Timer NE555 und NE556

Eine LED soll blinken, ein Summer piepen, eine Treppenhausbeleuchtung nach zwei Minuten ausgehen, ein Motor per Pulsweite gedimmt werden. Für all das gibt es seit 1972 denselben Baustein: den Timer 555. Mit einem Kondensator und zwei Widerständen wird er zum Taktgeber, mit einem Widerstand und einem Kondensator zum Zeitschalter. Er ist billig, verträgt bis zu 16 V, treibt Lasten bis 200 mA direkt und gehört zu den meistverkauften ICs überhaupt. Der NE556 enthält zwei dieser Timer in einem Gehäuse.

Aufbau und Funktionsweise

Im Inneren des NE555 arbeiten wenige, gut überschaubare Blöcke:

• Ein Spannungsteiler aus drei gleichen Widerständen von je 5 kΩ legt zwei Schwellen fest: 2/3 · U_B und 1/3 · U_B. Daher hat der Baustein seinen Namen.
• Zwei Komparatoren vergleichen die Spannungen an den Eingängen THRES (Threshold, Pin 6) und TRIG (Trigger, Pin 2) mit diesen Schwellen. Wie ein Komparator arbeitet, steht unter Komparator.
• Ein Flipflop speichert, welcher Komparator zuletzt angesprochen hat.
• Eine Ausgangsstufe (Pin 3) liefert das Ergebnis mit bis zu 200 mA.
• Ein Entladetransistor (DISCH, Pin 7) schließt nach Masse kurz, solange der Ausgang Low ist.

Die Logik ist einfach: Sinkt TRIG unter 1/3 · U_B, wird das Flipflop gesetzt – der Ausgang geht High, der Entladetransistor sperrt. Steigt THRES über 2/3 · U_B, wird es zurückgesetzt – der Ausgang geht Low, der Entladetransistor leitet. Ein Low am RESET-Eingang (Pin 4) setzt den Timer jederzeit zurück. Über CONT (Control, Pin 5) lassen sich die Schwellen von außen verschieben.

Schaltzeichen und Pinbelegung

Im Schaltplan erscheint der 555 als Kasten mit den acht Anschlussnamen. Am DIP-8- oder SOIC-8-Gehäuse sind sie so verteilt:

Der NE556 im DIP-14 enthält zwei vollständige Timer, die sich nur VCC (Pin 14) und GND (Pin 7) teilen. Timer 1 belegt die Pins 1–6, Timer 2 die Pins 8–13. Wie du Pin 1 am Gehäuse findest, steht unter IC-Gehäuse.

Wichtige Kennwerte

Die Ausgangsstufe des bipolaren NE555 erreicht nicht ganz die Versorgungsspannung; High liegt rund 1,5–2 V darunter. Beim Umschalten zieht der Baustein außerdem kurze Stromspitzen von über 100 mA aus der Versorgung. Wer weniger Strom, Rail-to-Rail-Ausgang oder 3,3-V-Betrieb braucht, nimmt die CMOS-Version.

Astabile Kippstufe: der Taktgeber

Für einen Taktgeber verbindest du TRIG und THRES miteinander und legst sie an den Zeitkondensator C. Der Kondensator lädt sich über R_A und R_B auf, bis er 2/3 · U_B erreicht. Dann schaltet der Ausgang auf Low, der Entladetransistor an Pin 7 entlädt C über R_B, bis 1/3 · U_B erreicht ist – und alles beginnt von vorn. Die Spannung am Kondensator pendelt also zwischen einem und zwei Dritteln der Versorgung. Wie schnell sich ein Kondensator über einen Widerstand auflädt, erklärt RC-Glied.

Weil sich die Schwellen mit der Versorgung mitbewegen, hängt die Frequenz kaum von U_B ab:

Prüfe eigene Werte mit dem Rechner:

Ein Tastgrad unter 50 % ist mit dieser Schaltung nicht möglich, weil t_H immer länger ist als t_L. Abhilfe schafft eine Diode parallel zu R_B: Beim Laden umgeht der Strom dann R_B, und t_H hängt nur noch von R_A ab.

Monostabile Kippstufe: der Zeitschalter

Als Zeitschalter liegt THRES zusammen mit DISCH am Kondensator, der über einen Widerstand R geladen wird. TRIG bleibt über einen Pull-up auf High. Ein kurzer Low-Impuls an TRIG startet den Timer: Der Ausgang geht High, der Entladetransistor gibt C frei, und C lädt sich auf. Bei 2/3 · U_B endet der Impuls, C wird schlagartig entladen. Die Dauer ist

Typische Anwendungen

• Blinker und Taktgeber für LEDs, Summer und Lauflichter.
• PWM-Dimmer: Mit einem Potentiometer und zwei Dioden lässt sich der Tastgrad bei fester Frequenz verstellen, etwa für LED-Streifen oder kleine Motoren – mit einem Transistor als Schalter am Ausgang für größere Ströme.
• Verzögerung und Entprellung: Die monostabile Schaltung macht aus einem prellenden Tastendruck einen sauberen Impuls.
• Spannungsgesteuerter Oszillator: Eine Spannung an CONT verschiebt die Schwellen und damit die Frequenz.
• Relais und Summer: Der Ausgang treibt kleine Relais direkt. Eine Freilaufdiode parallel zur Spule ist Pflicht.

Auswahl und Praxistipps

Der NE555 ist richtig, wenn du 5–15 V Versorgung hast, Lasten bis etwa 100 mA direkt schalten willst und Stromverbrauch keine Rolle spielt. Für Batteriebetrieb, 3,3 V und sehr lange Zeiten ist der CMOS-555 besser. Für genaue Zeiten über Minuten ist ein Mikrocontroller oft einfacher.

Häufige Fehler:

• Kein Abblockkondensator: Die Stromspitzen beim Umschalten stören andere Bauteile und können den Timer selbst doppelt auslösen. Setze 100 nF direkt an Pin 8 und 1, bei Lasten am Ausgang zusätzlich einen Elko.
• RESET offen gelassen: Pin 4 an U_B legen, sonst setzt Störung den Timer zufällig zurück.
• CONT offen gelassen: 10 nF nach Masse machen die Schwellen störfester.
• Ladewiderstände zu klein: R_A unter etwa 1 kΩ belastet beim Entladen den Transistor an Pin 7 stark, weil dann U_B / R_A zusätzlich durch ihn fließt.
• Trigger zu lang: Hält TRIG länger Low als die eingestellte Zeit, bleibt der Ausgang so lange High.

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