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NE 555 Multivibrator

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NE 555 Multivibrator

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Astabiler Multivibrator (Taktgenerator) mit dem NE 555

Die einfachste Taktgeneratorschaltung mit dem NE555 oder 556 kommt mit nur drei zusätzlichen Bauteilen aus:

Wie diese Schaltung funktioniert, zeigt dieses hervorragende Video.de

Funktion in Stichworten

Dies passiert einmalig nach Einschalten der Betriebsspannung:

  • Die drei Rs der Innenschaltung sind alle gleich groß. Da sie zwischen +Ubatt und Masse hängen, bilden sie einen Spannungsteiler von 2/3 und 1/3 Ubatt. Bei Ubatt=6V liegen also oben 4V am Negativ-Eingang (der über den Pin CONTROL VOLTAGE nach draußen geführt ist) und unten 2V am positiv-Eingang des jeweiligen Komparators an.
  • Anfänglich ist der Kondensator C noch nicht geladen, lädt sich aber unmittelbar nach Anlegen der Betriebsspannung über R2 und R1 auf, da das FF anfänglich gesetzt ist und der Transistor gegen Masse sperrt.
  • Die Spannung über C an den Pins TRIGGER und THRESHOLD steigt beim Laden von C an.

Dies passiert zyklisch immer wieder:

  1. Sobald die Spannung an TRIGGER und THRESHOLD unter 2V ist, liegt am Ausgang des unteren Komparators HIGH an, da mit 2V als höhere Spannung verglichen wird.
    1. Der HIGH-Pegel setzt das Flipflop.
    2. Da das FF einen invertierenden Augang hat, ist an dieser Stelle LOW-Pegel.
    3. Der Transistor zwischen GND und dem Pin DISCHARGE sperrt, was bedeutet dass C aufgeladen wird.
    4. Am Ausgang (Pin OUTPUT) ist wieder HIGH, da das Signal im Ausgangsverstärker erneut invertiert wird.
  2. Wenn die Spannung über C höher als 2V aber kleiner als 4V ist, passiert nichts weiter, da beide Komparatoren nicht darauf anspringen. Der Zustand des FF bleibt unverändert.
  3. Steigt die Spannung über C nun auf über 4V, liegt plötzlich am Ausgang des oberen Komparators HIGH an, da dieser prüft ob die Spannung am positiven Eingang höher ist als 4V.
    1. Der HIGH-Pegel setzt das Flipflop zurück.
    2. Das bedeutet einen HIGH-Pegel am invertierten Ausgang des Flipflops.
    3. Der Transistor schaltet durch das HIGH Potential an seiner Basis durch, dadurch liegt Pin DISCHARGE plötzlich auf Masse und C wird über R1 entladen.
    4. Pin OUTPUT ist durch erneute Invertierung LOW.
  4. Fällt die Spannung an C auf unter 2V beginnt das Spiel von Neuem (wieder zu Punkt 1), weil sich der untere Komparator wieder angesprochen fühlt.

Berechnungen

Berechnung der Frequenz in Abhängigkeit von R1, R2 und C

Keep(str_replace(array('<', '>', '&'), array('<', '>', '&'),

       PSS('

<script type="text/javascript"> <!-- function calcFreq() {

	var r1;
	r1	= parseFloat(document.timerBerechnen.R1.value);
	if (isNaN(r1)) {
		alert("FEHLER: R1 ist keine Zahl!");
		return;
	}
	r1 *= parseFloat(document.timerBerechnen.R1E?.value);
	if (r1 <= 0) {
                alert("R1 darf nicht Null sein, das würde den 555 beschädigen (Kurzschluß in der Entladephase)");
                return;
        }
	var r2 = parseFloat(document.timerBerechnen.R2.value);
	if (isNaN(r2)) {
		alert("FEHLER: R2 ist keine Zahl!");
		return;
	}
	r2 *= parseFloat(document.timerBerechnen.R2E?.value);
	if (r2 <= 0) {
                alert("R2 darf nicht Null sein, das würde den 555 durch hohen Entladestrom sehr wahrscheinlich beschädigen!");
                return;
        }

