NE555

555 Zeitgeber-IC ⓘ
	Signetics NE555 im 8-poligen DIP-Gehäuse
Typ	Aktiv, Integrierte Schaltung
Erfunden	Hans Camenzind (1971)
Erste Produktion	1972
Elektronisches Symbol
	; Internes Blockdiagramm

Der 555-Timer-IC ist ein integrierter Schaltkreis (Chip), der in einer Vielzahl von Zeitgeber-, Verzögerungs-, Impulsgenerierungs- und Oszillatoranwendungen eingesetzt wird. Derivate bieten zwei (556) oder vier (558) Zeitschaltungen in einem Gehäuse. Das Design wurde erstmals 1972 von Signetics auf den Markt gebracht. Seitdem haben zahlreiche Unternehmen die ursprünglichen bipolaren Zeitgeber sowie ähnliche CMOS-Zeitgeber mit geringem Stromverbrauch hergestellt. Im Jahr 2017 hieß es, dass Schätzungen zufolge jährlich über eine Milliarde 555-Timer produziert werden und dass das Design "wahrscheinlich der beliebteste integrierte Schaltkreis aller Zeiten" sei. ⓘ

Geschichte

Siliziumchip des ersten 555-Chips (1971) ⓘ

Chip des CMOS-Chips ICM7555 von NXP ⓘ

Der Timer-IC wurde 1971 von Hans Camenzind im Auftrag von Signetics entwickelt. 1968 wurde er von Signetics mit der Entwicklung eines PLL-ICs (Phase-Locked Loop) beauftragt. Er entwarf einen Oszillator für PLLs, bei dem die Frequenz nicht von der Versorgungsspannung oder der Temperatur abhängt. In der Folge entließ Signetics aufgrund der Rezession von 1970 die Hälfte seiner Mitarbeiter, und die Entwicklung der PLL wurde daraufhin eingefroren. Camenzind schlug die Entwicklung einer universellen Schaltung vor, die auf dem Oszillator für PLLs basierte, und bat darum, sie allein zu entwickeln, indem er sich Geräte von Signetics auslieh, anstatt sein Gehalt um die Hälfte zu kürzen. Camenzinds Idee wurde zunächst abgelehnt, da andere Ingenieure argumentierten, das Produkt könne aus vorhandenen, vom Unternehmen verkauften Teilen gebaut werden; der Marketingleiter stimmte der Idee jedoch zu. ⓘ

Der erste Entwurf für den 555 wurde im Sommer 1971 geprüft. Er wurde für fehlerfrei befunden und ging in den Entwurfsstadium über. Einige Tage später kam Camenzind auf die Idee, statt einer Konstantstromquelle einen Gleichstromwiderstand zu verwenden, und stellte fest, dass dies zufriedenstellend funktionierte. Durch die Entwurfsänderung wurden die erforderlichen 9 externen Pins auf 8 reduziert, so dass der IC in ein 8-Pin-Gehäuse anstelle eines 14-Pin-Gehäuses passen konnte. Diese überarbeitete Version bestand eine zweite Designprüfung, und die Prototypen wurden im Oktober 1971 als NE555V (Kunststoff-DIP) und SE555T (Metall-TO-5) fertiggestellt. Die 9-Pin-Version war bereits von einer anderen Firma auf den Markt gebracht worden, die von einem Ingenieur gegründet worden war, der an der ersten Überprüfung teilgenommen hatte und bei Signetics in den Ruhestand gegangen war; diese Firma zog ihre Version kurz nach der Veröffentlichung des 555 zurück. Der 555-Timer wurde 1972 von 12 Unternehmen hergestellt und wurde zu einem der meistverkauften Produkte. ⓘ

Name

In mehreren Büchern wird berichtet, dass der Name "555" von den drei 5 kΩ-Widerständen im Inneren des Chips abgeleitet wurde. In einem aufgezeichneten Interview mit dem Kurator eines Online-Transistormuseums sagte Hans Camenzind jedoch: "Der Name wurde einfach willkürlich gewählt. Es war Art Fury [Marketing Manager], der dachte, die Schaltung würde sich gut verkaufen, der den Namen '555' wählte." ⓘ

Entwurf

Je nach Hersteller umfasste das 555er-Standardgehäuse 25 Transistoren, 2 Dioden und 15 Widerstände auf einem Siliziumchip in einem 8-poligen Dual-In-Line-Gehäuse (DIP-8). Zu den verfügbaren Varianten gehörten der 556 (ein DIP-14, der zwei komplette 555er auf einem Chip vereint) und 558 / 559 (beide Varianten waren ein DIP-16, der vier Timer mit reduzierter Funktionalität auf einem Chip vereint). ⓘ

Die NE555-Bauteile waren für den kommerziellen Temperaturbereich (0 °C bis +70 °C) und die SE555-Bauteilnummer für den militärischen Temperaturbereich (-55 °C bis +125 °C) bestimmt. Diese Chips waren sowohl in hochzuverlässigen Metallgehäusen (T-Gehäuse) als auch in preiswerten Epoxid-Kunststoffgehäusen (V-Gehäuse) erhältlich. Daher lauteten die vollständigen Teilenummern NE555V, NE555T, SE555V und SE555T. ⓘ

