NE555

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 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	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

Interner Aufbau

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

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

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)

NE555 als Spannungsverdoppler

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.

Datenblätter

• TS555 (CMOS)
• NE555 (bipolar)
• NE556 (bipolar, zweifach in einem Gehäuse)

Siehe auch

• Monoflop
• Forumsbeitrag: NE555-Cartoon Signetics 1973

Weblinks

• das-Elko.de: Sehr gute Erklärung zum NE555 mit Bildern
• das-Elko.de Vergleich von CMOS- und Bipolarversion
• LM555 and LM556 Timer Circuits, viele Beispielschaltungen
• Wikipediaeintrag zum NE555
• 24 hour timer Digitale Alternative zum NE555 für lange und sehr lange Pulse (Minuten bis Stunden)
• EEVblog #555 – 555 Timer Kit, Nachbau der NE555 aus diskreten Transistoren