NE555 — Timer-IC

Steckbrief aus der Bauteile-Bibliothek. Entworfen 1971 von Hans Camenzind bei Signetics — und seitdem in geschätzt Milliarden Exemplaren pro Jahr gefertigt: der meistgebaute Chip der Welt.

Steckbrief

Funktion	Timer/Oszillator — astabil, monostabil, bistabil
Gehäuse	DIP-8 (breadboard-tauglich)
Versorgung	4,5--16 V (bipolare NE555)
Ausgangsstrom	bis ±200 mA — treibt LEDs, Relais, Piezos direkt
Frequenzbereich	bis ~100 kHz solide (astabil)
Timing-Genauigkeit	von R und C bestimmt — der Chip selbst ist erstaunlich stabil

Das Innenleben in einem Absatz

Drei gleiche Widerstände teilen die Versorgungsspannung in die zwei Referenzen \(\tfrac{1}{3}V_{CC}\) und \(\tfrac{2}{3}V_{CC}\) (die drei 5-kΩ-Widerstände gelten als Namenspate des „555"). Zwei Komparatoren vergleichen die Pins Trigger und Threshold mit diesen Referenzen und setzen bzw. löschen ein Flipflop; das steuert den Ausgang und einen Entladetransistor an Pin 7 (Discharge). Alles Timing entsteht außen: Ein Kondensator pendelt zwischen \(\tfrac{1}{3}\) und \(\tfrac{2}{3}\) der Versorgung — der 555 schaut nur zu und schaltet an den Grenzen. Deshalb kürzt sich \(V_{CC}\) aus allen Timing-Formeln heraus: Die Zeiten hängen nur von R und C ab.

Betriebsart 1: astabil (Oszillator)

Zwei Widerstände \(R_1\) (V_CC → Pin 7), \(R_2\) (Pin 7 → Pin 6/2) und der Kondensator \(C\) (Pin 6/2 → GND). Der Kondensator lädt über \(R_1{+}R_2\) und entlädt über \(R_2\):

mit der Frequenz \(f\), den Widerständen \(R_1, R_2\) und der Kapazität \(C\). Der Tastgrad (Anteil der High-Zeit) ist

und liegt konstruktionsbedingt immer über 50 % (\(R_2 \gg R_1\) nähert sich 50 %; exakt symmetrisch wird es mit einer Diode über \(R_2\)). Zahlenbeispiel: \(R_1 = 1\) kΩ, \(R_2 = 10\) kΩ, \(C = 100\) nF → \(f \approx 690\) Hz.

Betriebsart 2: monostabil (Einzelimpuls)

Ein Low-Impuls an Trigger (Pin 2) startet genau einen Ausgangsimpuls der Länge

mit der Impulsdauer \(t\), dem Ladewiderstand \(R\) und der Kapazität \(C\) (der Faktor 1,1 ist \(\ln 3\) — die Ladezeit von 0 auf \(\tfrac{2}{3}V_{CC}\)). Klassiker: Einschaltverzögerung, Impulsverlängerung, Treppenhauslicht im Kleinen.

Betriebsart 3: bistabil (Flipflop)

Ohne Kondensator wird der 555 zum Set/Reset-Speicher: Trigger setzt den Ausgang, Reset (Pin 4) löscht ihn. Etwas verschwenderisch — aber mit ±200 mA Ausgang ein Flipflop, das direkt ein Relais hält.

Praxisfallen

• Stromspitzen beim Umschalten: Die bipolare NE555-Ausgangsstufe zieht beim Kippen kurzzeitig kräftige Querströme — 100-nF-Kerko direkt an Pin 8/1 ist Pflicht, sonst wandern Störungen in die Nachbarschaft.
• Pin 5 (Control) mit 10 nF nach GND abblocken, wenn ungenutzt — er hängt direkt an der ⅔-Referenz und fängt sonst Störungen ins Timing ein.
• Pin 4 (Reset) auf V_CC legen, wenn ungenutzt — offen gelassen kann er den Timer wahllos abwürgen.
• Timing-Kondensator: Klasse-1-Keramik (C0G) oder Folie — ein X7R-Kerko verstimmt den Oszillator mit Temperatur und Spannung, ein Elko-Leckstrom ruiniert lange Zeiten.
• Batteriebetrieb: Die bipolare NE555 genehmigt sich mehrere mA Ruhestrom — dafür gibt es die CMOS-Geschwister (TLC555, LMC555), die auch unter 4,5 V laufen.

Anwendung im Haus

Im elektronischen Würfel (unser Adventskalender-Finale) liefert der NE555 den schnellen Takt, ein Zähler zählt 1--6, und der Zufall entsteht durch den Moment des Loslassens — reine Logik, kein Mikrocontroller. Die Serie Digitale Logik liefert die Grundlagen dazu.

Bezugsquellen

• Datenblatt: Texas Instruments NE555P
• Kaufen: blueberrye.io (Werbung) · Mouser · Reichelt

Weiterführendes

• Kondensator und Dielektrika — warum der Timing-Kondensator Klasse 1 sein will
• 74HCT14 — der Low-Cost-Oszillator, wenn's unpräzise sein darf
• Serie Digitale Logik — vom Gatter zum Zähler
• Bauteile-Bibliothek — alle Steckbriefe

---