Der 555 Timer-IC
Der 555-Timer-IC ist ein unglaublich nützlicher Präzisionstimer, der als Timer oder Oszillator fungieren kann. Im Timer-Modus, besser bekannt als monostabiler Modus, fungiert der 555 einfach als „One-Shot“-Timer; Wenn eine Triggerspannung an seinen Triggerdraht angelegt wird, geht der Ausgang des Chips für eine von einer externen RC-Schaltung festgelegte Zeit von niedrig nach hoch. Im Oszillatormodus, besser bekannt als astabiler Modus, fungiert der 555 als Rechteckwellengenerator, dessen Ausgangswellenform (niedrige Dauer, hohe Dauer, Frequenz usw.) mittels zweier externer RC-Lade-/Entladeschaltungen eingestellt werden kann. Der 555-Timer-IC ist einfach zu verwenden (erfordert wenige Komponenten und Berechnungen) und kostengünstig und kann in einer unglaublichen Anzahl von Anwendungen verwendet werden. Mit einem 555 ist es beispielsweise möglich, digitale Clock-Wellenformgeneratoren, LED- und Lampenblitzschaltungen, Tongeneratorschaltungen (Sirenen, Metronome usw.), One-Shot-Timer-Schaltungen, prellfreie Schalter, Dreieckwellenformgeneratoren, Frequenzteiler, usw.
Dauerbetrieb
Der 555 hat seinen Namen von den drei 5-kΩ-Widerständen, die zur Implementierung eines astabilen Multivibrators verwendet werden. Diese Widerstände wirken als dreistufiger Spannungsteiler zwischen der Versorgungsspannung (VCC) und Masse. Die Spitze des unteren 5-kΩ-Widerstands (+ Eingang Komparator 2) wird auf 1⁄3 VDC eingestellt, während die Spitze des mittleren 5-kΩ-Widerstands (− Eingang von Komparator 2) auf 2⁄3 VDC eingestellt wird. Die beiden Komparatoren erzeugen abhängig von den verglichenen analogen Spannungen an ihren Eingängen eine hohe oder niedrige Spannung. Wenn einer der positiven Eingänge des Komparators positiver ist als sein negativer Eingang, geht sein Ausgangslogikpegel hoch; wenn die positive Eingangsspannung niedriger als die negative Eingangsspannung ist, geht der Ausgangslogikpegel auf niedrig. Die Ausgänge der Komparatoren werden an die Eingänge eines SR-Flipflops gesendet. Das Flip-Flop betrachtet die R- und S-Eingänge und gibt abhängig von den Spannungszuständen an den Eingängen ein High oder Low aus.
In der astabilen Konfiguration wird der Kondensator entladen, wenn das System zum ersten Mal mit Strom versorgt wird. Dies bedeutet, dass 0 V an Pin 2 angelegt werden, was den Komparator 2 auf High zwingt. Dies wiederum setzt das Flip-Flop so, dass Q_ hoch und der Ausgang des 555 niedrig ist (Ergebnis des invertierenden Puffers). Wenn Q_ hoch ist, wird der Entladetransistor eingeschaltet, wodurch der Kondensator über R1 und R2 in Richtung VCC aufgeladen werden kann. Wenn die Kondensatorspannung 1⁄3 VDC überschreitet, geht Komparator 2 auf Low, was keine Auswirkung auf das SR-Flip-Flop hat. Wenn jedoch die Kondensatorspannung 2⁄3 VDC überschreitet, geht Komparator 1 auf High, setzt das Flip-Flop zurück und zwingt Q_ auf High und den Ausgang auf Low. An diesem Punkt schaltet der Entladetransistor ein und schließt Pin 7 mit Masse kurz, wodurch der Kondensator über R2 entladen wird. Wenn die Kondensatorspannung unter 1⁄3 VDC abfällt, kehrt der Ausgang des Komparators 2 auf High zurück, setzt das Flip-Flop und macht Q_ auf Low und den Ausgang auf High. Wenn Q_ niedrig ist, schaltet der Transistor ein, wodurch der Kondensator wieder mit dem Laden beginnen kann. Der Kreislauf wiederholt sich immer wieder. Das Nettoergebnis ist ein Rechteckwellenausgangsmuster, dessen Spannungspegel ungefähr VCC – 1,5 V beträgt und dessen Ein/Aus-Perioden durch C, R1 und R2 bestimmt werden.
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