Grundschaltung: NE555 als bistabile Kippstufe

Im NE555 befindet sich ein RS-Flip-Flop, bei dem es sich um eine bistabile Kippstufe handelt. Eine bistabile Kippstufe ist im Prinzip ein 1-Bit-Speicher, der zwei stabile Zustände hat. Deshalb die Bezeichnung „bistabil“. Die beiden Zustände werden als logisch HIGH (H) und LOW (L) bezeichnet. Im dualen Zahlensystem werden sie durch 1 und 0 repräsentiert. Durch äußere Einflüsse kann zwischen den beiden Zuständen wechseln. Dafür gibt es sogenannte Setz- und Rücksetz-Eingänge am internen RS-Flip-Flop. Am NE555 existieren die Eingängen Trigger, Reset und Threshold. Der Reset-Eingang ist direkt mit dem internen RS-Flip-Flop verbunden. Trigger und Threshold haben Komparatoren vorgeschaltet.
Der Zustand des internen Flip-Flops wird am Ausgang an Pin 3 durch zwei Leichtdioden angezeigt.

• Wenn die rote Leuchtdiode leuchtet, dann führt der Ausgang den Zustand LOW.
• Wenn die grüne Leuchtdiode leuchtet, dann führt der Ausgang den Zustand HIGH.

Liste

• IC1: Timer NE555
• R1: Metallfilm-Widerstand, 100 kOhm (Braun-Schwarz-Schwarz-Orange)
• R2: Metallfilm-Widerstand, 100 kOhm (Braun-Schwarz-Schwarz-Orange)
• R3: Metallfilm-Widerstand, 10 kOhm (Braun-Schwarz-Schwarz-Rot)
• R4: Metallfilm-Widerstand, 5,1 kOhm (Grün-Braun-Schwarz-Braun)
• R5: Metallfilm-Widerstand, 5,1 kOhm (Grün-Braun-Schwarz-Braun)
• S1: Taster
• S2: Taster
• S3: Taster
• LED1: Leuchtdiode, rot
• LED2: Leuchtdiode, grün

Kennzeichnung und Anschlussbelegung

• NE555 (IC)
• Taster / Schalter
• Widerstand
• Leuchtdiode (LED)
• Steckbrett und Zubehör zum Experimentieren

Welche Bedeutung haben die Eingänge bei der bistabilen Kippstufe?

• Der Trigger-Eingang (Pin 2) ist der Setz-Eingang mit L-Potential (Verbindung nach GND).
• Der Reset-Eingang (Pin 4) ist der Rücksetz-Eingang mit L-Potential (Verbindung nach GND).
• Der Threshold-Eingang (Pin 6) ist der Rücksetz-Eingang mit H-Potential (Verbindung nach VCC).

Was passiert, wenn man die Taster betätigt?

• Das Betätigen des Tasters S1 verbindet den Trigger-Eingang (Pin 2) mit GND und setzt das Flip-Flop. Der Ausgang führt dann ein logisches HIGH, weshalb die grüne LED leuchtet. Wenn die grüne LED schon leuchtet, zum Beispiel beim Einschalten der Betriebsspannung, dann ist das betätigen des Tasters S1 wenig sinnvoll, weil das Flip-Flop schon gesetzt ist.
• Das Betätigen des Tasters S2 verbindet den Reset-Eingang (Pin 4) mit GND und setzt das Flip-Flop zurück. Der Ausgang führt dann ein logisches LOW, weshalb die rote LED leuchtet.
• Das Betätigen des Tasters S3 verbindet den Threshold-Eingang (Pin 6) mit +VCC und setzt das Flip-Flop zurück. Der Ausgang führt dann ein logisches LOW, weshalb die rote LED leuchtet.

Hinweis: Für eine bistabile Kippstufe würde es reichen, wenn man den Trigger-Eingang als Setz-Eingang und den Reset-Eingang als Rücksetz-Eingang verwendet. Den Threshold-Eingang braucht man eigentlich nicht. Er ist aber vielleicht dann interessant, wenn man das Flip-Flop mit einem High und nicht mit einem Low zurücksetzen will.

Wir wollen die Funktion des internen RS-Flip-Flops und der Eingänge Trigger, Reset und Threshold genauer betrachten.

• Experimente: Trigger und Reset vom NE555
• Experimente: Trigger, Reset und Threshold vom NE555
• Experimente: Trigger und Threshold vom NE555

Die bistabile Kippstufe mit dem NE555 ist die Grundschaltung für Ein- und Ausschalter, für Berührungsschalter, und wenn es darum geht zwischen zwei Zuständen definiert umschalten zu können.

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