Inzwischen gibt es CMOS-Versionen des 555 mit geringerem Stromverbrauch, z. B. den Intersil ICM7555 und die Texas Instruments LMC555, TLC555, TLC551. ⓘ

Interner Schaltplan

Das interne Blockdiagramm und der Schaltplan des 555-Timers sind in allen drei Zeichnungen mit der gleichen Farbe hervorgehoben, um zu verdeutlichen, wie der Chip implementiert ist:

Spannungsteiler: Zwischen der positiven Versorgungsspannung V_CC und der Masse GND befindet sich ein Spannungsteiler, der aus drei identischen Widerständen (5 kΩ für bipolare Timer, 100 kΩ oder höher für CMOS) besteht, um Referenzspannungen für die Komparatoren zu erzeugen. CONTROL ist zwischen den beiden oberen Widerständen angeschlossen, so dass eine externe Spannung die Referenzspannungen steuern kann:
- Wenn CONTROL nicht angesteuert wird, erzeugt dieser Teiler eine obere Referenzspannung von 2⁄3 V_CC und eine untere Referenzspannung von 1⁄3 V_CC.
- Wenn CONTROL angesteuert wird, ist die obere Referenzspannung stattdessen V_CONTROL und die untere Referenzspannung 1⁄2 V_CONTROL.
Schwellenwertkomparator: Der negative Eingang des Komparators ist mit der oberen Referenzspannung des Spannungsteilers verbunden, und der positive Eingang des Komparators ist mit THRESHOLD verbunden.
Trigger-Komparator: Der positive Eingang des Komparators ist mit der unteren Referenzspannung des Spannungsteilers verbunden, und der negative Eingang des Komparators ist mit TRIGGER verbunden.
Flip-Flop: Ein SR-Flip-Flop speichert den Status des Timers und wird von den beiden Komparatoren gesteuert. RESET hat Vorrang vor den beiden anderen Eingängen, so dass das Flip-Flop (und damit der gesamte Timer) jederzeit zurückgesetzt werden kann.
Ausgang: Auf den Ausgang des Flipflops folgt eine Ausgangsstufe mit Push-Pull-Ausgangstreibern, die bei bipolaren Zeitgebern bis zu 200 mA liefern können, bei CMOS-Zeitgebern weniger.
Entladung: Außerdem schaltet der Ausgang des Flipflops einen Transistor ein, der DISCHARGE mit der Masse verbindet. ⓘ

555 internes Blockschaltbild
555 internes Schaltbild der bipolaren Version
555 internes Schaltbild der CMOS-Version ⓘ

Pinbelegung

Die Pinbelegung des 8-poligen 555-Timers und des 14-poligen 556-Dual-Timers ist in der folgenden Tabelle dargestellt. Da der 556 konzeptionell aus zwei 555-Timern besteht, die sich die Stromversorgungspins teilen, sind die Pin-Nummern für jede Hälfte auf zwei Spalten verteilt. ⓘ

In der folgenden Tabelle werden die längeren Pinbezeichnungen verwendet, da die Hersteller die abgekürzten Pinbezeichnungen nie in allen Datenblättern standardisiert haben. ⓘ

