Der NE555 ist eines dieser Bauteile, die man im Laufe der Zeit immer wieder in den Händen hat. Das kann beim Basteln sein, in alten Geräten oder in kleinen Experimentierschaltungen.
Ich habe den 555-Timer bereits in sehr vielen Projekten eingesetzt, und gerade seine Einfachheit macht ihn bis heute zu einem perfekten Baustein für praktische Elektronik. Von LED-Blinkern über Taktgeber bis hin zu kleinen Steueraufgaben lässt sich mit diesem IC erstaunlich viel umsetzen. Darunter sind auch einige Projekte, für die er eigentlich gar nicht gemacht wurde.
In diesem Beitrag geht es nicht nur um Datenblätter und Theorie, sondern vor allem um verständliche Grundschaltungen und Projekte, die sich direkt nachbauen lassen. Ich zeige, wie der NE555 intern arbeitet, wie man ihn im Alltag einsetzt und worauf man in der Praxis achten sollte. Und das inklusive typischer Fehlerquellen, alternativer Beschaltungen und Varianten, die in vielen Tutorials oft fehlen.
Das Ziel ist ein Überblick, der sowohl Einsteigern als auch Fortgeschrittenen hilft, den NE555 nicht nur als abstrakten Timer zu verstehen, sondern als Bauteil, das man im eigenen Projekt gezielt nutzen kann.
Was ist der NE555?
Der NE555 ist ein integrierter Schaltkreis (IC), der seit den 1970er-Jahren in unzähligen elektronischen Projekten eingesetzt wird. Er gehört zur Gruppe der Timer-ICs und kann in verschiedenen Betriebsarten verwendet werden: als Monoflop (monostabile Kippstufe), als Astabiler Multivibrator (Oszillator) oder als Bistabile Schaltung (Flip-Flop). Dadurch lässt sich der NE555 zum Erzeugen von Taktimpulsen, als Zeitverzögerung, als Schalter oder als einfacher Signal-Generator nutzen. Seine Vielseitigkeit macht ihn zu einem idealen Baustein für Einsteiger und Fortgeschrittene, die mit Elektronik experimentieren wollen.
Warum der NE555 so bekannt und beliebt ist
Der Erfolg des NE555 liegt in seiner einfachen Handhabung und großen Robustheit. Er funktioniert zuverlässig auch unter nicht idealen Bedingungen, verträgt eine breite Spannungsversorgung und benötigt nur wenige externe Bauteile, um vielfältige Aufgaben zu übernehmen. Außerdem ist er bis heute extrem günstig und weltweit verfügbar.
Für Bastler ist der NE555 ideal, weil er schon mit einfachen Schaltungen schnelle Ergebnisse liefert – sei es ein LED-Blinker, ein Tonsummer oder eine PWM-Steuerung für Motoren. Gleichzeitig ist er auch in der professionellen Elektronik immer noch im Einsatz. Genau diese Kombination aus Einfachheit, Vielseitigkeit und Zuverlässigkeit hat den NE555 zum Kult-Baustein gemacht, der auch nach über 50 Jahren nichts von seiner Popularität eingebüßt hat.
NE555 – Grundlagen und Geschichte
Entwickelt wurde der Timerbaustein bereits in den Jahren 1970 und 1971 vom Hersteller Signetics. Genauer gesagt von einem Schweizer Ingenieur mit dem Namen Hans R. Camenzind.
Fast wäre es aber gar nicht zur Konstruktion dieses genialen Chips gekommen.
Anfangs war man sich gar nicht so sicher, ob ein spezieller Timerbaustein wie der NE555 überhaupt benötigt würde. Bis dato hat man ähnliche Schaltungen häufig mit Operationsverstärkern aufgebaut.
Außerdem hat man bezweifelt, ob überhaupt ein Markt für spezialisierte ICs bestünde. Und man befürchtete, der NE555 würde den Verkauf der Operationsverstärker mindern.
Der NE555 wurde ein Erfolg
Glücklicherweise wurde die bekannte integrierte Schaltung letzten Endes doch realisiert und auch hergestellt.
Die Massenfertigung begann im Jahre 1972.
Trotz der anfänglichen Skepsis übertraf die Nachfrage nach dem Baustein alle Erwartungen.
Schon im ersten Quartal nach dem Startschuss wurden mehr als in halbe Million Exemplare des NE555 verkauft.
Schließlich begriffen auch die anderen Halbleiterhersteller, dass mit einem solchen Timerbaustein große Gewinne möglich sind und bauten den NE555 nach.
