Grundlagen: 555 Timer, 4510 Zähler & Logikfamilien

Der 555 Timer

Der 555 ist ein Timer-Baustein, der mit wenigen externen Komponenten vielseitig konfiguriert werden kann, zum Beispiel als monostabile oder astabile Kippstufe.

555 als Monostabile Kippstufe

Im monostabilen Betrieb ist der Ausgang der Schaltung zunächst auf Low (Null). Dadurch ist der interne Transistor gesättigt und der Kondensator C1 kann nicht geladen werden. Wird jedoch über den Trigger-Eingang (Pin 2) ein kurzer negativer Impuls angelegt, wechselt das interne RS-Flipflop seinen Zustand und der Ausgang geht auf High. Der Transistor sperrt, und der Kondensator C1 beginnt sich über den Widerstand R1 aufzuladen. Sobald die Spannung am Kondensator 2/3 der Versorgungsspannung überschreitet, kippt das Flipflop zurück, der Ausgang geht wieder auf Low und der Transistor entlädt den Kondensator. Der Widerstand R1 liegt typischerweise zwischen 1 Kiloohm und einigen Megaohm, der kleinste Wert für C1 beträgt etwa 500 pF.

555 als Astabile Kippstufe

Beim Einschalten der Versorgungsspannung ist der Kondensator C1 zunächst entladen. Der Ausgang des 555 geht auf High, und C1 beginnt sich über die Widerstände RA und RB aufzuladen. Erreicht die Kondensatorspannung 2/3 der Versorgungsspannung, kippt das interne Flipflop, der Ausgang geht auf Low, und der Kondensator C1 beginnt sich über den Widerstand RB zu entladen. Sinkt die Spannung am Kondensator C1 auf 1/3 der Versorgungsspannung, kippt das Flipflop erneut, der Ausgang geht wieder auf High, und der Ladevorgang beginnt von Neuem. Dieser Vorgang wiederholt sich, solange die Versorgungsspannung anliegt.

Zähler 4510

Der 4510 ist ein BCD-Aufwärts-/Abwärtszähler. Er ist ein 4-Bit-Zähler, der von 0000 (0 dezimal) bis 1001 (9 dezimal) zählt. Dieser Zählerbaustein hat typischerweise 16 Anschlüsse (Pins).

Logikfamilien

Es gibt verschiedene Technologien (Logikfamilien), die zur Implementierung digitaler Schaltungen verwendet werden.

RTL (Widerstands-Transistor-Logik)

• Logikgatter werden mit Widerständen und Bipolartransistoren aufgebaut.
• Diese Schaltungen sind langsam.
• Diese Technologie ist veraltet.

DTL (Dioden-Transistor-Logik)

• Ähnlich der RTL-Familie, aber Dioden werden anstelle einiger Widerstände verwendet.

TTL (Transistor-Transistor-Logik)

• Logikgatter werden ausschließlich mit Transistoren aufgebaut.
• Sie werden mit einer Spannung von 5V betrieben, die Schwankungen von ±5% aufweisen darf.

CMOS (Komplementär-Metall-Oxid-Halbleiter)

• Hier werden Bipolartransistoren durch Feldeffekttransistoren (FET), insbesondere durch MOS-Transistoren (Metall-Oxid-Halbleiter), ersetzt.