View
224
Download
2
Category
Preview:
Citation preview
Timer-IC NE555 Multitalent mit 8 Beinen
Projektlabor SS10 Moritz Dereschkewitz 3. Mai 2010
Betreuer: Ulrich Pötter
Übersicht
• Allgemeiner Überblick
• Interner Aufbau des NE555 – Pin-Out und BSB
– Funktionsweise
– Varianten des NE555
• Anwendungsbeispiele – Monostabile Kippstufe
– Multivibrator/Astabile Kippstufe
Moritz Dereschkewitz Referat NE555
Folie 2
Übersicht
• erstmals 1971 von Signetics (Philips) vertrieben worden
• einer der erfolgreichsten ICs, die je gebaut wurden
• jährlicher Absatz von rd. 1 Mrd. Stück (2003) [1]
• Einsatzgebiete reichen vom Spielzeug bis zur Raumfahrt
• beliebt wegen „ease of use, low price, good stability“ [1]
Moritz Dereschkewitz Referat NE555
Folie 3
Pin-Out
Moritz Dereschkewitz Referat NE555
Folie 4
Interner Aufbau
• der NE555 ist als Standalone-IC funktionslos
• Funktionalität erst durch externe Beschaltung
erfordert Kenntnis des internen Aufbaus
Moritz Dereschkewitz Referat NE555
Folie 5
Interner Aufbau
Spannungsteiler drei gleichwertige
Widerstände
𝑈 =1
3𝑉𝑐𝑐
Eingangsseite Ausgangsseite
𝑈 =2
3𝑉𝑐𝑐
Moritz Dereschkewitz Referat NE555
Folie 6
Interner Aufbau
RS-Flipflop
Set-Eingang
Reset-Eingang
Eingangsseite Ausgangsseite
Im Hinterkopf behalten: Nur der negierte Ausgang (¬Q) des FF wird benutzt!
Moritz Dereschkewitz Referat NE555
Folie 7
Interner Aufbau
Komparatoren
Reset-Eingang Setzt den Flipflop zurück,
wenn 𝑈6 >2
3𝑉𝑐𝑐
Set-Eingang Setzt den Flipflop,
Wenn 𝑈2 <1
3𝑉𝐶𝐶
Eingangsseite Ausgangsseite
Moritz Dereschkewitz Referat NE555
Folie 8
Exkurs: Komparator
• vergleicht zwei Eingangsspannungen
• Zwei Eingänge:
– nichtinvertierend (V+)
– invertierend (V-)
• schaltet Betriebsspannung durch, wenn V+ größer als V- ist
• schaltet Ausgang auf negative Betriebsspannung, wenn V- größer als V+
V- > V+
V+ > V- Vs+
VS-
Moritz Dereschkewitz Referat NE555
Folie 9
Interner Aufbau
Invertierender OPV
Eingangsseite Ausgangsseite
Moritz Dereschkewitz Referat NE555
Folie 10
Interner Aufbau
Eingangsseite Ausgangsseite
VCC = 6 V
GND
4 V
2 V
U6 > 4 V U6 < 4 V
H
L
0 -/-
Moritz Dereschkewitz Referat NE555
Folie 11
U2 > 2 V U2 < 2 V
L
H
-/- 1
0 1 1
0
Schaltet Discharge auf Masse
Kollektor offen; Discharge „hängt in der Luft“
Interner Aufbau
Reset Liegt Reset nahe am
Massenpotential, wird der Flipflop
zurückgesetzt
Eingangsseite Ausgangsseite
Moritz Dereschkewitz Referat NE555
Folie 12
Discharge Liegt der Ausgang auf
LO-Level, kann über Discharge ein Konden- sator entladen werden
Control Über Control kann man die
Referenzspannung von Komparator 1
variieren
Varianten des NE555
• NE555/LM555/… – TTL-Version – Versorgungsspannung 5…15 V
– Ausgangsstrom typ. 200 mA
– Spannungsspitzen beim Schalten
– Mehrfach-Timer, bspw. NE556 (Dual-Timer), NE558 (Quad-Timer)
• TLC555/LMC555/… – CMOS Version – Versorgungsspannungen 2…15 V (einige ICs sogar ab 0.9 V)
– Ausgangsstrom typ. 10 mA (!)
