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NE555 - TimerNE555 - Timer

Als Erstes möchten wir uns beim Forummitglied Ast, dem Autor des Artikels, bedanken. Vielen Dank nochmal. ;)

Einleitung

Jeder kennt ihn, jeder benutzt ihn. Den NE555. Er ist ein sehr alter, aber beliebter IC und wird in mehr als 10.000 Schaltungen verwendet. Doch wie funktioniert der 555er? Nun, am besten wir fangen mit einem praktischen Beispiel an und erläutern dann die Funktionsweise.

Einfacher Taktgeber (Astabile Kippstufe)

Mit dem NE555 lässt sich mit nur wenigen externen Bauteilen ein einfacher Taktgenerator zusammenlöten. Die Schaltung sieht wie folgt aus:

N555 als einfacher Taktgeber R1 = 100 kΩ
R2 = 68 kΩ
C1 = 4,7 µF
C2 = 10 nF

+V ist die Versorgungsspannung und hängt vom verwendeten IC ab. An A wird der Takt in Form von einer Folge von High- und Low-Pegeln ausgegeben. C2 ist erst einmal irrelevant.

Der Takt wird mittels der beiden Wiederstände R1 und R2 sowie des Kondensators C1 eingestellt. Und zwar nach folgenden Formeln:

tein = 0,69 * (R1 + R2) * C1
taus = 0,69 * R2 * C1
tperiode = 0,69 * (R1 + 2 * R2) * C

Mit den Beispielwerten ergäbe sich folgender Taktzyklus (alle Ergebnisse sind gerundet):

tein = 0,69 * (100.000Ω + 68.000Ω ) * 0,0000047F = 0,54s
(man beachte das Einheitenvorzeichen z.B. „M“, „k“, „m“, „µ“, „n“)
taus = 0,69 * 68.000Ω * 0,0000047F = 0,22s
tperiode = 0,69 * (100.000Ω + 2 * 68.000Ω ) * 0,0000047F = 0,77s

Dass hier tPeriode nicht gleich tein + taus ist, liegt an den Rundungsfehlern bei den Ergebnissen. Nach unserer Rechnung haben wir also eine Periodendauer von ca. 0,77 Sekunden. Davon ist der Pegel ca. 0,54s High und 0,22s Low.

Man sieht, dass taus immer kürzer ist als tein. Wenn man eine lange AUS-Phase und kurze EIN-Phase wünscht muss man an den Ausgang der Schaltung einen Inverter (z.B. NAND) schalten.

Will man ein EIN-AUS-Verhältnis von 50:50 haben dann muss man die gestrichelt eingezeichnete Diode einbauen und R1 = R2 wählen. In dem Fall gilt:

tein = taus = 0,69 * R * C1

Und die Periodenlänge ist dementsprechend:

tperiode = 2 * 0,69 * R * C1

Wobei R der Widerstandswert von R1 bzw. R2 ist. Das durch diese Schaltung erzeugte Signal sieht so aus:

N555 Taktsignal

So kann man jeden beliebigen Takt realisieren.Allerdings eignet sich diese Schaltung nicht für genaue Zeitmessung, da der erzeugte Takt nicht 100%-ig genau ist. Er kann auf keinen Fall mit einem Quarz mithalten.

Damit ihr euch nicht mit diesen Formeln herumschlagen müsst, habe ich einen kleinen NE555-Rechner geschrieben, der alle Berechnungen für euch übernimmt.

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