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Die Anschlussbelegung des NE555 entnehmen Sie folgender Grafik.

  1. Masse
  2. Triggerung
  3. Ausgang (max. 200mA)
  4. Rücksetzen (direkt)
  5. Steuerung
  6. Rücksetzen (indirekt)
  7. Enladung
  8. Versorgungsspannung +VCC

Eckdaten des NE555:

  • Betriebsspannung zwischen +4,5V und +16V
  • Betriebsstrom <10mA (in der CMOS-Variante <100uA
  • Ausgangsstrom bis max. 200mA
  • Schaltzeiten >= 100ns

>>>Datenblat NE555

 

Der NE555 wurde speziell für die Erzeugung exakter Rechtecksignale und Einzelimpulse entwickelt.
Die wichtigsten Bausteine sind der interne Spannungsteiler, die beiden Komparatoren und das RS-Flipflop.
Die beiden Komparatoren vergleichen die Eingangsspannungen (am Trigger- und Threshold-Eingang) mit den Teilspannungen des internen Spannungsteilers. Die Schaltschwellen liegen exakt bei 1/3 und bei 2/3 der Versorgungsspannung.

Der NE555 besteht aus zwei Operationsverstärkern, die als Komparatoren arbeiten. Die Leerlaufverstärkung liegt in der Größenordnung ~ 105.
Die beiden Ausgänge der Komparatoren sind mit einem Flipflop verbunden. Dieses Flipflop speichert die Eingangsinformation und hat eine Vorzugslage, d.h. beim Einschalten der Versorgungsspannung hat der Ausgang Q des Flipflops ein LOW-Signal.

Dieses LOW-Signal wird durch den nachgeschalteten Inverter mit einem Leistungstransistor negiert und man erhält am Ausgang somit ein HIGH-Signal.

 

Blockschaltbild NE555

Das Flipflop steuert auch den Transistor mit offenem Kollektor für die Entladefunktion des externen Kondensators an. Ist das Flipflop gesetzt, ist der Transistor durchgeschaltet und der Eingang Discharge hat 0V-Potential. Bei rückgesetztem Flipflop ist der Transistor gesperrt.

Mit einem LOW-Signal am Pin 4 (Reset-Eingang) läßt sich das Flipflop auch direkt zurücksetzen. Dieser Eingang sollte im Ruhezustand immer mit HIGH verbunden werden.

Wichtig ist der Spannungsteiler, welcher aus drei gleich großen Widerständen von 5k-Ohm mit einer Toleranz von 1% besteht. Durch diesen Spannungsteiler ergeben sich folgende Spannungsverhältnisse an den beiden Komparatoren:

  • Komparator 1 schaltet wenn die Eingangsspannung am Trigger (Pin 2) unter 1/3 der Versorgungsspannung liegt
  • Komparator 2 schaltet wenn die Eingangsspannung am Threshold (Pin 6) über 2/3 der Versorgungsspannung liegt

Der Komparator vergleicht die beiden Spannungen an seinem Eingang. Ist die Spannung am positiven (nicht invertierenden) Eingang höher als die Spannung am negativen (invertierenden), so springt der Ausgang auf HIGH. Ist die Spannung am negativen Eingang höher als am positiven, springt der Ausgang auf LOW.

Hier kann man die Schaltschwellen bei einem Sinus-Eingangssignal sehr schön erkennen.
Der Ausgang springt immer dann um, wenn am Eingang 1/3 unter- bzw. 2/3 der Versorgungsspannung überschritten wird.

 

Der invertierende Eingang des Komparators 2 ist mit dem Eingang Control Voltage verbunden. An diesem Eingang kann man den Spannungsteiler in seinen Verhältnissen geringfügig ändern. Wird der Eingang nicht benötigt, wird dieser um Störungen zu vermeiden, mit einem Kondensator (ca. 10nF) mit Masse verbunden.