Etwa ein halbes Jahr nach dem Erscheinen des Originals gab es Kopien des Bausteins bereits von acht verschiedenen Herstellern; zum Teil mit anderen Typenbezeichnungen wie LM555, KA555, SN72555 und MC1455. Sogar in der ehemaligen Sowjetunion gab es Nachbauten.
Heute ist der NE555 in zahllosen elektronischen Anwendungen zu finden. Und auch die Elektronikbastler setzen seit vielen Jahren auf den Chip, wenn es um das Steuern von anderen Bauteilen geht.
Technische Daten, Gehäusevarianten und Pinbelegung zum NE555
Der NE555 ist ein integrierter Schaltkreis, der als Timer oder Oszillator dient.
Seine Grundfunktion besteht darin, Zeitspannen zu generieren oder Signale zu erzeugen. Dabei kann er in verschiedenen Modi arbeiten, darunter als monostabil, astabil oder als Schmitt-Trigger. Dies macht den NE555 äußerst vielseitig.
An dieser Stelle möchte ich einige technische Daten zum NE555 nennen:
- Betriebsspannung: 4,5 bis 15 Volt
- Stromaufnahme bei 5 Volt: 3 bis 6 mA
- Stromaufnahme bei 15 Volt: 10 bis 15 mA
- maximaler Ausgangsstrom an Pin 3: 200 mA
- maximale Frequenz: 500 kHz
- Arbeitstemperatur: 0 bis70 °C
Hinweis:
Die technischen Daten der CMOS-Versionen (z. B. ICM7555 o. TLC555) weichen zum Teil ab.
Die verschiedenen Gehäuse und Varianten des NE555
Die integrierte Schaltung mit der Bezeichnung NE555 wurde von Anfang an mit einem DIP-Gehäuse (DIP = Dual in-line package) hergestellt. Anfangs gab es die integrierte Schaltung auch in einem runden Metallgehäuse des Typs TO-78, welches heute allerdings nicht mehr üblich ist. Vereinzelt findet man diese Bausteine aber noch in älteren Geräten aus der damaligen Zeit.
Der NE555 wurde sogar mit Keramikgehäusen hergestellt. Später folgten verschiedene Gehäuse, wie diese für die SMD-Technik (Surface Mounted Device = oberflächenmontierte Bauteile) benötigt wurden. Die entsprechenden Gehäusebezeichnungen lauten SOIC, SSOP und TSSOP.
Werden mehrere NE555 in einer Schaltung benötigt, gibt es auch integrierte Schaltungen mit mehreren NE555 in einem Gehäuse. Die Bezeichnung für die integrierte Schaltung mit zwei Timern lautet NE556, die Bezeichnung für die Variante mit vier Schaltungen NE558.
Auch Schaltungsvarianten in der CMOS-Technik wurden auf den Markt gebracht. Diese integrierten Schaltungen lassen sich übrigens genauso einsetzen wie die anderen Exemplare mit der Bipolartechnik, bieten aber den Vorteil eines deutlich geringeren Stromverbrauchs. Allerdings sind die Ausgangsströme der CMOS-Bauteile auch etwas geringer.
Typische Typenbezeichnungen der CMOS-Bauteile lauten LMC555, ICM7555 oder TLC555. Auch Varianten mit zwei Timerschaltungen in einem Gehäuse sind mit CMOS-Technik erhältlich, so beispielsweise der Baustein mit der Bezeichnung ICM7556.
NE555 Anschlussbelegung und die Funktionen der einzelnen Anschlüsse
Der NE555 ist ein vielseitig einsetzbarer Timer-IC mit acht Anschlüssen. Hier eine einfache und leicht verständliche Übersicht der einzelnen Pins und ihrer Funktionen:
- GND (Masse): Dieser Pin stellt die Verbindung zum negativen Pol der Versorgungsspannung her und dient als Bezugspunkt für alle Spannungen im Timer 555.
- TRIG (Trigger): Ein externer Impuls an diesem Eingang, der unter ein Drittel der Versorgungsspannung fällt, startet den Timer und setzt den Ausgang auf HIGH.
- OUT (Ausgang): Hier wird das Steuersignal ausgegeben. Der Pegel wechselt zwischen HIGH und LOW entsprechend der internen Steuerung des Timers. Über einen WIderstand lässt sich eine LED ansteuern.
- RESET (Zurücksetzen): Ein LOW-Signal an diesem Pin setzt den Timer zurück und bringt den Ausgang auf LOW. Wird dieser Pin nicht verwendet, sollte er mit der Versorgungsspannung verbunden werden, um Fehlfunktionen zu vermeiden.