555 Pin-Nr.	556:1. Pin-Nr.	556:2. Pin-Nr.	Pin-Bezeichnung	Pin-Richtung	Pin-Beschreibung ⓘ
1	7	7	GND	Stromversorgung	Masseversorgung: Dieser Pin ist die Masse-Referenzspannung (Null Volt).
2	6	8	TRIGGER	Eingang	Trigger: Wenn V_TRIGGER unter 1⁄2 V_CONTROL (1⁄3 V_CC, außer wenn CONTROL durch ein externes Signal gesteuert wird) fällt, geht OUTPUT in den High-Zustand über, und ein Zeitintervall beginnt. Solange TRIGGER auf einer niedrigen Spannung gehalten wird, bleibt OUTPUT im High-Zustand.
3	5	9	AUSGANG	Ausgang	Ausgang: Dieser Pin ist ein Push-Pull-Ausgang (P.P.), der entweder in einen Low-Zustand (GND) oder einen High-Zustand (V_CC minus ca. 1,7 Volt bei bipolaren Timern oder V_CC bei CMOS-Timern) versetzt wird. Bei bipolaren Timern kann dieser Pin bis zu 200 mA treiben, CMOS-Timer können jedoch weniger treiben (variiert je nach Chip). Wenn dieser Pin bei bipolaren Timern einen flankenempfindlichen Eingang eines digitalen Logikchips ansteuert, muss eventuell ein Entkopplungskondensator von 100 bis 1000 pF (zwischen diesem Pin und GND) hinzugefügt werden, um eine doppelte Auslösung zu verhindern.
4	4	10	RESET	Eingang	Reset: Ein Timing-Intervall kann durch Anlegen dieses Pins an GND zurückgesetzt werden, aber das Timing beginnt erst dann wieder, wenn dieser Pin über etwa 0,7 Volt ansteigt. Dieser Pin hat Vorrang vor TRIGGER, der wiederum Vorrang vor THRESHOLD hat. Wenn dieser Pin nicht verwendet wird, sollte er mit V_CC verbunden werden, um zu verhindern, dass elektrisches Rauschen versehentlich einen Reset auslöst.
5	3	11	STEUERUNG	Eingang	Steuerung: Dieser Pin ermöglicht den Zugriff auf den internen Spannungsteiler (standardmäßig 2⁄3 V_CC). Durch Anlegen einer Spannung an diesen Pin können die Timing-Eigenschaften geändert werden. Im astabilen Modus kann dieser Pin zur Frequenzmodulation des OUTPUT-Status verwendet werden. Wenn dieser Pin nicht verwendet wird, sollte er mit einem 10 nF-Entkopplungskondensator (zwischen diesem Pin und GND) verbunden werden, um sicherzustellen, dass elektrisches Rauschen den internen Spannungsteiler nicht beeinträchtigt.
6	2	12	THRESHOLD	Eingang	Schwellenwert: Wenn die Spannung an diesem Pin größer ist als V_CONTROL (standardmäßig 2⁄3 V_CC, es sei denn, CONTROL wird durch ein externes Signal angesteuert), endet das Zeitintervall für den High-Zustand von OUTPUT, wodurch OUTPUT in den Low-Zustand übergeht.
7	1	13	ENTLADEN	Ausgang	Entladen: Dieser Pin ist ein Open-Collector-Ausgang (O.C.) für bipolare Timer bzw. ein Open-Drain-Ausgang (O.D.) für CMOS-Timer. Dieser Pin kann zur Entladung eines Kondensators zwischen den Intervallen verwendet werden, in Phase mit OUTPUT. Im bistabilen Modus und im Schmitt-Trigger-Modus ist dieser Pin unbenutzt, so dass er als alternativer Ausgang verwendet werden kann.
8	14	14	V_CC	Stromversorgung	Positive Versorgung: Bei bipolaren Zeitgebern liegt die Versorgungsspannung typischerweise zwischen 4,5 und 16 Volt (einige sind für bis zu 18 Volt spezifiziert, die meisten arbeiten jedoch auch mit bis zu 3 Volt). Bei CMOS-Timern liegt der Versorgungsspannungsbereich typischerweise zwischen 2 und 15 Volt (einige sind für bis zu 18 Volt spezifiziert, andere sogar für nur 1 Volt). Siehe die Spalten für die minimale und maximale Versorgungsspannung in der Tabelle der Ableitungen in diesem Artikel. Die Verwendung eines oder mehrerer Entkopplungskondensatoren (zwischen diesem Pin und GND) ist eine gute Praxis.

Pinbelegung des 555 Single-Timers.
Pinbelegung eines 556-Dual-Timers. ⓘ

Betriebsarten

Schaltbeispiel für den 555 im monostabilen Modus ⓘ

Die Beziehungen des Trigger-Signals, der Spannung am Kondensator C und die Pulsbreite ⓘ

Als monostabile Kippstufe arbeitet der NE555 als einmaliger Impulsgeber. Zu den Anwendungen in diesem Modus gehören unter anderem Timer, Frequenzteiler, Kapazitätsmessung und die Pulsweitenmodulation (PWM). ⓘ

Der Puls beginnt, wenn der NE555-Timer ein Signal am Trigger-Eingang empfängt. Das ist dann der Fall, wenn die Spannung am Trigger-Eingang unter ¹⁄₃ der Versorgungsspannung fällt. Die Breite des Ausgangsimpulses wird über die Zeitkonstante eines externen RC-Netzwerks festgelegt, das aus einem Kondensator C und einem Widerstand R, wie in nebenstehender Schaltskizze dargestellt, besteht. Der Ausgangsimpuls endet, wenn die Spannung am Kondensator ²⁄₃ der Versorgungsspannung entspricht, vorausgesetzt, der Triggerimpuls endete zuvor. Die Impulsbreite τ des Ausgangsimpulses kann durch Anpassen der Werte von R und C nach folgender Gleichung verändert werden:

\tau =RC\cdot \ln(3)\approx 1{,}1\cdot RC

ⓘ

In dieser einfachen Grundschaltung ist die monostabile Kippstufe nicht nachtriggerbar. Ein erneutes Trigger-Signal wird erst nach Ablauf der Zeit τ akzeptiert. Durch Erweiterung der Schaltung kann mit dem NE555 auch eine nachtriggerbare monostabile Kippstufe realisiert werden. Man macht dabei nur von seiner Funktion als Präzisions-Schmitt-Trigger Gebrauch. ⓘ

Eine Anwendung der monostabilen Kippstufe mit der vierfachen Timerschaltung NE558 bestand in dem analogen Joystickinterface am sogenannten Game-Port des IBM-PC in den 1980er Jahren: Der NE558 stellt dabei einen Teil eines einfachen AD-Wandlers mit vier Kanälen dar, welcher den Widerstandswert des Potentiometers pro Achse für zwei Joysticks in eine von der Auslenkung abhängige Impulsdauer umsetzt. Die Auslösung des NE558 und die Ermittlung der Zeitdauer eines Impulses wird über die Software realisiert. ⓘ