Komparator 2 (K2):
Die Vergleichspannung von 2/3 V+ liegt am invertierenden Eingang von Komparator 2. Legt man an dem Eingang (Threshold) eine Spannung, so vergleicht der Komparator diese mit der Vergleichsspannung und der Eingangsspannung V+.

Ist die Eingangsspannung am Threshold-Eingang größer als 2/3 V+ , schaltet der Komparator 2 auf HIGH. Das Flipflop wird zurückgesetzt und der Ausgang des NE555 geht auf LOW. Gleichzeitig wird auch der Transistor T1 durchgeschaltet.

Komparator 1 (K1):
Die Vergleichspannung von 1/3 V+ liegt am nicht invertierenden Eingang von Komparator 1. Legt man an dem Eingang (Trigger) eine Spannung, so vergleicht der Komparator diese mit der Vergleichsspannung und der Eingangsspannung V+.

Ist die Eingangsspannung am Trigger-Eingang kleiner als 1/3 V+ , schaltet der Komparator 1 auf HIGH. Das Flipflop wird gesetzt und der Ausgang des NE555 geht auf HIGH. Gleichzeitig wird der Transistor T1 gesperrt.

Der Sprung von HIGH auf LOW erfolgt durch die hohe Leerlaufverstärkung im us-Bereich. Mit dieser negativen Flanke wird das nachgeschaltete Flipflop gesetzt.
Der Ausgang Q- des Flipflops hat ein HIGH-Signal und der Ausgang des Bausteins ein LOW-Signal.
Kippt der Komparator von LOW auf HIGH zurück hat die dabei entstehende positive Flanke aber keinen Einfluss auf das Flipflop und der Zustand des Flipflops bleibt erhalten.


Die Schaltzeiten (Ein- und Ausschaltzeit) liegt laut Herstellerangaben in etwa bei 100ns bis 300ns. Hier die Messung der Schaltzeit am Oszilloskop:
Berücksichtigt man den Einschwingvorgang, so haben wir hier eine Schaltzeit von 500ns gemessen.

 

Übersicht der Anschlüsse des NE555

 

  • Pin 1 - GND
    Dies ist der Masse-Anschluss des Bausteins.
  • Pin 2 - Trigger
    Das Flipflop wird gesetzt, wenn die Eingangsspannung 1/3 der Versorgungsspannung unterschreitet.
  • Pin 3 - Ausgang
    Die Ausgangsstufe des 555 besteht aus einer Gegentaktstufe und kann somit nach +VCC und GND durchschalten. Da der Ausgang bis zu 200mA belastbar ist, kann man damit auch kleine Relais schalten. Je nach Belastung ist die Spannung am Ausgang um ca. 0,6 bis 1,2V kleiner als die Versorgungsspannung.
  • Pin 4 - Reset
    Wird am Reset-Eingang ein LOW-Signal angelegt, wird der 555 zurückgesetzt.
  • Pin 5 - Control Voltage
    Hier ist ein Abgleich bzw. eine Veränderung der Schaltschwellen möglich.
  • Pin 6 -Threshold
    Hier wird das Flipflop zurückgesetzt, wenn die Eingangsspannung 2/3 der Versorgungsspannung überschreitet.
  • Pin 7 - Discharge
    Der Discharge-Ausgang besteht aus einem NPN-Transistor mit offenen Kollektor. Je nach Ansteuerung ist der Transistor etweder ganz durchgeschaltet oder ganz gesperrt. Der Transistor wird über das Flipflop gemeinsam mit dem Ausgang angesteuert d.h., Discharge wird immer dann nach GND durchgeschaltet wenn auch der Ausgang auf GND liegt.
    Über diesen Anschluss wird das Laden und Entladen eines Kondensators ermöglicht.
  • Pin 8 - +VCC
    Hier wird der Baustein mit der positiven Versorgungsspannung (zwischen 4,5V und 16V) versorgt.
 

Donnerstag, 02. Oktober 2014


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