Der IC 555 (Timer-IC)
Eigenschaften des NE555
Betriebsspannung von 4,5V bis 16V
TTL-kompatibel
Ausgangsstrom bis max. 200 mA (bipolar); bis max. 10 mA (CMOS)
Entladestrom (Discharge) bis max. 200 mA (bipolar);bis max. 100 mA (CMOS)
Umgebungstemperatur nicht unter 0 °C
Frequenzbereich bis 500 kHz
Zeitglied von Mikrosekunden bis Stunden
Typen NE555 (Bipolar) oder LMC555/TLC555 (CMOS-Version)
Die bipolare Version benötigt beim Umschalten des Ausgangverstärkers einen hohen Impulsstrom aus der Spannungsquelle . Deshalb muss die bipolare Version (NE555) immer mit einem Stützkondensator mit relativ großer Kapazität betrieben werden (zwischen den IC-Anschlüssen 1 und 8).
Die CMOS-Versionen haben diesen Nachteil nicht, lassen aber dafür keinen großen Ausgangsstrom zu. Der liegt bei max. 10 mA. Bei Betriebsspannungen unter 15V sogar noch weniger. Deshalb braucht der CMOS-555 immer eine Transistorstufe am Ausgang.
Innenschaltung des NE555
Die Innenschaltung ist so gebaut, dass man mit wenigen Zusatzbauteilen sehr viele Schaltungen aufbauen kann.
Die Innenschaltung ist hier als Blockschaltbild dargestellt. Eigentlich besteht der NE555 (Bipolar) nur aus 23 Transistoren, 15 Widerständen und 2 Dioden. Er lässt sich also grundsätzlich auch diskret aufbauen.
Das Kernstück des NE555 ist ein RS-Flip-Flop. Dessen (Setz-) Eingang wird durch den Komparator 2 gesteuert. Der Rücksetzeingang wird durch den Komparator 1 oder den Reset-Anschluss gesteuert (logische ODER-Funktion). Über den Reset-Eingang wird das RS-Flip-Flop immer zurückgesetzt. Unabhängig davon, wie die anderen Eingänge beschaltet sind. Damit das Zurücksetzen auslöst, reicht eine Spannung unterhalb 0,7V aus.
Die Komparatoren vergleichen jeweils zwei Spannungen, die an ihren Eingängen anliegen. Jeweils ein Eingang hat ein voreingestelltes Spannungsverhältnis. Dieses Spannungsverhältnis wird durch den dreiteiligen Spannungsteiler (3 Widerstände) hergestellt. Die drei Widerstände haben jeweils den gleichen Wert. An ihnen teilt sich die Betriebsspannung +VCC in drei gleich große Spannungen auf. Diese Referenzspannungen werden für je einen Eingang der Komparatoren abgegriffen. Einmal 1/3 der Betriebsspannung für den Komparator 2 und 2/3 der Betriebsspannung für den Komparator 1.
Wird am Trigger-Anschluss (2) eine Spannung angeschlossen, die kleiner ist al 1/3 der Betriebsspannung, dann geht der Ausgang des Komparators 2 auf "1". Das RS-Flip-Flop wird gesetzt. Der Ausgang des NE555 (3) geht auf "1".
Wird am Schwelleneingang (6) eine Spannung angeschlossen, die größer ist, als 2/3 der Betriebsspannung, dann geht der Ausgang des Komparators 1 auf "1". Das RS-Flip-Flop wird zurückgesetzt. Der Ausgang des NE555 geht auf "0".
Bevor der Ausgang des Flip-Flops herausgeführt wird, erzeugt ein invertierender Verstärker (Operationsverstärker) ein brauchbares Signal. Alternativ steht ein Open-Kollektor-Ausgang zur Verfügung.
