Firma Signetics (später Philips Semi. bzw. NXP) in den 70er Jahren des 20. Jahrhunderts (also vor rund 40 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 (nicht vollständig!)
- 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
- und viele mehr
Technik des NE555
Interner Aufbau
Der NE555 besteht aus fünf Funktionsblöcken, die mit 23 Transistoren, 2 Dioden und 16 Widerständen realisiert wurden.
- Spannungsteiler, der die Eingangsspannung auf 1/3 und 2/3 der Versorgungsspannung teilt
- zwei Komparatoren, die auf 1/3 bzw 2/3 der Versorgungsspannung (durch den Spannungsteiler) liegen und mit dem externen Trigger bzw. Threshold verbunden sind
- ein RS-Flipflop mit Reset, welches durch die beiden Komparatoren gesteuert wird
- ein Gegentakt-Ausgang hinter dem Flipflop, der beim ursprünglichem NE555 mit bis zu 200mA belastet werden kann
- ein Transistor, der synchron zum Ausgang schaltet
Pinbelegung
- GND: Masse des ICs
- Trigger: Setzen des Flipflops bei < 1/3 der Versorgungsspannung
- Ausgang: Gegentaktendstufe mit bis zu 200mA Ausgangsstrom
- Reset: Rücksetzen des ICs bei 'LOW'-Pegel
- Control Voltage: Möglichkeit, die Schaltschwellen zu verändern
- Threshold: Rücksetzen des Flipflops bei > 2/3 der Versorgungsspannung
- Discharge: Open-Collector-Ausgang, synchron zur Gegentaktendstufe
- Vcc: Positive Versorgungsspannung
Beispielschaltungen
Kippstufen
Monostabile Kippstufe
das-Elko.de: NE555 als monostabile Kippstufe / Retriggerbares Monoflop:
Astabile Kippstufe
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
Rechteckgenerator
Siehe #Astabile_Kippstufe
Dreiecksgenerator
Eine Dreiecksgenerator und Sägezahngenerator sollte man vernünftigerweise aus Operationsverstärkern aufbauen. Gründe sind hier genannt.
Schmitt-Trigger
LM555 and LM556 Timer Circuits Schmitt-Trigger
Ladungspumpen
Positiv (Spannungsverdopplung)
Negativ (Invertierung)
das-Elko.de: 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.