Astabil

Schaltplan eines 555-Timers im astabilen Modus

Wellenform im astabilen Modus ⓘ

Beispiele für den astabilen Modus mit gemeinsamen Werten
Frequenz	C	R₁	R₂	Tastverhältnis ⓘ
0,1 Hz (+0,048%)	100 μF	8,2 kΩ	68 kΩ	52.8%
1 Hz (+0,048%)	10 μF	8,2 kΩ	68 kΩ	52.8%
10 Hz (+0,048%)	1 μF	8,2 kΩ	68 kΩ	52.8%
100 Hz (+0,048%)	100 nF	8,2 kΩ	68 kΩ	52.8%
1 kHz (+0,048%)	10 nF	8,2 kΩ	68 kΩ	52.8%
10 kHz (+0,048%)	1 nF	8,2 kΩ	68 kΩ	52.8%
100 kHz (+0,048%)	100 pF	8,2 kΩ	68 kΩ	52.8%

In der astabilen Konfiguration gibt der 555-Timer einen kontinuierlichen Strom von Rechteckimpulsen mit einer bestimmten Frequenz ab. Die astabile Konfiguration wird mit zwei Widerständen realisiert, $R_{1}$ und $R_{2}$ und einem Kondensator $C$ . In dieser Konfiguration wird der Steuerpin nicht verwendet und ist daher über einen 10-nF-Entkopplungskondensator mit Masse verbunden, um elektrisches Rauschen abzuschirmen. Die Schwellenwert- und Auslösestifte sind mit dem Kondensator $C$ verbunden, so dass sie die gleiche Spannung haben. ⓘ

Anfänglich ist der Kondensator $C$ nicht aufgeladen, so dass der Triggerstift eine Spannung von Null erhält, die weniger als 1⁄3 der Versorgungsspannung beträgt. Folglich führt der Trigger-Pin dazu, dass der Ausgang auf High geht und der interne Entladetransistor in den Cut-Off-Modus geht. Da der Entladestift nicht mehr mit Masse kurzgeschlossen ist, fließt der Strom durch die Widerstände $R_{1}$ und $R_{2}$ zum Kondensator und lädt ihn auf. Der Kondensator $C$ beginnt sich aufzuladen, bis die Spannung 2⁄3 der Versorgungsspannung beträgt. ⓘ

Zu diesem Zeitpunkt bewirkt der Schwellenwert-Pin, dass der Ausgang auf Low geht und der interne Entladetransistor in den Sättigungsmodus geht. Folglich beginnt der Kondensator mit der Entladung über $R_{2}$ zu entladen, bis er weniger als 1⁄3 der Versorgungsspannung beträgt, woraufhin der Auslösestift den Ausgang auf "high" schaltet und der interne Entladetransistor erneut in den Abschaltmodus übergeht. Und der Zyklus wiederholt sich. ⓘ

Während des ersten Pulses lädt sich der Kondensator von Null auf 2⁄3 der Versorgungsspannung auf, bei späteren Pulsen jedoch nur noch von 1⁄3 auf 2⁄3 der Versorgungsspannung. Folglich hat der erste Impuls im Vergleich zu den späteren Impulsen ein längeres Hochladeintervall. Außerdem lädt sich der Kondensator über beide Widerstände auf, entlädt sich aber nur über $R_{2}$ entladen, so dass das High-Intervall am Ausgang länger ist als das Low-Intervall. Dies wird in den folgenden Gleichungen dargestellt: Das Ausgangs-High-Zeitintervall eines jeden Impulses ist gegeben durch:

t_{\text{high}}=\ln(2)\cdot (R_{1}+R_{2})\cdot C

ⓘ

Das Ausgangs-Low-Zeitintervall eines jeden Impulses ist gegeben durch:

t_{\text{low}}=\ln(2)\cdot R_{2}\cdot C

ⓘ

Folglich ist die Frequenz $f$ des Impulses ist somit gegeben durch:

f={\frac {1}{t_{\text{high}}+t_{\text{low}}}}={\frac {1}{\ln(2)\cdot (R_{1}+2R_{2})\cdot C}}

ⓘ

und das Tastverhältnis (%) ist gegeben durch:

{\text{duty}}\%={\frac {t_{\text{high}}}{t_{\text{high}}+t_{\text{low}}}}\cdot 100={\frac {R_{1}+R_{2}}{R_{1}+2R_{2}}}\cdot 100

ⓘ

wobei $t$ die Zeit in Sekunden ist, $R$ der Widerstand in Ohm ist, $C$ die Kapazität in Farad, und $\ln(2)$ ist der natürliche Logarithmus von 2 (eine Konstante, die 0,693147 beträgt, wenn sie auf 6 signifikante Stellen gerundet wird), aber in Büchern und Datenblättern über 555-Zeitgeber wird sie üblicherweise mit weniger Stellen angenähert, z. B. mit 0,7, 0,69 oder 0,693. ⓘ

Schaltplan eines 555-Timers im astabilen Modus mit einer 1N4148-Diode zur Erzeugung eines Tastverhältnisses von weniger als 50 % ⓘ