– keine Spannungspitzen
– Mehrfach-Timer…
Moritz Dereschkewitz Referat NE555
Folie 13
Anwendungsbeispiele
• monostabiles System:
– System mit mehreren Zuständen, aber nur einer ist dauerhaft stabil
– astabiler Zustand wird extern getriggert
– nimmt stabilen Zustand selbstständig nach bestimmter Zeit wieder ein
• Beispiel: Treppenlicht-Schaltung
– Druck auf den Lichtschalter, lässt das Licht für einen bestimmten Zeitraum brennen
Monostabile Kippstufe
Moritz Dereschkewitz Referat NE555
Folie 14
Moritz Dereschkewitz Referat NE555
Folie 15
Anwendungsbeispiele Monostabile Kippstufe
U1
NE555
GND
TRIG
OUT
RST CV
THRS
DIS
Vcc
V1
6
C1
1nF
C2
2250µF
R1
68000
V2
PULSE(6 0 80 0 0 2 480)
555out555out
Trigger Kondensator
.tran 0 800 0 1
Moritz Dereschkewitz Referat NE555
Folie 16
Anwendungsbeispiele Monostabile Kippstufe
0s 80s 160s 240s 320s 400s 480s 560s 640s 720s 800s
0.0V
0.6V
1.2V
1.8V
2.4V
3.0V
3.6V
4.2V
4.8V
5.4V
6.0VV(555out) V(kondensator) V(trigger)
Anwendungsbeispiele
• kein Frauenspielzeug :-P
• Multivibrator ist ein astabiles System:
– System mit mehreren Zuständen
– wechselt zwischen diesen selbstständig oder von außen gesteuert
• Beispiel: Funktionsgenerator (Rechtecksignal)
Multivibrator
Moritz Dereschkewitz Referat NE555
Folie 17
Moritz Dereschkewitz Referat NE555
Folie 18
Anwendungsbeispiele Multivibrator
U1
NE555
GND
TRIG
OUT
RST CV
THRS
DIS
Vcc
V1
6
C1
10nF
C2
100nF
R1
1k
R2
10k
555out
.tran 0 0.01 0 1
Moritz Dereschkewitz Referat NE555
Folie 19
Anwendungsbeispiele Multivibrator
Ausgang = VCC, wenn UTrigger < 𝟏
𝟑 VCC
Ausgang = 0 V, wenn UThreshold > 𝟐
𝟑 VCC
Zusammengefasst:
Quellen (1) Wikipedia: NE555 timer IC
(http://en.wikipedia.org/wiki/NE555, Abruf: 01.05.2010)
(2) Wikipedia: NE555 (http://de.wikipedia.org/wiki/NE555, Abruf: 29.04.2010)
(3) National Semiconductor: Datenblatt LM155 Timer (http://www.national.com/ds/LM/LM555.pdf, Juli 2006, Abruf: 24.04.2010)
(4) Elektrotechnik Online: Der Aufbau eines NE 555 Bausteins (http://et-tutorials.de/763/astabiler-multivibrator-mit-dem-timer-baustein-ne-555, Abruf: 25.04.2010)
(5) das ELKO: Timer NE555 und NE556 (http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0206115.htm, Abruf: 01.05.2010)
Moritz Dereschkewitz Referat NE555
Folie 20
Bildnachweis
Moritz Dereschkewitz Referat NE555
Folie 21
a. timer555.de Folie 1: IC NE555 (http://www.timer555.de, Abruf: 27.04.2010)
b. National Semiconductor: Datenblatt LM155 Timer [3] Folie 4: Connection Diagram LM555
c. das ELKO: Timer NE555 und NE556 [5] Folien 6-12: Innenschaltung des NE555
d. Wikipedia: NE555 [2] Folie 9: Schaltungssymbol Komparator
e. Schaltbilder und Simulation mit LTSpice IV Folie 16f.: Monoflop Folie 19f.: Astabile Kippstufe
Fragen?
Moritz Dereschkewitz Referat NE555
Folie 22
Dankeschön fürs Zuhören!
Tous cela un peu plus en détail.
Der NE555 und seine Anwendung bei der Pulsweitenmodulation (PWM)
Moritz Dereschkewitz Referat NE555
Folie 23
Et maintenant:
Signal-Modulation via Control
• Über CTRL-Eingang THRS-Referenzpotential von extern vorgeben
• Konsequenz: Schwellen- und Triggerspannung herauf oder herabsetzen
Was bringt mir das?
• Zeitpunkt für das An- und Ausschalten kann von außen beeinflusst werden
• Variation des Tastverhältnisses eines quasi PW-modulierten Signals
BSB
Moritz Dereschkewitz Referat NE555
Folie 24
Sinusmoduliertes Ausgangssignal
• Der feste Spannungsteiler legt auch die Trigger-Referenzspannung fest • Kondensatorspannung „pendelt“ zwischen CTRL und Trigger-Referenzspannung • größere Potentialdifferenz ⇨ längerer Aufladevorgang • längeres Aufladen ⇨ längere Pulsweite
Moritz Dereschkewitz Referat NE555
Folie 25
Rampenmoduliertes Ausgangssignal
• Spannungsrampe an CTRL legt das Tastverhältnis des Rechtecksignals fest (Cave: keine „richtige“ PWM, da die Grundfrequenz nicht konstant bleibt! Die richtige PWM wird mit einem Komparator aufgebaut, der ein Eingangssignal mit einem Dreieckssignal vergleicht)
Moritz Dereschkewitz Referat NE555
Folie 26
Moritz Dereschkewitz Referat NE555
Folie 27
Alle Klarheiten endgültig beseitigt?
Jetzt ist aber Schluss.
Recommended