NE555: Innenschaltung mit Beschreibung

Widerstände (Spannungsteiler)

Zwischen Pin 8 und Pin 1 befindet sich ein Spannungsteiler mit 3 Widerständen, mit denen die Schaltschwellen an den beiden Komparatoren eingestellt werden. Ein Komparator vergleicht eine Eingangsspannung mit einer Referenzspannung. Am Ausgang des Komparators stellt sich dann eine Spannung ein.
Die drei Widerstände haben jeweils den gleichen Wert. An ihnen teilt sich die Betriebsspannung +VCC in drei gleich große Spannungen auf.
Der Trick beim NE555 sind die dabei festgelegten Schaltschwellen von 1/3 und 2/3 von +VCC. Dadurch sind die Zeitkonstanten weitgehend unabhängig von der Betriebsspannung.

Komparator 1 und 2

Die Komparatoren vergleichen jeweils zwei Spannungen, die an ihren Eingängen anliegen. Dabei ist jeweils ein Eingang durch den dreiteiligen Spannungsteiler an das definierte Spannungsverhältnis von 1/3 und 2/3 von +VCC verbunden. Diese beiden Spannungen dienen als Referenzspannungen. Hierfür gelten folgende Bedingungen:

- Wenn am Trigger-Eingang (Pin 2) eine Spannung anliegt, die kleiner ist als 1/3 von +VCC, dann geht der Ausgang des Komparators 2 (unten) auf „1“ bzw. HIGH. Das RS-Flip-Flop wird dabei gesetzt. Der Ausgang des NE555 (Pin 3) wechselt in den Zustand "1" bzw. HIGH.
- Wenn am Threshold-Eingang (Pin 6) eine Spannung anliegt, die größer ist, als 2/3 von +VCC, dann geht der Ausgang des Komparators 1 (oben) auf „1“ bzw. HIGH. Das RS-Flip-Flop wird dabei zurückgesetzt. Der Ausgang des Timers (Pin 3) wechselt in den Zustand „0“ bzw. LOW.

RS-Flip-Flop

Das Kernstück des NE555 ist ein RS-Flip-Flop. Dessen Setz-Eingang wird durch den Komparator 2 bzw. Trigger-Eingang gesteuert. Der Rücksetz-Eingang wird durch den Komparator 1 bzw. Threshold-Eingang gesteuert. Zusätzlich ist an Pin 4 ein separater Reset-Eingang, der bevorrechtigt ist und mit dem das RS-Flip-Flop von außen immer zurückgesetzt werden kann, egal welche Zustände die Komparatoren erzeugen.
Funktional dient das Flip-Flop zum Entprellen der beiden Komparatoren und zusätzlich zum Halten eines Zustands, der an den Eingängen ausgelöst wurde.

Invertierender Verstärker und NPN-Transistor

Der Ausgang des internen RS-Flip-Flops wird nicht einfach so herausgeführt. Ein invertierender Verstärker (Operationsverstärker) ermöglicht ein Ausgangssignal, bei dem die Ausgangsbeschaltung wahlweise gegen +VCC oder GND geschaltet werden kann. Außerdem existiert an Pin 7 ein Open-Kollektor-Ausgang eines Transistors.