Das Timer-IC NE 555 ist seit 1972 auf dem Markt und ist auch heute noch eine bei Hobby-Elektronikern

beliebte und vielfach verwendete integrierte Schaltung in einem 8-poligen DIL-Gehäuse.

Das IC ist unter der Bezeichnung 555 (mit 2 herstellerabhängigen Vorbuchstaben, z.B. NE555, LM555)

in der bipolaren Version und unter der Bezeichnung 7555 und TLC555 in der CMOS-Version erhältlich.

Unter der Bezeichnung NE556 gibt es eine Zweifach-Ausführung in einem 14-poligen DIL-Gehäuse.

Eine ausführliche Beschreibung und Analyse des Innenlebens der Schaltung ist in der Zeitschrift ELEKTOR,

Jg. 1989, Heft 6, S. 52 zu finden.
Betriebs und Grenzdaten des NE 555:
Betriebsspannungsbereich + Ub = + 4,5 bis 18 Volt, Ruhestromaufnahme typisch 12 mA,

maximaler Ausgangsstrom aus Pin 3: Ia,max = 200 mA, höchste Betriebsfrequenz ca. 500 kHz.
In der der bipolaren Version ist Pin 5 immer über einen Kondensator 10 nF bis 100 nF an Masse (GND) zu

legen.

Dieser Kondensator kann bei der CMOS-Version entfallen.

Bild 1: Bild 1 zeigt die Grundschaltung des NE 555 als monostabilen Multivibrator (MMV). Die Impulsdauer am Ausgang (Pin3) des Timers ist gegeben durch td = 1,1 x R1 x C1. Die Taktfrequenz wird durch entsprechende negative Trigger-Impulse am Eingang (Pin 2) vorgegeben. Die Trigger-Impulse müssen kleiner als 1/3 x Ub sein, ihre Dauer muß kleiner als td sein. Letzteres kann durch Wechselspannungs-Ankopplung (wie in Bild 1 gezeigt) erreicht werden. Falls der Triggergenerator hinreichend kurze Triggerimpulse liefert, kann dieser direkt gekoppelt werden, wobei C3, R3 entfallen.
Der Ausgang des NE 555 ist mit einer Gegentaktstufe ausgestattet, demzufolge kann der Lastwiderstand entweder nach + Ub (R4) oder nach GND (mit R5 gestrichelt angedeutet) oder sowohl nach + Ub als auch nach GND (siehe Bild 7) geführt werden.

Bild 2: Indem man Pin 2 mit Pin 6 verbindet, erhält man durch Selbst-Triggerung einen astabilen Multivibrator (AMV). Die Pulsdauer (Zeitdauer der Aufladung von C1) am Ausgang beträgt t1 = 0,69 x (R1 + R2) x C1, die Pausendauer (Zeitdauer der Entladung von C1 über Pin 7) beträgt t2 = 0,69 x R2 x C1. In dieser Grundschaltung ist also t1 immer größer als t2.
Die Frequenz des AMV ist f = 1/(t1 + t2) = 1,44/((R1 + 2R2) x C1).
Eine etwa
gleichlange Impulsdauer t1 und Pausendauer t2 ergibt sich, wenn man parallel zu R2 eine Diode (mit der Anode Richtung R1) dazuschaltet, die während der Aufladung von C1 den Widerstand R2 überbrückt, und R1 = R2 = R wählt. Dann gilt angenähert t1 = 0,69 x R x C1 und t2 = 0,69 x R x C1 und f = 0,72/(R x C1). Siehe hierzu auch Text zu Bild 7.
Die Bauteil-Dimensionierung ist hier als Beispiel willkürlich gewählt, sie richtet sich entsprechend den angegebenen Formeln nach der vorgesehenen Anwendung.
Der Spannungsverlauf am Kondensator C1 (bzw. an den Pins 2, 6 des ICs) ist sägezahnförmig, man kann die Schaltung also auch als Sägezahngenerator verwenden, indem man die Spannung an C1 abgreift.