Widerstand $R_{1}$ Anforderungen:

$W$ Leistungsvermögen von $R_{1}$ muss größer sein als ${\frac {V_{\text{CC}}\cdot V_{\text{CC}}}{R_{1}}}$ nach dem Ohmschen Gesetz sein.
Insbesondere bei bipolaren 555ern müssen niedrige Werte von $R_{1}$ vermieden werden, damit der Ausgang während der Entladung in der Nähe von Null Volt gesättigt bleibt, wie in der obigen Gleichung angenommen. Andernfalls wird die Ausgangs-Tiefstwertzeit größer sein als oben berechnet. ⓘ

Der erste Zyklus dauert deutlich länger als die berechnete Zeit, da sich der Kondensator beim Einschalten zunächst von 0 V auf 2⁄3 von V_CC aufladen muss, bei den folgenden Zyklen jedoch nur von 1⁄3 von V_CC auf 2⁄3 von V_CC. ⓘ

Kürzeres Tastverhältnis

Um eine High-Zeit am Ausgang zu erzeugen, die kürzer ist als die Low-Zeit (d. h. ein Tastverhältnis von weniger als 50 %), kann eine schnelle Diode (z. B. die Signaldiode 1N4148) parallel zu R₂ geschaltet werden, wobei sich die Kathode auf der Seite des Kondensators befindet. Dadurch wird R₂ während des hohen Teils des Zyklus überbrückt, so dass das hohe Intervall nur von R₁ und C abhängt, wobei eine Anpassung auf der Grundlage des Spannungsabfalls an der Diode erfolgt. Der Spannungsabfall an der Diode verlangsamt die Aufladung des Kondensators, so dass die Hochlaufzeit länger ist als das erwartete und oft zitierte ln(2)⋅R₁C = 0,693 R₁C. Die niedrige Zeit ist die gleiche wie oben, 0,693 R₂C. Mit der Bypass-Diode beträgt die High-Zeit:

t_{\text{high}}=\ln \left({\frac {2V_{\text{CC}}-3V_{\text{diode}}}{V_{\text{CC}}-3V_{\text{diode}}}}\right)\cdot R_{1}\cdot C,

ⓘ

wobei Vdiode der Wert ist, bei dem der "Ein"-Strom der Diode 1⁄2 von V_CC/R₁ beträgt, was aus dem Datenblatt der Diode oder durch Tests ermittelt werden kann. Ein extremes Beispiel: Wenn V_CC = 5 V und Vdiode = 0,7 V, beträgt die Hochlaufzeit 1,00 R₁C, was 45 % länger ist als die "erwarteten" 0,693 R₁C. Im anderen Extremfall, wenn V_cc = 15 V und Vdiode = 0,3 V, beträgt die Hochlaufzeit 0,725 R₁C, was näher an den erwarteten 0,693 R₁C liegt. Die Gleichung reduziert sich auf den erwarteten Wert von 0,693 R₁C, wenn Vdiode = 0 V ist. ⓘ

Monostabil

Schema eines 555 im monostabilen Modus. Beispielwerte R = 220 kΩ, C = 100 nF für die Entprellung eines Druckknopfes.

Wellenform im monostabilen Modus ⓘ

Im monostabilen Modus endet der Ausgangsimpuls, wenn die Spannung am Kondensator 2⁄3 der Versorgungsspannung entspricht. Die Ausgangsimpulsbreite kann durch Einstellen der Werte von R und C je nach Bedarf der jeweiligen Anwendung verlängert oder verkürzt werden. ⓘ

Der Ausgangsimpuls hat die Breite t, d. h. die Zeit, die benötigt wird, um C auf 2⁄3 der Versorgungsspannung aufzuladen. Sie ist gegeben durch:

t=\ln(3)\cdot R\cdot C,

ⓘ

wobei $t$ die Zeit in Sekunden ist, $R$ der Widerstand in Ohm ist, $C$ ist die Kapazität in Farad, $\ln(3)$ ist der natürliche Logarithmus der 3-Konstante, d. h. 1,098612 (gerundet auf 6 signifikante Stellen), wird aber in Büchern und Datenblättern über 555-Zeitgeber häufig auf weniger Stellen gerundet, z. B. 1,1 oder 1,099. ⓘ

Wenn der Timer-IC im monostabilen Modus verwendet wird, muss die Zeitspanne zwischen zwei Auslöseimpulsen größer sein als die RC-Zeitkonstante. ⓘ

Beispiele

Beispiele für den monostabilen Modus mit gemeinsamen Werten
Zeit	C	R ⓘ
100 μs (-0,026%)	1 nF	91 kΩ
1 ms (-0,026%)	10 nF	91 kΩ
10 ms (-0,026%)	100 nF	91 kΩ
100 ms (-0,026%)	1 μF	91 kΩ
1 s (-0.026%)	10 μF	91 kΩ
10 s (-0.026%)	100 μF	91 kΩ