- CTRL (Steuerspannung): Über diesen Anschluss kann die interne Referenzspannung angepasst werden, was die Schwellwerte der Komparatoren beeinflusst. Standardmäßig wird hier ein Kondensator von 10 nF gegen Masse geschaltet, um Störungen zu unterdrücken.
- THR (Threshold/Schwelle): Wenn die Spannung an diesem Eingang über zwei Drittel der Versorgungsspannung steigt, wird der Timer zurückgesetzt und der Ausgang geht auf LOW.
- DIS (Discharge/Entladung): Dieser Pin ist mit einem internen Transistor verbunden, der es ermöglicht, einen externen Kondensator zu entladen. Dies ist besonders nützlich in Oszillatorschaltungen.
- VCC (Versorgungsspannung): Hier wird die Betriebsspannung angelegt, typischerweise zwischen 4,5 V und 15 V, die den gesamten IC versorgt. Zur Sicherheit sollte hier ein Kondensator mit 100 µF gegen Masse angeschlossen werden, am besten nahe am IC.
Der interne Aufbau des Timers 555
Der NE555 besteht aus mehreren elektronischen Bauteilen, die zusammenarbeiten, um ein präzises Zeit- oder Schaltsignal zu erzeugen. Dazu gehören Spannungsteiler, Komparatoren, ein Flip-Flop, ein Entladetransistor und eine Ausgangsstufe. Die folgende Skizze zeigt den internen Aufbau des Timers 555.
Der Spannungsteiler als 3 Widerständen als Basis
Im Inneren des NE555 gibt es drei gleich große Widerstände, welche die Betriebsspannung in drei gleiche Teile aufteilen.
Dadurch entstehen bei keiner Außenbeschaltung zwei feste Referenzspannungen:
Eine bei einem Drittel der Betriebsspannung und eine bei zwei Dritteln der Betriebsspannung.
Diese Referenzwerte werden später verwendet, um zu entscheiden, wann der Ausgang des Timers ein- oder ausgeschaltet wird.
Die Komparatoren des NE555 als elektronische Vergleicher
Der NE555 enthält zwei sogenannte Komparatoren (Vergleicher). Diese Bauteile vergleichen die Eingangsspannung mit den festen Referenzspannungen.
- Der erste Komparator überwacht den sogenannten Trigger-Eingang. Wenn die Spannung dort unter ein Drittel der Versorgungsspannung fällt, schaltet er den Timer ein.
- Der zweite Komparator überwacht den Threshold-Eingang. Wenn die Spannung dort über zwei Drittel der Eingangsspannung am Spannungsteiler ansteigt, schaltet er den Timer wieder aus.
Diese beiden Vergleicher sind also dafür verantwortlich, wann der NE555 seinen Ausgang auf „An“ (High) oder „Aus“ (Low) setzt.
Das Flip-Flop speichert den Schaltzustand
Der NE555 enthält eine Art kleinen Speicher, das sogenannte Flip-Flop. Dieses Bauteil merkt sich, ob der Timer gerade aktiviert oder deaktiviert ist.
- Wenn der erste Komparator (am Trigger-Eingang Pin 2) ein Signal abgibt, wird das Flip-Flop über seinen Set-Eingang S eingeschaltet – der Ausgang des NE555 wird „High“ (5V oder 12V, je nach Betriebsspannung).
- Wenn der zweite Komparator (am Treshold Pin 6) ein Signal abgibt, wird das Flip-Flop über seinen Reset-Eingang R ausgeschaltet – der Ausgang geht auf „Low“ (0V).
Das Flip-Flop sorgt also dafür, dass der NE555 seinen Zustand stabil hält, bis sich etwas an den Eingangssignalen ändert. Es besitzt einen weiteren Reset-Anschluss, der von außen über Pin 4 des 555-Timers ansteuerbar ist.
Der Entladetransistor – Kondensatorsteuerung
Ein weiteres wichtiges Bauteil im Inneren des NE555 ist der Entladetransistor. Dieser wird oft in Verbindung mit einem externen Kondensator verwendet. Setzt man den Timer zurück, leitet der Transistor den Strom vom Kondensator nach Masse, sodass sich der Kondensator schnell entlädt. Er schaltet also immer dann auf Masse durch, wenn der Ausgang des 555 auf Low-Pegel liegt.
Dies ist besonders wichtig für Zeitsteuerungen, denn Kondensatoren entladen sich normalerweise langsamer. Mit dem NE555 lässt sich dieser Prozess genau kontrollieren, um präzise Zeitintervalle zu erzeugen.