Beschaltung des Pin 5 (Control Voltage, CV)
Pin 5 (Control Voltage) ist ein Steuereingang. Er muss nicht beschaltet werden. Das bedeutet, er bleibt offen. Allerdings muss er bei schlechter Stabilisierung der Versorgungsspannung (+VCC) mit einem kleinen Kondensator (10 nF) gegen GND geschaltet werden. Unter anderem wird dabei auch verhindert, dass der NE555 anfängt zu schwingen. Das merkt man daran, dass die Schaltung sehr seltsame Verhaltensweisen aufzeigt, obwohl die Schaltung plausibel dimensioniert und richtig aufgebaut ist. Deshalb hat fast jede noch so kleine Schaltung mit dem NE555 einen Kondensator an Pin 5 gegen GND vorgesehen. Damit hält man sich den Ärger schon von Anfang an fern.
Control Voltage hat auch noch eine andere Funktion. Wird daran eine Spannung zwischen 2/3 +VCC und +VCC angelegt, dann verlängert sich dadurch die interne Zykluszeit. Liegt die Spannung zwischen 0 und 1/3 +VCC, dann wird die Zeit kürzer.
Beschaltung des Pin 4 (Reset)
Der Rücksetzeingang des internen RS-Flip-Flops ist an Pin 4 (Reset) herausgeführt. Dieser Eingang ist Low-aktiv. Das bedeutet, er muss mit GND-Signal (0V) angesteuert werden, damit die Schaltung zurückgesetzt wird. Da es sich um einen digitalen Eingang handelt, darf er nicht offen bleiben. Sonst nimmt der NE555 unbeabsichtigte Zustände ein. Wird die Funktion Reset schaltungstechnisch nicht bebraucht, dann muss der Pin 4 mit +VCC verbunden werden.
Beschaltung des Ausgangs (Pin 3)
Der Ausgang des NE555 hat eine Gegentaktendstufe. Das bedeutet, dass der Ausgang gegen +VCC oder GND geschaltet werden kann. Außerdem nimmt der NE555 entweder +VCC oder GND als Ausgangszustand an. Der Ausgang lässt sich so auf vielfältige Weise nutzen.
Wird der 555 in der CMOS-Variante verwendet, dann muss man auf den Ausgangsstrom achten. Der ist nicht besonders groß. Ein Blick ins Datenblatt ist sinnvoll. Im Regelfall muss immer eine Transistorstufe nachgeschaltet werden. Beim Schalten größerer Lasten muss diese Transistorstufe auf alle Fälle am Ausgang nachgeschaltet werden.
Will man das Ausgangssignal des Timers sichtbar machen, dann eignet sich in der Regel eine Leuchtdiode dafür. Soll eine Leuchtdiode bei einem positiven Impuls leuchten, dann muss die Leuchtdiode mit Vorwiderstand vom Ausgang gegen GND geschaltet werden. Soll die Leuchtdiode bei der Impulspause leuchten, dann muss die Leuchtdiode mit Vorwiderstand vom Ausgang gegen +VCC geschaltet werden.
Timer 555 mit Transistorstufe
Timer 555 mit LED gegen +VCC (leuchtet bei OUT = 0V)
Timer 555 mit LED gegen GND (leuchtet bei OUT = +VCC)
Anschlussbelegung/Pinbelegung: DIL-Gehäuse
Bedeutung
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555
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5561
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5562
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555 (DIL8)
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556 (DIL14)
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Masse / GND
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1
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7
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Trigger
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2
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6
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8
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Ausgang (OUT)
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3
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5
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9
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Reset
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4
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4
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10
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Steuerspannung (CV)
|
5
|
3
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11
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Schaltschwelle (Treshold)
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6
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2
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12
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Entladung (Discharge)
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7
|
1
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13
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Betriebsspannung / +VCC
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8
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14
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Herstellerabhängige Bauteilbezeichnungen
Hersteller
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Bezeichnung
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Typ
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Fairchild, verschiedene Hersteller
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NE555
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Bipolar
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Harris
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HA555
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Bipolar
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Philips Semiconductors
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ECG955M
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Bipolar
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Motorola
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MC1555
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Bipolar
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Intersil
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CA555C
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Bipolar
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National Semiconductor (NSC)
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LM555CN
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Bipolar
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National Semiconductor (NSC)
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LMC555CN
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CMOS
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Texas Instruments (TI)
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SN72555
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Bipolar
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Texas Instruments (TI)
|
TLC555CP
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CMOS
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555 im Vergleich
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