Was ist ein Timer-IC?
Timer-ICs werden als Oszillatorschaltungen in Schaltkreisen verwendet und können Impulse mit einem festen Zyklus liefern, die z. B. für die Anzeige von LEDs verwendet werden können.
Der wichtigste Timer-IC ist der XX555; der XX-Teil variiert je nach Hersteller, aber im Allgemeinen ist der Timer-IC 555 so bekannt, dass jeder, der digitale Schaltungen entwirft, ihn kennt.
Er hat eine lange Geschichte und wurde erstmals 1971 hergestellt. Seitdem wurde er von verschiedenen Halbleiterherstellern produziert und ist derzeit der bekannteste Halbleiter.
Anwendungen von Timer-ICs
Oszillatorschaltungen, eine der Anwendungen von Timer-ICs, werden in digitalen Schaltungen als Hauptsynchronisationssignal zur Steuerung des Systems verwendet. Mikrocontroller und Systemcontroller zur Steuerung von Systemen verwenden ebenfalls die von Oszillatorschaltungen erzeugten Signale mit festem Takt als Hauptsynchronisationssignal für ihren eigenen Betrieb.
LED-Anzeigeschaltungen haben ein breites Anwendungsspektrum, da die Anzeigeperiode relativ frei eingestellt werden kann.
Bei der Entwicklung digitaler Schaltungen kommt es dagegen häufig vor, dass ein Signal mit fester Periode und beliebiger Frequenz benötigt wird. Timer-ICs sind in solchen Fällen sehr praktisch und einfach zu verwenden.
Funktionsweise von Timer-ICs
Der Timer-IC XX555 besteht aus drei Haupt-Schaltungstypen. Dabei handelt es sich um einen Fensterkomparator, ein RS-Flip-Flop (RS-FF) und eine Lade-/Entladeschaltung mit C und R. Die Grundstruktur ist wie folgt: Der Ausgang des Fensterkomparators ist mit den Eingängen R und S des RS-Flip-Flops verbunden, der Ausgang (NOT(Q)) ist über einen Transistorpuffer mit offenem Kollektor o.ä. mit der Lade-/Entladeschaltung von C und R verbunden, und das Ende der Lade-/Entladeschaltung ist mit dem Eingang des Fensterkomparators verbunden. Im Folgenden wird ein Beispiel für eine Lade-Entlade-Schaltung gezeigt:
In der Lade-Entlade-Schaltung mit C und R wird eine Spannung angelegt und die Ladung von C beginnt, und wenn eine bestimmte Spannung erreicht ist, wird ein Fensterkomparator angeschlossen.
Wenn eine bestimmte Spannung erreicht wird, schaltet der Ausgang des angeschlossenen Fensterkomparators (die Seite, die mit dem R-Anschluss des RS-FF verbunden ist) auf [H] um. Als Reaktion darauf schaltet der NICHT-(Q)-Ausgang des RS-FF ebenfalls auf [H], so dass der Transistorpuffer eingeschaltet wird und die daran angeschlossene CR-Lade/Entladeschaltung zu entladen beginnt. Der Ausgang des Fensterkomparators (die Seite, die mit der S-Klemme des RS-FF verbunden ist) wird durch die Entladung auf [H] geschaltet, so dass der NICHT (Q)-Ausgang des RS-FF auf [L] geschaltet wird. Die CR-Lade-/Entladeschaltung, die sich zuvor entladen hatte, nimmt nun durch das Abschalten des Transistorpuffers den Ladevorgang wieder auf.
Die Wiederholung des obigen Vorgangs führt dazu, dass der Ausgang von NOT(Q) des RS-FF in einem bestimmten Zyklus invertiert wird. In ähnlicher Weise invertiert Q, der Ausgang des XX555, weiterhin den NOT(Q)-Ausgang.