Integrierte Schaltkreise

Ein integrierter Schaltkreis (“Integrated Circuit” oder kurz “IC”) ist ein Bauteil, das seinerseits eine Schaltung mitsamt allen notwendigen Bauelementen auf sehr kleinem Raum beinhaltet. Es gibt tausende verschiedener IC-Typen für die verschiedensten Einsatzbereiche. Auch Mikroprozessoren, wie sie in Computern verwendet werden, zählen zu den integrierten Schaltkreisen.

Spannungsregler

Spannungsregler liefern, wie ihr Name andeutet, stets eine bestimmte Gleichspannung; der Wert der Spannung kann bei unterschiedlichen Typen einstellbar oder vom Bauteil festgelegt sein.

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Schaltzeichen eines Spannungsreglers.

Die Gehäuseform eines Spannungsreglers ähnelt der eines TO-220-Transistors. Am linken Anschluss wird der Spannungsregler mit der +-Seite der Stromquelle (\mathrm{IN}) verbunden, am mittleren liegt die Masse (\mathrm{GND}) an. Am rechten Anschluss kann die vom Spannungsregler bereitgestellte konstante Ausgangsspannung (\mathrm{OUT}) abgegriffen werden.

Der NE555-Timer

Der NE555-Timer ist seit seiner Erstentwicklung im Jahr 1970 einer der beliebtesten Integrierten Schaltkreise überhaupt. Er kann als einzelnes Bauteil beispielsweise als astabile oder monostabile Kippstufe verwendet werden.

Der NE555 kann mit einer Spannungsquelle zwischen \unit[4,5]{V} und \unit[15]{V} betrieben werden; als Output liefert er ein digitales Signal, das entweder mit \unit[0]{V} “aus” oder mit einer Spannung von mindestens \unit[2,5]{V} “an” ist.

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Schaltzeichen des NE555-Timers.

Der Aufbau eines NE555 sieht als DIP-8-Baustein folgendermaßen aus:

  • Pin 1 (“Ground”) wird mit der Masse (GND) verbunden
  • Pin 8 (“Vcc”) wird mit der Eingangsspannung (\unit[4,5 \text{ bis }
15]{V}) verbunden.
  • Pin 3 (“Output”) ist der Ausgangs-Pin. Die dort anliegende Spannung ist entweder \unit[0]{V}, wenn der Pin auf “aus” steht, oder nahe dem Wert der Eingangsspannung, wenn der Pin auf “an” steht. Ob und wie lange der Pin auf “an” bzw. “aus” steht, hängt von den Anschlüssen an den anderen fünf Pins ab.
  • Pin 2 (“Trigger”) kann den Ausgangs-Pin an- oder ausschalten. Liegt am Trigger-Pin eine geringere Spannung als ein Drittel der Eingangsspannung an, so wird der Ausgangs-Pin aktiviert. Beispielsweise kann man so den Trigger-Pin einerseits mit der Eingangsspannung, andererseits über einen Taster mit der Masse (GND) verbinden. Drückt man den Taster, so wird der Pin kurzgeschlossen, und damit der Ausgangs-Pin aktiviert.
  • Pin 7 (“Discharge”) wird meist über einen Widerstand mit der Eingangsspannung und über einen Kondensator mit der Masse verbunden.
  • Pin 6 (“Treshold”) wird üblicherweise so angeschlossen, dass damit die Spannung am Kondensator zwischen Pin 7 und Masse gemessen wird. Liegt diese Spannung über zwei Drittel der Eingangsspannung, wird der Ausgangs-Pin deaktiviert.
  • Pin 5 (“Control”) wird üblicherweise über einen Kondensator mit geringer Kapazität (ca. \unit[0,01]{\mu F}) mit der Masse verbunden. Die Aufgabe dieses Pins liegt darin, mögliche Schwankungen der Eingangsspannung auszugleichen, damit diese die Funktionsweise des Timers nicht beeinträchtigen können.[1]
  • Pin 4 (“Reset”) kann genutzt werden, um den Timer neu zu starten. Ebenso wie der Trigger-Pin wird dieser Pin mit der Eingangsspannung verbunden. Wird der Pin beispielsweise mittels eines mit der Masse (GND) verbundenen Tasters kurzgeschlossen, so unterbricht der Timer seine Arbeit, und beginnt erst von vorne, wenn am Reset-Pin (und am Pin 2) wieder eine Spannung anliegt.

... to be continued ...


Anmerkungen:

[1]In seltenen Fällen wird der Control-Pin auch über einen Widerstand mit der Eingangsspannung verbunden, so dass eine geringe Spannung an diesem Pin anliegt. Diese Spannung ändert die Treshold-Spannung von Pin 6 und kann somit die Frequenz des Timers beeinflussen.