Mit der algebraischen Zeitformel (oben) und den Komponentenwerten aus der Beispieltabelle (rechts) wird die Zeit wie folgt berechnet:

t=\ln(3)\cdot R\cdot C

ⓘ

wenn R gleich 91 kΩ und C gleich 100 nF ist ⓘ

t=\ln(3)\cdot 91k\cdot 100n

ⓘ

wird in die erwarteten Einheiten umgerechnet: $\ln(3)$ ist der natürliche Logarithmus von 3, $R$ ist der Widerstand in Ohm, $C$ ist die Kapazität in Farad, ⓘ

t=1.098612\cdot 91000\cdot 0.0000001

ⓘ

wird multipliziert mit ⓘ

t=0.0099973692

Sekunden, was ungefähr 10 ms entspricht (-0,026%) ⓘ

Mit algebraischer Mathematik können die Komponentenwerte durch Potenzen von 10 skaliert werden, um die gleiche Zeit zu erhalten:

10 ms (-0,026%) = 10 nF und 910 kΩ
10 ms (-0,026%) = 100 nF und 91 kΩ: (Werte aus Tabelle)
10 ms (-0,026%) = 1000 nF und 9,1 kΩ : (1000 nF ist 1 μF) ⓘ

Für jede Zeile in der Beispieltabelle (rechts) können zwei zusätzliche Zeitwerte leicht durch Hinzufügen eines zweiten Widerstands in Parallel- oder Reihenschaltung erstellt werden. Bei Parallelschaltung beträgt die neue Zeit die Hälfte der Tabellenzeit. In Reihe geschaltet ist die neue Zeit das Doppelte der Tabellenzeit.

5 ms (-0,026%) = 100 nF und 45,5 kΩ : (zwei 91 kΩ-Widerstände in Parallelschaltung)
10 ms (-0,026%) = 100 nF und 91 kΩ: (Werte aus Tabelle)
20 ms (-0,026%)= 100 nF und 182 kΩ : (zwei 91 kΩ-Widerstände in Reihe) ⓘ

Bistabil

Schaltplan eines 555 im bistabilen Flip-Flop-Modus. An den beiden Eingängen sollten hochohmige Pull-up-Widerstände angebracht werden.

Das Symbol für ein invertiertes SR-Flipflop (ohne /Q) ähnelt der Schaltung auf der rechten Seite. ⓘ

Im bistabilen Modus verhält sich der 555-Timer wie ein SR-Flipflop. Die Trigger- und Reset-Eingänge werden über Pull-up-Widerstände hochgehalten, während der Schwellenwerteingang auf Masse liegt. Wenn der Trigger kurzzeitig auf Masse gezogen wird, wird der Ausgangspin auf V_CC (High-Status) geschaltet. Das Ziehen des Rücksetzeingangs gegen Masse wirkt wie ein "Reset" und schaltet den Ausgangspin auf Masse (Low-Status). In einer bistabilen Konfiguration sind keine Timing-Kondensatoren erforderlich. Der Entladestift bleibt unbeschaltet oder kann als Open-Collector-Ausgang verwendet werden. ⓘ

Schmitt-Trigger

Schaltplan eines 555 im bistabilen Schmitt-Trigger-Modus. Beispielwerte R1 und R2 = 100 kΩ, C = 10 nF.

Das Schmitt-Trigger-Invertergatter (unteres Symbol) ähnelt der Schaltung auf der rechten Seite ⓘ

Mit einem 555-Timer lässt sich ein Schmitt-Trigger-Invertergatter erstellen, das einen verrauschten Eingang in einen sauberen digitalen Ausgang umwandelt. Das Eingangssignal sollte über einen Reihenkondensator angeschlossen werden, der dann mit den Trigger- und Schwellenwert-Pins verbunden wird. Ein Widerstandsteiler von V_CC nach GND wird an die zuvor verbundenen Pins angeschlossen. Der Reset-Pin ist mit V_CC verbunden. ⓘ

Gehäuse

Texas Instruments NE555 in DIP-8- und SO-8-Gehäusen ⓘ

1972 brachte Signetics ursprünglich den 555-Timer in DIP-8- und TO5-8-Metalldosengehäusen auf den Markt, und der 556-Timer wurde in einem DIP-14-Gehäuse herausgebracht. ⓘ

Im Jahr 2006 war der duale 556-Timer in Durchsteckgehäusen als DIP-14 (2,54 mm Abstand) und in oberflächenmontierten Gehäusen als SO-14 (1,27 mm Abstand) und SSOP-14 (0,65 mm Abstand) erhältlich. ⓘ

Im Jahr 2012 war der 555 in Durchsteckgehäusen als DIP-8 (2,54 mm Pitch) und oberflächenmontierten Gehäusen als SO-8 (1,27 mm Pitch), SSOP-8 / TSSOP-8 / VSSOP-8 (0,65 mm Pitch) und BGA (0,5 mm Pitch) erhältlich. ⓘ

Der MIC1555 ist ein CMOS-Timer des Typs 555 mit drei Pins weniger, der im oberflächenmontierbaren Gehäuse SOT23-5 (0,95 mm Pitch) erhältlich ist. ⓘ

Spezifikationen

555-Timer-Schaltung auf einem lötfreien Breadboard ⓘ

Diese Spezifikationen gelten für den originalen bipolaren NE555. Andere 555-Timer können je nach Typ (Industrie, Militär, Medizin usw.) andere Spezifikationen aufweisen. ⓘ