	var c = parseFloat(document.timerBerechnen.C.value);
	if (isNaN(c)) {
		alert("FEHLER: C ist keine Zahl!");
		return;
	}
	c *= parseFloat(document.timerBerechnen.CE.value);
	if (c <= 0) {
                alert("Ein Kondensator ist nötig, d.h. C muss positiv und größer Null sein");
                return;
        }
	var th = -(r1+r2)*c*Math.log(0.5);
	var tl = -r2*c*Math.log(0.5);
	var t = tl+th;
	var f = 1/t;

	th = Einheit(document.getElementById("the"), th,"s");
	tl = Einheit(document.getElementById("tle"), tl, "s");
	t  = Einheit(document.getElementById("te"), t, "s");
	f = Einheit(document.getElementById("fe"), f, "Hz");

	document.getElementById("th").innerHTML=runde(th,4);
	document.getElementById("tl").innerHTML=runde(tl,4);
	document.getElementById("t").innerHTML=runde(t,4);
	document.getElementById("f").innerHTML=runde(f,4);
	/*
	document.timerBerechnen.TH.value = runde(th,4);
	document.timerBerechnen.TL.value = runde(tl,4);
	document.timerBerechnen.T.value =  runde(t,4);
	document.timerBerechnen.F.value = runde(f,4);
	*/

}

function Einheit(objekt, zahl, postfix) {

	if ((zahl * 1000000000000) < 1000) {
		objekt.innerHTML="p"+postfix;
		zahl *=1000000000000;
	}
	else if ((zahl * 1000000000) < 1000) {
		objekt.innerHTML="n"+postfix;
		zahl *=1000000000;
	}
	else if ((zahl * 1000000) < 1000) {
		objekt.innerHTML="μ"+postfix;
		zahl *=1000000;
	} 
	else if ((zahl * 1000) < 1000) {
		objekt.innerHTML="m"+postfix;
		zahl*=1000;
	}
	else if (zahl<1000){
		objekt.innerHTML=postfix;
	}
	else if (zahl < 1000000) {
		objekt.innerHTML="k"+postfix;
		zahl/=1000;
	}
	else if (zahl < 1000000000) {
		objekt.innerHTML="M"+postfix;
		zahl/=1000000;
	}
	else if (zahl < 1000000000000) {
		objekt.innerHTML="G"+postfix;
		zahl/=1000000000;
	}
	else if (zahl < 1000000000000000) {
		objekt.innerHTML="T"+postfix;
		zahl/=1000000000000;
	}
	return zahl;

}

function runde(x, n) {

  if (n < 1 || n > 14) return false;
  var e = Math.pow(10, n);
  var k = (Math.round(x * e) / e).toString();
  if (k.indexOf('.') == -1) k += '.';
  k += e.toString().substring(1);
  return k.substring(0, k.indexOf('.') + n+1);

}

// --> </script> <form name="timerBerechnen"> Bitte Punkt als Dezimaltrennzeichen benutzen! <table> <tr> <td>R1:</td><td><input type="text" id="R1" name="R1"/><select name="R1E?" id="R1E?" size="1"> <option value="1">Ω</option> <option value="1000">kΩ</option> <option value="1000000">MΩ</option> </select></td> </tr> <tr> <td>R2:</td><td><input type="text" id="R2" name="R2"/><select name="R2E?" id="R2E?" size="1"> <option value="1">Ω</option> <option value="1000">kΩ</option> <option value="1000000">MΩ</option> </select></td> </tr> <tr> <td>C:</td><td><input type="text" id="C" name="C"/><select name="CE" id="CE" size="1"> <option value="0.000001">μF</option> <option value="0.000000001">nF</option> <option value="0.000000000001">pF</option> </select></td> </tr> </table> <table> <tr><td>High-Periode:</td><td><span id="th"></td><td></span><span id="the"></span></td></tr> <tr><td>Low-Periode:</td><td><span id="tl"></span></td><td><span id="tle"></span></td></tr> <tr><td>Periodendauer T:</td><td><span id="t"></span></td><td><span id="te"></span></td></tr> <tr><td>Frequenz f<sup>*</sup>:</td><td><span id="f"></span></td><td><span id="fe"></span><br /></td></tr> </table> <input type="button" name="berechnen" value="berechnen" onclick="calcFreq()"> </form> ')))

*In der Realität soll die maximale Frequenz des 555 bei 2MHz liegen.

Pinouts von 555 und 556

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