Update: LMC555 und TLC555 (CMOS) im Vergleich mit NE555 (BJT)

Der vorliegende Elektronik-Minikurs befasst sich seit dem Jahre 2009 mit den Unterschieden zwischen der modernen CMOS-Version LMC555 und TLC555 und der alten BJT-Version NE555.

Sinn und Zweck dieses Minikurses ist es die signifikanten Vorteile der CMOS-Version ins Bewusstsein der Elektroniker zu bringen. Es zeigt sich in den Elektronik-Foren, dass der alte NE555 noch immer einen viel zu hohen Bekanntheitsgrad hat. Es gibt nur zwei mir bekannte Vorteile des NE555 gegenüber LMC555 oder TLC555: Die deutlich höhere Strombelastbarkeit des Ausgangsignales und die etwas höhere maximal zulässige Betriebsspannung. Betreffs höherer Strombelastung lohnt es sich meist einen preiswerten NPN-Transistor (BJT) oder N-Kanal-MOSFET einzusetzen und dafür die Vorteile der CMOS-Version des 555-Timer-IC zu nutzen.

Das Titelbild verkündet es! Es geht bei diesem Update um eine ganz spezielle Angelegenheit. Es geht um den Control-Eingang, der zur Impulsbreitenmodulation (PWM) oder für die Kalibrierung eines präzisen Tastgrades von 50% (Rechteckgenerator) bzw. der Impulszeiten (Monoflop) dient. Mehr Details dazu in weiteren 555er-Minikursen, erwähnt in diesem Minikurs.

Sehr oft wird dieser Control-Eingang nicht benötigt. Dann sollte, gemäss Herstellerangaben, dieser Eingang mit einem Kondensator, zwecks störfreiem Betrieb, abgeblockt werden. Störimpulse auf dieser Leitung sollen nach GND abgeleitet werden. Seltsam ist, dass die Hersteller sehr unterschiedliche Kapazitätswerte zwischen 1 nF und 100 nF angeben. Mit dieser Angelegenheit befasste ich mich und habe dies als Update hier zusammengefasst. Angedeutet ist dies im dritten Teil des Titelbildes. Im ersten Teil wird erklärt, wie die Eigentakt- und Fremdtaktstörung zustande kommt und im zweiten Teil wird für die Eigentaktstörung die Situation ausführlicher erklärt und welche zusätzliche Massnahmen, je nach Anwendung und Anforderung, empfehlenswert sind. Zu lesen ist dieser Inhalt im neuen Kapitel „DER CONTROL-EINGANG UND DER BLOCK-KONDENSATOR Cc“.

Gruss Euer
ELKO-Thomas


Eine kurze Einführung zur Indexseite meiner Elektronik-Minikurse

Meine Elektronik-Minikurse werden zur Hauptsache mittels Suchmaschine erreicht. Die Leichtigkeit des Findens ist begründet in der hohen Google-Sensivität des Elektronik-Kompendium (das ELKO) und damit betrifft dies auch meine Elektronik-Minikurse.

Wenn man stets auf diese Weise zielorientiert Elektronik-Minikurse erreicht, kann es leicht geschehen, dass man den Header übersieht, obwohl jeder Elektronik-Minikurs den selben Header, mit den selben informativen Links, enthält. Dies passiert deshalb so leicht, weil man auf ein Thema fixiert ist. Dieser Beitrag soll auf diesen Header und auch auf die Indexseite mit der grossen Übersicht zu weiteren Elektronik-Minikursen hinweisen, die z.T. ebenfalls zum interessierten Thema passen. Mehr dazu und zu zwei Spezialthemen in diesem Beitrag hier:

Gruss Euer
ELKO-Thomas


UPDATE: Lowpower-MOSFET-Minikurs und Batterie-Betriebsspannung-Abschaltverzögerung

battofft

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Dieser Elektronik-Minikurs über Lowpower MOSFETs ist auf eine spezielle Anwendung, auf die Verzögerungsschaltung, oft auch Timer genannt, fokusiert. Trotzdem eignet sich dieser Inhalt um bereits erworbene Grundlagen über diese Art von Feldeffekttransistoren zusätzlich zu vertiefen. Für den Leser, der noch nicht weiss was ein Feldeffekttransistor (FET) ist, empfehlen sich die entsprechenden Grundlagenkurse von Patrick Schnabel. Diese findet man schnell mit der ELKO-Suchfunktion durch die Eingaben von Feldeffekt-Transistor, MOS-Schaltkreisfamilie, MOS-FET und MOSFET. Dieser Elektronik Minikurs befasst sich speziell mit dem BS170, der sehr bekannt und beliebt ist. Er wird scherzhaft oft auch den BC109 der MOSFET-Familien genannt, obwohl er dem BC109 um einiges überlegen ist.

