NE555: Eingänge und Ausgänge

Betriebsspannung / +VCC und GND (Pin 8 und Pin 1)

Die Betriebsspannung des NE555 zwischen Pin 8 (+VCC) und Pin 1 (GND) kann in der Regel zwischen 4,5 und 16 Volt liegen.
In den meisten dargestellten Schaltungen wird meist auf einen Stützkondensator für die Betriebsspannung direkt am IC zwischen Pin 8 und 1 verzichtet. In einer Schaltung, die sich im praktischen Einsatz befindet, sollte er berücksichtigt werden. Ein einfacher Wickelkondensator mit 100 nF reicht aus.

Reset (Pin 4)

Reset ist der Rücksetzeingang (Pin 4) des internen RS-Flip-Flops. Es kann einen Zustand halten bzw. speichern. Dieser Eingang ist LOW-aktiv. Das bedeutet, der Reset ist normalerweise mit +VCC verbunden und muss mit GND verbunden werden, um das Flip-Flops zurück zu setzen. Da es sich um einen digitalen Eingang handelt, sollte er nicht offen bleiben. Sonst nimmt der NE555 unbeabsichtigte Zustände ein. Wird die Reset-Funktion nicht gebraucht, dann sollte der Pin 4 direkt mit der Betriebsspannung (Pin 4) verbunden sein.

Über den Reset-Eingang wird das RS-Flip-Flop immer zurückgesetzt. Unabhängig davon, wie die anderen Eingänge beschaltet sind. Damit das Zurücksetzen auslöst, muss die Spannung unterhalb von 0,7 Volt sein.

Trigger (Pin 2)

Wird am Trigger-Anschluss (Pin 2) eine Spannung angelegt, die kleiner ist als 1/3 der Betriebsspannung, dann wechselt der Ausgang des Komparators 2 in den Zustand HIGH. Das RS-Flip-Flop wird dabei gesetzt. Der Ausgang des NE555 (Pin 3) wechselt ebenfalls in den Zustand HIGH. Der Ausgang führt dann eine Spannung die etwas geringer als die Betriebsspannung ist.

Schaltschwelle / Threshold (Pin 6)

Am Threshold-Anschluss (Pin 6) kann man die Schaltschwelle des Komparators 1 einstellen. Wird hier eine Spannung angeschlossen, die größer ist, als 2/3 der Betriebsspannung, dann wechselt der Ausgang des Komparators 1 in den Zustand HIGH. Dabei wird das RS-Flip-Flop zurückgesetzt. Und der Ausgang des NE555 (Pin 3) wechselt in den Zustand LOW. Der Ausgang führt dann fast 0 Volt.

Ausgang / Output (Pin 3)

Das interne RS-Flip-Flop hat einen negierten Ausgang. Bevor dieses Signal herausgeführt wird, erzeugt ein invertierender Verstärker ein verstärktes Signal. Da es sich um eine Gegentaktendstufe handelt, kann der Ausgang des NE555 (Pin 3) gegen +VCC oder GND geschaltet werden. Der Ausgang nimmt digitale Ausgangszustand (HIGH und LOW) an. Entweder etwas weniger als +VCC oder etwas mehr als 0 Volt (GND).
Will man das Ausgangssignal des NE555 sichtbar machen, eignet sich dafür eine Leuchtdiode. Der Ausgang darf mit maximal 200 mA belastet werden. Durch die Belastung sinkt die Ausgangsspannung deutlich unter +VCC.

Soll eine Leuchtdiode bei einem positiven Ausgangssignal leuchten, dann muss die Leuchtdiode mit Vorwiderstand vom Ausgang gegen GND geschaltet werden. Soll die Leuchtdiode bei 0 Volt leuchten, dann muss die Leuchtdiode mit Vorwiderstand vom Ausgang gegen +VCC geschaltet werden.

Entladung / Discharge (Pin 7)

Neben dem normalen Timer-Ausgang (Pin 3) gibt es noch einen zweiten Ausgang, bei dem es sich um einen Open-Collector-Ausgang handelt. Oft wird dieser Ausgang über die Eingangsbeschaltung zurückgeführt. Erst durch diese Rückführung wird eine Timer-Schaltung zum „Laufen“ gebracht.

Ein Open-Collector (OC) ist der „unbeschaltete“ Kollektor-Anschluss eines Transistors am Ausgang eines integrierten Schaltkreises (IC). Mit „unbeschaltet“ ist offen gemeint (engl. open). Das heißt, es liegt keine Spannung an. Entweder ist der Transistor durchgesteuert oder er sperrt. Dann ist er sehr hochohmig. Im durchgesteuerten Zustand hat der Kollektor eine Verbindung zu Ground (GND / 0 Volt).

In der praktischen Anwendung hat ein offener Kollektor den Vorteil, dass man diesen Ausgang zum Schalten eines Geräts verwenden kann, dass eine andere Betriebsspannung hat. Der normale Ausgang an Pin 3 führt die Betriebsspannung des NE555.
Der Strom durch Pin 7 liegt bei maximal 200 mA.

Steuerspannung / Control Voltage (Pin 5)

Durch den internen Spannungsteiler der 3 Widerstände ist die interne Referenzspannung mit 1/3 von +VCC und 2/3 von +VCC an den Komparatoren vorgegeben. Mit Control Voltage (Pin 5) kann die Referenzspannung des oberen Komparators beeinflusst werden. Wird an Pin 5 eine Spannung zwischen 2/3 von +VCC und +VCC angelegt, dann verlängert sich dadurch die interne Zykluszeit. Liegt die Spannung zwischen 0 Volt und 1/3 von +VCC, dann wird die Zeit kürzer. Den Pin 5 zu beschalten ist immer dann sinnvoll, wenn die Zeit von etwas gesteuert werden muss und die manuelle Einstellung eines einstellbaren Widerstands oder Kondensators nicht in Frage kommt.

Das heißt auch, dass der Pin 5 nicht zwingend beschaltet werden muss. Er kann offen bleiben. Aber, bei einer schlechten Stabilisierung der Betriebsspannung (+VCC) muss der Pin 5 mit einem kleinen Kondensator (10 nF) gegen GND geschaltet werden. Der Kondensator verhindert den Einfluss kurzer Einbrüche oder Restwelligkeit der Betriebsspannung auf die Referenzspannung an den Komparatoren.
Unter anderem wird dabei auch verhindert, dass der NE555 anfängt zu schwingen. Das merkt man daran, dass die Schaltung sehr seltsame Verhaltensweisen aufzeigt, obwohl die Schaltung plausibel dimensioniert, richtig aufgebaut ist und auch schon funktioniert hat. Deshalb hat fast jede noch so kleine NE555-Schaltung einen Kondensator an Pin 5 gegen GND vorgesehen. Damit hält man sich den Ärger schon von Anfang an fern.