Astabiler Multivibrator
Mehr Timer 555
Im Praktikum Timer 555 haben wir gesehen, wie wir mit dem Timer 555 Impulse erzeugen können. Wir haben den Timer 555 als astabilen Multivibrator betrieben.
f = 1.44 / ((R1 + 2 * R2) * C) T = 0.7 * (R1 + 2 * R2) * C
Zur Berechnung kann das Tool Astabiler Timer 555 verwendet werden.
Monostabiler Multivibrator
In Impulse erzeugen wurde der Timer 555 als monostabiler Multivibrator betrieben.
t = 1.1 * R * C
Zur Berechnung kann das Tool Monostabiler Multivibrator verwendet werden.
Der Timer 555 wird getriggert, wenn die Spannung am Triggereingang TR unter Uv/3 fällt. Der Eingang TR verhält sich wie ein Schmitt-Trigger.
Solange die Spannung am Triggereingang TR kleiner als Uv/3 ist, bleibt der Ausgang Q aktiv, d.h. 1.
Über den Kondensator C1 in Bild 2 wird ein kurzer Impuls von 10µs an den Eingang TR angelegt.
Der Kondensator C1 kann am Triggereingang eine Spannung erzeugen, die höher als die Betriebsspannung ist. Laut Datenblatt darf die Spannung an TR maximal 0,3V höher als die Betriebsspannung sein.
Andererseits ist der Triggereingang durch eine interne Diode gegen Überspannung geschützt. Sie kann kurzzeitig Ströme nach VCC ableiten.
- Kleine Kondensatoren C1 ≤ 1nF am Triggereingang verursachen keine Überlastung der internen Diode.
- Bei größeren Kondensatoren ist eine Diode parallel zu R2 erforderlich.
- Genau genommen muss es sich um eine Schottky-Diode handeln.
Reset
Über den Reset-Eingang (R) kann der Timer 555 einfach zurückgesetzt werden. Das bedeutet, dass der Timer 555 in seinen Ausgangszustand zurückgesetzt wird 
Der Ausgang des Timers 555 wird 0 und die aktuelle Aktivität des Timers wird unterbrochen.
- Der Reset-Eingang ist invertiert, er ist aktiv, wenn er 0 ist.
Wird der Reset-Eingang nicht benötigt, muss er mit der Versorgungsspannung verbunden werden. Dieses kann auch über einen Widerstand von z.B. 100kΩ erfolgen.
Reset des astabilen Multivibrator
Mit Reset=0 wird der Ausgang des astabilen Multivibrators auf 0 gesetzt. Der astabile Multivibrator wird dann angehalten.
Reset des monostabilen Multivibrator
Mit Reset=0 wird der Ausgang des monostabilen Multivibrators auf 0 gesetzt. Damit kann der Impuls eines monostabilen Multivibrators abgebrochen werden. Solange Reset=0 ist, kann kein weiterer Impuls gestartet werden.
Häufig soll der Impuls eines monostabilen Multivibrators erst mit der fallenden Flanke ↓ an Reset abgebrochen werden. In diesem Fall muss ein Kondensator zur Erzeugung der Flanke verwendet werden.
Anhand von Bild 3 können wir die Wirkung von Trigger und Reset einfach nachvollziehen. Dazu muss die Impulsdauer des Timers einige Sekunden betragen. Mit R=1MΩ und C=10µF haben wir ca. 10 Sekunden.
Übungen
- Wann wirkt Trigger (bei LED an/aus)?
- Wann wirkt Reset (bei LED an/aus)?
Für die, die es genau wissen wollen:
Die Kondensatoren für Trigger und Reset (C1 und C2) durch eine Verbindung ersetzen.
- Wie wirken dann Trigger und Reset?
Trigger per Taster
Prellen
Das Prellen von Schaltern und Tastern führt immer wieder zu Problemen.
Der monostabile Multivibrator in Bild 3 wird durch den Taster gestartet. Wir wissen bereits, dass der Taster beim Öffnen und Schließen prellt.
Beim Schließen des Tasters erzeugt der Taster also mehrere Impulse. Diese liegen im Bereich von 1ms bis 10ms. Beim Prellen des Tasters werden dann mehrere Impulse mit einer Dauer von 10µs und einem Abstand von ca. 1ms auf den Triggereingang des Timers gegeben. Dieses ist kein Problem dar, wenn die Impulsdauer des Timers größer als 10ms ist.
Schlimmer ist das Prellen beim Öffnen des Tasters. Wenn die Impulsdauer des Timers bereits abgelaufen ist und der Taster dann losgelassen wird, wird der monostabile Multivibrator erneut gestartet.
- Die Triggerschaltung in Bild 3 ist nicht geeignet.
- Die Resetschaltung ist fehlerfrei.
Die Schaltung in Bild 5 ermöglicht ein sauberes Triggern eines monostabilen Multivibrators mit einem Timer 555.
Bei Betätigung des Tasters wird der Triggereingang durch den Kondensator des Timers 555 für 2µs aktiviert: Die Spannung am Eingang ist kleiner als Uv/3. Der Kondensator wird über R1 in 2µs aufgeladen. Wenn der Kontakt öffnet, wird der Kondensator über R2 in 22ms entladen. Während dieser Zeit hat das Prellen, das kurzzeitige Öffnen, keine Wirkung.
Die Schaltung in Bild 5 ist sowohl für lange Impulse als auch für sehr kurze Impulse bis hinab zu 10µs geeignet.