Bild 2a: Bild 2a zeigt die Schaltung des NE 555 als FlipFlop. Der Lastwiderstand RL steht stellvertretend für ein Relais, eine Lampe oder irgend ein Gerät, das durch wiederholte Betätigung des Tasters abwechselnd ein- und ausgeschaltet werden kann. Dabei ist die max. zulässige Belastung (200 mA) des Ausgangs Pin 3 des ICs zu beachten, ggf. ist eine Transistor-Schaltstufe zwischen zu schalten. (nach Funkschau 1980, H.3, S. 132).
Ich danke Jan W. für den Hinweis auf einen, inzwischen korrigierten Fehler im Schaltbild.

 

 

Bild 3 zeigt einen spannungsgesteuerten monostabilen Multivibrator (MMV), dessen Ausgangs-Pulsdauer td von der am negativen Eingang des 741 eingespeisten Steuerspannung abhängt. Die Taktfrequenz (negative Pulse mit Pulsdauer < td) wird in Pin 2 des NE 555 eingespeist. (nach Funkschau 1979, H.51, S.664)

 
Bild 4 und 5: Bild 4 zeigt eine andere Schaltung eines spannungsgesteuerten monostabilen Multivibrators, bei dem die Pulsdauer von der an Pin 5 angelegten Spannung abhängt. Bild 5 zeigt die entsprechende Schaltung eines spannungsgesteuerten astabilen Multivibrators (= VCO voltage controlled oscillator), dessen Frequenz von der an Pin 5 angelegten Spannung abhängt. Die Bauteildimensionierung hängt von der gewünschten Anwendung ab.
(nach Elektor 1989, H. 6, S.54)

 

 

Bild 6 zeigt als Anwendungsbeispiel des AMV ein einfaches akustisches Ohm-Meter. Der gesuchte Widerstand Rx wird parallel zu R3 angeschlossen. Die dadurch veränderte Tonhöhe in einem an den Ausgang angeschlossenen Piezo-Hörer läßt einen Rückschluß auf die relative Größe des unbekannten Widerstandes Rx zu.

 
Bild 7: Wechselblinker. In der Grundschaltung des AMV nach Bild 2 ist t1 immer größer als t2. Ein Puls/Pausenverhältnis von 1 : 1, d.h. t1 = t2 läßt sich mit zwei Dioden im Eingangs-Netzwerk erzielen, die R2 beim Aufladen von C1 überbrücken (D1) und einen Strom durch R2 verhindern (D2). Damit wird t1 = 0,69 (R1 + P1) C1 und t2 = 0,69 (R2 + P1) C1, so daß t1 = t2 für R1 = R2. Mit P1 läßt sich die Blinkfrequenz einstellen. (Anmerkung: Durch den Einsatz von D2 ist die Blinkfrequenz nicht mehr unabhängig von + Ub. Falls dies unerwünscht ist, kann man D2 weglassen unter Inkaufnahme eines kleinen Ladestrom-Anteils durch R2 gegenüber dem größeren Ladestrom-Anteil durch D1.)
Bild 8: Multivibrator mit variablem Puls/Pausenverhältnis. Die Schaltung entspricht der von Bild 7, wobei P1 hinzugefügt wurde. Mit P1 kann das Puls/Pausenverhältnis in bestimmten Grenzen und mit P2 die Pulsfrequenz verändert werden. Die Schaltung ist als Impulsgenerator für einen Modellbahn-Fahrregler dimensioniert.

 

Bild 9: Multivibrator mit variablem Puls/Pausenverhältnis.
Bild 9 zeigt eine weitere einfache Ausführung eines Rechteckgenerators mit variablem Puls/Pausenverhältnis. Die Pulsdauer kann mit dem Potentiometer zwischen 10 und 90 Prozent der Periodendauer eingestellt werde.
Die Frequenz des Generators beträgt mit den hier angegebenen Bauteilwerten ca. 100 Hz.

 


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