Bauteilnummer	NE555 ⓘ
IC-Prozess	Bipolar
Versorgungsspannung (V_CC)	4,5 bis 16 V
Versorgungsstrom (V_CC = +5 V)	3 bis 6 mA
Versorgungsstrom (V_CC = +15 V)	10 bis 15 mA
Ausgangsstrom (maximal)	200 mA
Maximale Verlustleistung	600 mW
Leistungsaufnahme (minimal im Betrieb)	30 mW @ 5 V, 225 mW bei 15 V
Betriebstemperatur	0 bis 70 °C

Abgeleitete Versionen

Zahlreiche Firmen haben in den letzten Jahrzehnten eine oder mehrere Varianten der 555, 556, 558 Timer unter vielen verschiedenen Teilenummern hergestellt. Im Folgenden finden Sie eine unvollständige Liste: ⓘ

Hersteller	Teil nummer	Herstellung Stand	IC Prozess	Zeitgeber insgesamt	Versorgung min. (Volt)	Versorgung max. (Volt)	I_q (μA) bei 5 V Versorgung	Frequenz max. (MHz)	Bemerkungen
Kundenspezifische Siliziumlösungen (CSS)	CSS555	Aktiv	CMOS	1	1.2	5.5	4.3	1.0	Internes EEPROM, erfordert Programmiergerät
Dioden Inc.	ZSCT1555	Abgekündigt	Bipolar	1	0.9	6	150	0.33	Entwickelt von Camenzind
Japanische Funkgesellschaft (JRC)	NJM555	Abgekündigt	Bipolar	1	4.5	16	3000	0.1*	Auch in SIP-8 erhältlich
Mikrochip	MIC1555	Aktiv	CMOS	1*	2.7	18	240	5.0*	Reduzierte Funktionen, nur in SOT23-5 erhältlich
ON	MC1455	Aktiv	Bipolar	1	4.5	16	3000	0.1*	—
Renesas	ICM7555	Aktiv	CMOS	1	2	18	40	1.0
Renesas	ICM7556	Aktiv	CMOS	2	2	18	80	1.0
Signetics	NE555	Aktiv (TI)	Bipolar	1	4.5	16	3000	0.1*	Erster 555-Zeitgeber, DIP-8 oder TO5-8
Signetics	NE556	Aktiv (TI)	Bipolar	2	4.5	16	6000	0.1*	Erster 556er Zeitgeber, DIP-14
Signetics	NE558	Abgekündigt	Bipolar	4*	4.5	16	4800*	0.1*	Erster 558-Zeitgeber, DIP-16
STMicroelectronics (ST)	TS555	Aktiv	CMOS	1	2	16	110	2.7	—
Texas Instruments (TI)	LM555	Aktiv	Bipolar	1	4.5	16	3000	0.1
Texas-Instrumente	LM556	Abgekündigt	Bipolar	2	4.5	16	6000	0.1
Texas-Instrumente	LMC555	Aktiv	CMOS	1	1.5	15	100	3.0	Auch in DSBGA-8 erhältlich
Texas-Instrumente	NE555	Aktiv	Bipolar	1	4.5	16	3000	0.1*	—
Texas-Instrumente	NE556	Aktiv	Bipolar	2	4.5	16	6000	0.1*	—
Texas-Instrumente	TLC551	Aktiv	CMOS	1	1	15	170	1.8
Texas-Instrumente	TLC552	Aktiv	CMOS	2	1	15	340	1.8
Texas-Instrumente	TLC555	Aktiv	CMOS	1	2	15	170	2.1	—
Texas-Instrumente	TLC556	Aktiv	CMOS	2	2	15	340	2.1	—
X-REL	XTR655	Aktiv	SOI	1	2.8	5.5	170	4.0	Extreme (-60 °C bis +230 °C), Keramik DIP-8 oder blanker Chip