Die Ausgangsstufe des NE555
Schließlich gibt es noch die Ausgangsstufe. Sie besteht aus Transistoren, die stark genug sind, um eine LED, einen Lautsprecher oder sogar ein kleines Relais anzusteuern. Der Ausgang kann entweder „High“ (Betriebsspannung) oder „Low“ (0V beziehungsweise auf Masse) sein, je nachdem, was das Flip-Flop ausgibt.
Wie funktioniert der NE555 in der Praxis?
Wenn Sie eine Taste oder einen Sensor mit dem Trigger-Eingang verbinden, kann der NE555 bei einer bestimmten Spannung den Ausgang aktivieren. Mit einem Kondensator und zwei Widerständen können Sie zudem die Zeit bestimmen, die der Ausgang auf „High“ oder „Low“ bleibt.
Das ist besonders nützlich für:
- Blinklichter (zum Beispiel eine LED, die in regelmäßigen Abständen leuchtet)
- Signalgeneratoren (zum Beispiel für einfache Summer oder Alarme)
- Zeitschalter (zum Beispiel eine Schaltung, die eine Lampe für eine gewisse Zeit anschaltet und dann automatisch wieder ausschaltet).
Es lassen sich eine Menge NE555-Schaltungen aufbauen. Damit Sie einen ersten Überblick erhalten, folgen nun ein paar einfache Beispielschaltungen, die Sie sofort nachbauen können.
Beispielschaltung 1: Einfacher LED-Blinker mit dem NE555
Mit wenigen Bauteilen lässt sich ein LED-Blinklicht aufbauen. Der NE555 arbeitet dabei als astabile Kippstufe und sorgt so für das regelmäßige An- und Ausschalten der LED.
Durch die Wahl von Widerständen und Kondensator lässt sich die Blinkfrequenz einstellen.
Die Diode in der Schaltung sorgt dafür, dass Ein- und Ausschaltsauer der LED etwa gleich lang sind. Mehr zur astabilen Kippstufe mit dem Timer 555 finden Sie auch im Beitrag über den NE555-Blinker.
Beispielschaltung 2: Tongenerator / Summer mit dem NE555
Auch akustische Signale lassen sich mit dem NE555 einfach erzeugen. In dieser Schaltung bringt der NE555 die Membrane in einem Lautsprecher zum Schwingen. Je nach Bauteilwerten und Schaltungsaufbau lassen sich verschiedene Frequenzen erzeugen. Das reicht von einem einfachen Piepton bis hin zu Sirenen.
Mehr Schaltungen und Infos finden Sie im Beitrag Tongenerator mit dem NE555.
Weitere Schaltungen mit dem NE555
Der NE555 ist unglaublich vielseitig. Mit ein paar zusätzlichen Bauteilen lassen sich Dutzende spannender Anwendungen realisieren. Hier finden Sie eine Übersicht über verschiedene Projekte und Schaltungen, die Sie Schritt für Schritt nachbauen können.
12-Bit-Binärzähler mit dem CD4040: Kombinieren Sie den NE555 mit dem CD4040 und schon haben Sie einen präzisen Binärzähler für digitale Projekte.
5-fach Lauflicht: Ein echter Klassiker: Mit dem NE555 und ein paar LEDs entsteht ein einfaches Lauflicht mit fünf Kanälen – ideal für den Einstieg.
Binär-Dezimalzähler mit BCD-Zähler 4029: Verwandeln Sie Impulse in eine Dezimalanzeige – dank des BCD-Zählers 4029 und dem Timer als Taktgeber.
Digitalzähler mit dem CMOS-IC 4026 und LED-Display: Impulse sichtbar machen: Diese Schaltung zeigt Zählerstände direkt auf einem LED-Display an.
Erweiterbares NE555-Lauflicht: Mit zusätzlichen Modulen lässt sich das einfache Lauflicht nahezu beliebig erweitern.
Heultonsirene mit zwei NE555-Timerbausteinen: Zwei Timer kombiniert ergeben eine Sirene mit heulendem Effekt – für Alarmanlagen oder Soundeffekte.
Impulsdetektor (Missing Pulse Detektor): Praktisch in Steuerungen: Diese Schaltung erkennt fehlende Impulse und reagiert darauf.
Knight-Rider-Lauflicht mit hin- und herlaufendem Lichtpunkt: Der Kult aus dem Fernsehen – LEDs, die wie im Knight-Rider-Auto hin- und herlaufen.
NE555 als astabile Kippstufe: Dies ist wohl einer der am meisten aufgebauten NE555-Schaltungen. Hier erfahren Sie, wie sie funktioniert und Sie die Schaltung berechnen.
