Ausarbeitung NE555. Inhalt Seiten. Definition..S2. Eigenschaften...S2. Aufbau..S3. Pins...S3, S4. Anwendungsbeispiele

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1 Timerbaustein NE555 Seite 1 von 10 Projektlabor SoSe 2005 Mustafa Hassan Khodr Ausarbeitung NE555 Inhalt Seiten Definition..S2 Eigenschaften...S2 Aufbau..S3 Pins...S3, S4 Anwendungsbeispiele 1. Monostabiler Multivibrator..S5 2. Astabiler Multivibrator...S6, S7 3. Weitere Anwendungsbeispiele...S7, S8, S9 Quellen..S10

2 Timerbaustein NE555 Seite 2 von 10 Definition: Der Timer NE555 ist eine der beliebtesten integrierten Zeitgeberschaltung in einem 8-poligen DIL-Gehäuse. Er wurde 1971 von der Firma (Signetics Koorporation) hergestellt und seitdem ist er auf dem Markt in 2 Versionen zu finden. 1. Bipolare Version: NE555, LM555, SA555, SE CMOS Version: 7555, TLC555, LM555, ICM555, TS555 Der Unterschied zwischen den beiden Versionen besteht darin, dass Die bipolare Version durch Spannungen und Ströme bzw. durch die Leistung wie bei den bipolaren Transistoren betrieben werden kann, aber die CMOS Version kann nur durch Spannungen wie die Mosfet betrieben werden. Eigenschaften: Er kann als Oszillator und für Zeitverzögerungen verwendet werden Einstellbares Tastverhältnis TTL-Kompatibel Zeitglied von Mikrosekunden bis Sekunden Betriebsfrequenz bis 1 MHz Hoher Ausgangsstrom bis maximal 100 ma Monostabile und Astabile Kippstufe Betriebsspannung von 4,5V bis 15V. Militärische Nutzung bis 18V

3 Timerbaustein NE555 Seite 3 von 10 Aufbau: Abbildung 1: Innere Ansicht des Timers NE555 Pinbelegung: Die innere Ansicht dieses Timers besteht aus 2 OPVs, die als Komparatoren arbeiten. Sie vergleichen die Spannungen an ihren Eingängen und sie geben den Zustand (High) an ihren Ausgängen, wenn die Spannung, die auf dem positiven Eingang größer ist als die Spannung auf dem negativen Eingang. Der Zustand (Low) tritt auf, wenn die Spannung auf dem negativen Eingang größer ist als die Spannung auf dem positiven Eingang. An der Versorgungsspannung sind 3-Widerstände in Reihe geschaltet, die die Versorgungsspannung dritteln. Die Ausgänge der OPVs sind mit einem RS-Flipflop verbunden. Er sorgt für die zustände (High, Low) am Ausgang und für das An und Ausschalten des Transistors, der den Kondensator entlädt. Masse: Das Nullpotential Trigger: High-Zustand bleibt am Flipflop-Ausgang so lange die Trigger-Spannung kleiner ist als ein drittel der Versorgungsspannung (Vcc).

4 Timerbaustein NE555 Seite 4 von 10 Ausgang: Die Ausgangsspannungsgröße hängt von der Eingangsspannung Ein-Phase: High Aus-Phase: Low (U = 0V) Reset: Dieser Pin hat die höchste Priorität vor allen Eingängen und der Timer ist dann erst einsatzfähig, wenn am Reset High liegt. Die Aufgabe dieses Pins ist das Zurücksetzen vom Flipflop Kontrollspannung: Durch Einspeisung von Spannung kann dieser Pin die Referenzspannungen (1/3 Vcc, 2/3 Vcc ) höher oder niedriger machen Schaltschwelle: Dieser Pin überwacht die Kondensatorspannung. Wenn die Kondensatorspannung größer ist als 2/3 Vcc, setzt Threshold den Ausgang auf Low. Entladung: Liegt am Kollektor-Ausgang des Transistors, die Entladung des Kondensators wird auf die Masse geschaltet und es findet statt, erst wenn die Kondensatorspannung die zweidrittel der Versorgungsspannung überschritten hat Versorgungsspannung: Das ist die Spannung, die notwendig ist um den Timer zu betreiben. Die Versorgungsspannung liegt zwischen (4,5V bis 15V ). Es gibt auch Timer für militärische Nutzung, die mit einer Versorgungsspannung von 18V betrieben werden können Anwendungsbeispiele: Monostabiler Multivibrator Astabiler Multivibrator