Anmerkungen zur Tabelle

Alle Informationen in der obigen Tabelle stammen aus den Referenzen in der Datenblatt-Spalte, es sei denn, sie sind unten angegeben.
In der Spalte "Gesamtzahl der Timer" kennzeichnet ein "*" Bauteile, denen 555-Timer-Funktionen fehlen.
Für die Spalte "I_q" wurde eine 5-Volt-Versorgung als gemeinsame Spannung gewählt, um einen Vergleich zu erleichtern. Der Wert für den Signetics NE558 ist ein Schätzwert, da in den NE558-Datenblättern kein I_q bei 5 V angegeben ist. Der in dieser Tabelle aufgeführte Wert wurde geschätzt, indem das Verhältnis von 5 V zu 15 V in anderen bipolaren Datenblättern verglichen und dann der 15-V-Parameter für das NE558-Bauteil herabgesetzt wurde, was mit einem "*" gekennzeichnet ist.
In der Spalte "Frequenz max." kennzeichnet ein "*" Werte, die möglicherweise nicht die tatsächliche maximale Frequenzgrenze des Bauteils darstellen. Im Datenblatt des MIC1555 werden Einschränkungen von 1 bis 5 MHz diskutiert. Obwohl die meisten bipolaren Timer in ihren Datenblättern keine maximale Frequenz angeben, haben sie alle eine maximale Frequenzbegrenzung von Hunderten von kHz über ihren gesamten Temperaturbereich. In Abschnitt 8.1 des NE555-Datenblatts von Texas Instruments wird ein Wert von 100 kHz angegeben, und auf der Website des Unternehmens wird in Timer-Vergleichstabellen ein Wert von 100 kHz genannt. In der App Note 170 von Signetics heißt es, dass die meisten Geräte bis zu 1 MHz oszillieren; unter Berücksichtigung der Temperaturstabilität sollte dies jedoch auf etwa 500 kHz begrenzt werden. Im Anwendungshinweis von HFO wird erwähnt, dass bei höheren Versorgungsspannungen die maximale Verlustleistung der Schaltung die Betriebsfrequenz begrenzen kann, da der Versorgungsstrom mit der Frequenz steigt.
In der Spalte "Hersteller" werden im Folgenden historische 555-Timer-Hersteller mit aktuellen Firmennamen in Verbindung gebracht.
- Fairchild Semiconductor wurde im Jahr 2016 an ON Semiconductor verkauft. ON Semiconductor wurde 1999 als Spin-off der Motorola Semiconductor Components Group gegründet. Der MC1455 war ursprünglich ein Motorola-Produkt.
- Intersil wurde 2017 an Renesas Electronics verkauft. Die ICM7555 und ICM7556 waren ursprünglich Produkte von Intersil.
- Micrel wurde 2015 an Microchip Technology verkauft. Der MIC1555 war ursprünglich ein Micrel-Produkt.
- National Semiconductor wurde im Jahr 2011 an Texas Instruments verkauft. Der LM555 und der LM556 waren zunächst Produkte von National Semiconductor.
- Signetics wurde 1975 an Philips Semiconductor verkauft, später an NXP Semiconductors im Jahr 2006.
- Zetex Semiconductors wurde 2008 an Diodes Incorporated verkauft. Der ZSCT1555 war ursprünglich ein Produkt von Zetex. ⓘ

556-Doppelzeitgeber

Chip eines von STMicroelectronics hergestellten NE556-Dual-Timers

Pinbelegung des 556-Dual-Timers ⓘ

Die Dualversion wird 556 genannt. Sie verfügt über zwei vollständige 555-Timer in einem 14-Pin-Gehäuse; lediglich die beiden Stromversorgungspins werden von den beiden Timern gemeinsam genutzt. Im Jahr 2020 war die bipolare Version als NE556 erhältlich, und die CMOS-Versionen waren als Intersil ICM7556 und Texas Instruments TLC556 und TLC552 erhältlich. Siehe Ableitungstabelle in diesem Artikel. ⓘ

558 Vierfach-Zeitgeber

Chip eines NE558-Quad-Timers, hergestellt von Signetics

Pinbelegung des 558-Quad-Timers

558 internes Blockdiagramm. Er unterscheidet sich von den Zeitgebern 555 und 556. ⓘ

Die Quad-Version wird 558 genannt und verfügt über vier Timer mit reduzierter Funktionalität in einem 16-Pin-Gehäuse, das in erster Linie für "monostabile Multivibrator"-Anwendungen entwickelt wurde. Im Jahr 2014 sind viele Versionen des 16-poligen NE558 veraltet. ⓘ

Teilweise Liste der Unterschiede zwischen 558- und 555-Chips:

Ein V_CC und ein GND, ähnlich wie beim 556-Chip.
Vier "Reset" sind intern mit einem externen Pin verbunden (558).
Vier "Steuerspannungen" sind intern mit einem externen Pin verbunden (558).
Vier "Trigger" sind fallend-flankenempfindlich (558), statt pegelempfindlich (555).
Zwei Widerstände im Spannungsteiler (558), anstelle von drei Widerständen (555).
Ein Komparator (558), anstelle von zwei Komparatoren (555).
Vier "Ausgänge" sind Open-Collector (O.C.)-Typ (558), statt Push-Pull (P.P.)-Typ (555). ⓘ

Grundschaltungen

Der NE555 verfügt über drei im Folgenden beschriebene grundlegende Betriebsarten. Darüber hinaus gibt es eine Vielzahl weitere und daraus abgeleitete Schaltungsvarianten, wie elektronische Tachometer, Triggerschalter in Oszilloskopen, Grundfunktionen in Kabeltestern oder Temperaturregler, in denen der NE555 als Schaltungsteil eingesetzt wird. ⓘ

Datenblätter

NE/SA/SE555/SE555C Product Data (PDF; 117 kB) Philips Semiconductors, 2003
ICM7555 General purpose CMOS timer, Product data sheet (PDF; 125 kB) NXP Semiconductors, 3. August 2009
LMC555 CMOS Version des 555 Timers. (PDF; 1,5 MB) Texas Instruments, SNAS558H – MAY 2004 – REVISED NOVEMBER 2010
Zeitgeber-IS B 555 / B 556 (PDF; 9,5 MB) Halbleiterwerk Frankfurt (Oder), 1. März 1986 ⓘ