Es beginnt in diesem Elektronik-Minikurs mit einem Vergleich zwischen einer Darlingtonschaltung mit zwei NPN Transistoren und dem Lowpower-MOSFET in N-Kanal-Technologie, eben mit dem BS170. Darin enthalten ist ein einfaches Prinzip, wie man eine sehr einfache Timer-Schaltung realisieren kann. Schnell wird klar, welche Vorteile eine MOSFET-Schaltung gegenüber der Darlington Schaltung aufweist. Im Nebenschauplatz wird anschaulich erklärt, warum eine Darlington-Schaltung im Schalterbetrieb (gesättigter Zustand) eine Kollektor-Emitterspannung hat, die nicht kleiner als eine Basis-Emitter-Spannung sein kann.

Danach steht in vollen Umfang der MOSFET BS170 im Fokus. Die Transfer-Charakteristik wird in dem Zusammenhang erklärt, wie es möglich ist, dass nach einer langen Verzögerungsdauer von etwa 6 Minuten nur eine Abschaltdauer von etwa 5 Sekunden erfolgt, und dies mit der einfachsten analogen Methode. Diese sehr detaillierte Erklärung ist zur Hauptsache Gegenstand dieses Update. Zum Schluss folgt ein neues Schaltbild mit einem zusätzlichen Lowdropout Spannungsregler. Nur mit so einem Spannungsregler ist es möglich eine 9V-Blockbatterie bis zur vollständigen Entladung zu nutzen.

Gruss
Euer ELKO-Thomas


555-Timer-IC in CMOS. Darum hat diese Version soviele Vorteile!

Es ist nur möglich auf der Hauptseite des ELKO das begleitende Titelbild zum folgenden Text zu sehen. Damit dies im Newsletter auch möglich ist, öffne man im Web-Browser den folgenden Link:

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Dieser 555-Newsletter-Beitrag soll dazu dienen, dass der ELKO-Leser einen leichteren Zugang zur modernen und zeitgemässen CMOS-Version des 555-Timer-IC findet. Ich stelle im ELKO-Forum immer wieder fest, wenn irgendwelche Fragen auftauchen zu einem Schaltungsproblem mit einem 555er, ist fast immer der alte NE555 (bipolare Schaltungstechnik) gemeint. Dies ganz einfach deshalb, weil der LMC555 und der TLC555 oft gar nicht bekannt sind. Es gibt auch noch andere 555er-IC-Fabrikate als CMOS-Versionen.

Der kürzlich verstorbene Schweizer Elektronik-Guru Hans Camenzind erfand im Jahre 1971 den NE555. Zu Beginn der 1980er-Jahren kam es zu einer Modernisierung durch die CMOS-Version, z.B. der LMC555 von National und der TLC555 von Texas-Instruments. Die 1980er-Jahre standen generell in der CMOS-Aufbruchsphase. Man sieht also, die CMOS-Version ist auch bereits gute 30 Jahre alt. Die Vorteile sind derart eindeutig, dass man auf die bipolare Version (NE555) getrost verzichten kann.

Im Falle einer Betriebsspannung von +15 VDC ist das so wenig ein Argument wie die bessere Treiberfähigkeit des NE555: Für +15 VDC (Worstcase +18 VDC) eignet sich die CMOS-Version TLC555. Und für die Treiberfähigkeit im unteren 100mA-Bereich kann man beim CMOS-Einsatz einen kleinen Transistor verwenden mit sehr wenig Schaltungsaufwand. Das Argument des Preisunterschiedes und des Mehrverbrauchs des Printplatzes ist hinfällig, weil es bei der CMOS-Version keinen Alu-Elko in der Betriebsspannung braucht, um die viel niedrigeren Stromtransienten abzublocken.

Wir kommen damit zum Titelbild: In drei Spalten werden Unterschiede zwischen der alten Bipolar- und der modernen CMOS-Version gezeigt. Im linken Spalten sieht man die Unterschiede der Betriebsströme und auch gleich die Grenzen der maximalen Frequenzen von Recheckspannungen am Ausgang. Bei der maximalen Frequenz von 6 MHz benötigt der LMC555 gerade mal 7 mA und der NE555 bei seiner Maximalfrequenz von nur gerade 600 kHz ganze 60 mA. Zu Buche schlägt auch der Stromvergleich bei niedrigeren Frequenzen. Die mittlere Spalte illustriert die Einfachheit eines zeitsymmetrischen Rechteckgenerators bei der CMOS-Version im Vergleich zu der mit bipolaren Version. In Bezug auf Einfachheit kommen weitere Vorteile. Im Spalten ganz rechts, werden die Stromtransienten (Stromimpulse) verglichen, wenn die Endstufe ihren Pegel umschaltet. Bei der CMOS-Version ist dieser Strom 14 mal niedriger und dies während einer Zeitdauer die 10 mal kleiner ist. Eine 140-fache Verbesserung! Genau deshalb ist nur beim NE555  bei der Betriebsspannung zusätzlich ein Alu-Elko notwendig.