NE555 Schaltungen und Infos zum Timer: Eine Sammlung von Tipps und weiterführenden Informationen für alle Bastler, die tiefer einsteigen wollen.
NE555 Sensortaster mit Zeitschaltung: Ein Taster ohne mechanischen Kontakt: Durch Berührung oder Sensor lässt sich ein Timer aktivieren.
NE555-Blinker zum Basteln und Experimentieren: Einfach, aber lehrreich: Der klassische Blinker als ideales Übungsprojekt.
NE555-Signalgeber: Ob als Warnton oder Testsignal – der NE555 macht die Umsetzung kinderleicht.
NE555-Zeitschalter: Ein- und Ausschalten mit Zeitsteuerung: Lampen, Relais oder Motoren lassen sich damit automatisch kontrollieren.
Sinuswellen mit dem NE555 erzeugen: Mit der richtigen Beschaltung bringt der NE555 sogar annähernd sinusförmige Signale hervor.
Spannungsinverter mit dem NE555: Verwandeln Sie Plus in Minus – mit dieser Schaltung lässt sich eine Hilfsspannung erzeugen.
Spannungswandler (Spannungsverdoppler) mit dem NE555: Eine einfache Möglichkeit, aus einer Versorgungsspannung eine höhere Spannung zu erzeugen.
Steuerbarer Blinker mit dem NE555: Passen Sie die Blinkfrequenz flexibel an – etwa für LEDs oder Modellbauprojekte.
T-Flipflop-Schaltung: Mit dem NE555 lässt sich sogar ein T-Flipflop realisieren – praktisch in digitalen Anwendungen.
Verpolungsschutz für eigene Schaltungen und wie Sie ihn umsetzen: So schützen Sie Ihre Schaltungen vor falscher Polung und vermeiden teure Schäden.
Wechselrichter mit dem NE555: Eine nützliche Lösung, um Gleichspannung in Wechselspannung umzuwandeln.
Weicher Blinker mit dem NE555: Statt hartem An/Aus leuchtet die LED sanft auf und ab – ein schöner Effekt.
Z-Dioden-Tester mit dem NE555 und wichtige Infos zur Z-Diode: Einfach prüfen, ob eine Z-Diode korrekt arbeitet – praktisch für Bastler und Reparaturen.
Zeitblinker mit zwei NE555: Zwei Timer kombiniert: Damit lässt sich ein Blinker mit variabler Blinkdauer realisieren.
Tipps, FAQ & weiterführende Ressourcen zum NE555
Praktische Tipps für den Bastler
- Achten Sie auf die richtige Versorgungsspannung: Die meisten NE555 arbeiten zuverlässig zwischen 4,5 V und 15 V.
- Außerdem sollten Sie ruhig verschiedene Bauteilwerte testen. Kleine Änderungen bei Widerständen oder Kondensatoren verändern Frequenz oder Blinkdauer stark. Probieren Sie es ruhig einmal aus.
- Für längere Kabelstrecken oder empfindliche Sensoren kann ein Entstörkondensator zwischen VCC und GND (Pin 8 und Pin 1) hilfreich sein.
- Mehrere NE555 lassen sich kombinieren, um komplexere Schaltungen wie Lauflichter oder Zeitblinker zu realisieren.
Häufige Fragen zum NE555 (FAQ)
Kann ich den NE555 direkt an LEDs betreiben?
- Ja, für kleine LEDs reicht der Ausgangsstrom oft aus, bei mehreren LEDs oder höheren Strömen empfiehlt sich ein Treibertransistor.
Welche Betriebsarten gibt es beim NE555?
- Monostabil (ein Impuls erzeugt eine feste Zeitspanne)
- Astabil (kontinuierlicher Takt, z. B. LED-Blinker)
- Bistabil (Flip-Flop, Ausgang wechselt zwischen High und Low bei Trigger)
Kann man den NE555 für analoge Signale wie Sinus verwenden?
- Grundsätzlich ja, aber der NE555 erzeugt in der Praxis meist rechteckförmige Signale; für saubere Sinuswellen ist eine zusätzliche Filterstufe nötig.
Weiterführende Ressourcen
Schaltungsübersicht mit verschiedenen einfachen NE555-Schaltungen im Überblick und zum Nachbauen, von LED-Blinkern bis PWM-Steuerungen.
Datenblatt und Varianten im NE555-Datenblatt für verschiedene Gehäuseformen (auf der Webseite alldatasheet.com).
Fotos und Texte in dieser Rubrik: Gerd Weichhaus