5 Timerbaustein NE555 Seite 5 von 10 1.Monostabiler Multivibrator(MMV): Abbildung 2: Monostabiler Multivibrator Abbildung 3: Verläufe von (Trigger, Output, Treshold) In diesem Typ wird nur ein einziger Puls erzeugt. Die Pulsdauer Beträgt t = R C. Zum Zeitpunkt t = R C Ln(3) ist der Kondensator voll aufgeladen und liegt auf ihm die Spannung U = 2/3 Vcc (Vcc ist die Versorgungsspannung). So bald die Kondensatorspannung diesen Wert erreicht hat, setzt der OPV der auf dem Trigger liegt, das Flipflop zurück und damit schaltet der Transistor und der Ausgang geht in den Low-Zustand. und der Kondensator fängt an sich zu entladen. Da der untere Komparator nicht an dem Kondensator angeschlossen ist, entlädt sich der Kondensator vollständig. Dieser Zustand bleibt erhalten, bis das Flipflop durch einen Low-Impuls am Pin 2 gesetzt wird

6 Timerbaustein NE555 Seite 6 von 10 2.Astabiler Multivibrator(AMV): Abbildung 4 von 5: Astabiler Multivibrator Abbildung 5: Verläufe von (Output, Threshold) Es werden Dauerpulse erzeugt, die Pulsdauer beträgt t = (RA + RB) C Der AMV funktioniert wie der MMV aber mit einem einzigen Unterschied: wenn das Kondensatorpotential die (am Pin 6)obere Umschaltschwelle (2/3 Vcc) überschreitet geht der Ausgang in den Low-Zustand und der Transistor wird leitend. Der Kondensator wird dann über RB entladen, bis die untere Umschaltschwelle (1/3 Vcc) erreicht ist. Dabei vergeht die Zeit. th = RB C Ln2 Beim Unterschreiten der unteren Umschaltschwelle (1/3 Vcc) geht der untere OPV in den Low-Zustand und das Flipflop kippt um. Die

7 Timerbaustein NE555 Seite 7 von 10 Ausgangsspannung geht in den High-Zustand, und der Transistor sperrt. Die Aufladung des Kondensators erfolgt über die Reihenschaltung der beiden Widerstände, bis zum Erreichen der oberen Umschaltschwelle vergeht die Zeit tl = (RA + RB) C Ln2 Die Frequenz beträgt f = 1/ (th + tl) 3.Weitere Anwendungsbeispiele: Es gibt auch andere Beispiele, in denen der Timer eingesetzt werden kann, da sind solche Beispiele: Linear Ramp Abbildung 6: Linear Ramp Abbildung 7: Verläufe von (Trigger, Output)

8 Timerbaustein NE555 Seite 8 von 10 Pulse Width Modulation (Puls weiten modulation) Abbildung 8: PWM Abbildung 9: Verläufe von (Trigger, Treshold, Control, Output)

9 Timerbaustein NE555 Seite 9 von 10 Pulse Position Modulation Abbildung 10: PPM Abbildung 11: Verläufe von (Control, Trigger, Output) Bistabiler Multivibrator Sägezahngenerator

10 Timerbaustein NE555 Seite 10 von 10 Quellen: Abruf: Abruf: Buch: Halbleiterschaltungstechnik (Tietze, Schenk) 10-Auflage. Seite