Ich denke, all diese Argumente sind überzeugend genug, sich für den Einsatz der CMOS-Versionen des legendären 555-Timer-IC zu entscheiden.

UPDATE: Im folgenden Link hat es ein kleines Update, das aus einer Linkzusammenfassung aller Elektronik-Minikurse besteht, die mit der CMOS-Version des 555-Timer-IC (LMC555 und TLC555) zu tun haben. Der letzte Link verweist auf das Timer-555-ELKO-Buch, eine Zusammenarbeit von Patrick Schnabel und mir.

Viel Freude wünscht
der ELKO-Thomas

 


Jetzt ist es soweit: Das Timer-Buch!

Das Timer-BuchWie bereits im Herbst letzten Jahres angekündigt, haben Thomas Schaerer und ich ein Buch zum Timer 555, dem beliebtesten IC aller Zeit, herausgebracht.

Dieses Buch ist eine Kombination aus Grundlagen, anwendungsorientierten Schaltungen und Auszügen aus Datenblättern. So ist alles Wichtige zum Timer 555 in einem handlichen und praktischen Ringbuch gebündelt.

Darunter:

  • vielfältige Anwendungsmöglichkeiten
  • praktische Tipps zur CMOS-Version
  • und alternative Timer- und Taktgeber-Schaltungen
Du profitierst gleich dreifach davon:

Du ersparst Dir das Suchen von Informationen aus zweifelhaften Quellen und das Herumdoktern an nicht funktionierenden Schaltungen.

Experimentiere mit Schaltungen, die sich in der Praxis bewährt haben und schon sehr oft von anderen Hobby-Elektronikern begeistert nachgebaut wurden.

Durch den Workshop-Charakter erlernst Du die Grundlagen des Timers mit Spaß und schnellem Erfolgserlebnis.

Nutze jetzt die Gelegenheit und bestelle das neue Timer-Buch zum Einführungspreis von 19,90 Euro.


Netzteile- oder Timer-Buch?

Es ist gut ein Jahr her, als das Buch „Elektronik-Workshop: Operationsverstärker und Instrumentationsverstärker“ von Thomas Schaerer herauskam.

Wir möchten nun den nächsten Schritt gehen und ein weiteres Buch herausbringen. Und auch diesmal sollen die hervorragenden Minikurse von Thomas Schaerer als Grundlage dafür dienen. Diesmal möchten wir explizit Euch die Wahl lassen, was der Inhalt sein soll. Damit die Auswahl für Euch nicht zu schwer fällt, haben wir eine Vorauswahl getroffen:

  • Netzteile

oder

  • Timer 555

Was darf es sein? Ein Netzteile- oder ein Timer-Buch?


Astabile Kippstufe / Astabiler Multivibrator (NE 555)

Die Astabile Kippstufe oder der Astabile Multivibrator ist eine selbstätige Schaltung, die sofort nach dem Einschalten der Versorgungsspannung arbeitet. Diese Schaltung erzeugt in Abhängigkeit der Widerstände R1 und R2, sowie dem Kondensator C1 ein fortlaufendes Rechtecksignal. Die Astabile Kippstufe ist die häufigste Anwendung des Timer NE 555. Meist geht es darum eine LED zum Blinken zu bringen oder eine taktabhängige digitale Schaltung mit einem Taktsignal zu versorgen.


Update: Monostabile Kippstufe mit dem NE555

Der Name der monostabile Kippstufe (mit NE555) rührt daher, weil diese Kippstufe nur einmal einen Impuls am Ausgang (A) abgibt, wenn ein negativer Impuls (0V) am Eingang (E) anliegt.

Die monostabile Kippstufe eignet sich dafür, um einen kurzen Impuls zu verlängern und auf eine Impulsdauer festzulegen. Aus einem variablen Eingangsimpuls am Eingang wird ein definierter Impuls am Ausgang.


Update: Timer NE555

Der NE555 ist eine monolithisch integrierte Zeitgeberschaltung, die sich aufgrund ihrer Eigenschaften als Taktgeber, Oszillator und für Zeitverzögerungen verwenden lässt. Der NE555 ist der Standard-Baustein für alle zeitabhängigen Anwendungen in der praktischen Elektronik. Er ist so universell einsetzbar, dass er als wichtigster integrierter Schaltkreis gilt.

Nur selten lassen sich Schaltungen leichter aufbauen, wie mit einem NE555.

Der NE555 enthält einen Timer. Der NE556 enthält zwei Timer in einem IC-Baustein. Der NE 558 enthält sogar 4 Timer in einem Baustein.

Der NE555 ist bipolar. Die CMOS-Versionen sind LMC555CN (National Semiconductor) und TLC555CP (Texas Instruments).