Hangzou Youwang Electronics ist eine taiwanesische Firma, die 1994 gegründet wurde und eine NE555-Variante unter dem Namen UTC555 vertreibt.
Die Struktur des Dies entspricht exakt der des "147"
NE555. Es handelt sich um das Design, das dem Anschein nach ursprünglich von Fairchild NE555
entwickelt wurde. Auch hier ist der Transistor Q7 nicht in die restliche
Schaltung eingebunden.
Ein einfacher astabiler Multivibrator soll zeigen wie sich das Design des Chips auf das Schaltverhalten auswirkt.
Der CMOS-Timer TLC555 besitzt eine höhere Bandbreite als die bipolaren Varianten des NE555. Der TLC555 arbeitet in dieser Schaltung mit einer Taktfrequenz von 2MHz und schaltet dabei verhältnismäßig sauber. Der Tastgrad beträgt 75%, was auf Grund der gleichen Widerstandswerte zu erwarten war.
Das originale Fairchild-Design des LM555 zeigt zwar
leichte Überschwinger erreicht ebenfalls noch eine Taktfrequenz von 2MHz. Das
Tastverhältnis ist minimal reduziert.
Das Schaltverhalten kann als sehr gut
bezeichnet werden. Für bipolare NE555-Varianten nimmt man im allgemeinen eine Bandbreite von
0,5MHz an.
Der hier vorliegende UTC555 schaltet in dieser Schaltung nur noch mit 0,6MHz. Das Schaltverhalten ist aber auch mit dieser niedrigeren Frequenz noch instabil. Das Tastverhältnis hat sich außerdem stark erhöht.
Ein solches Verhalten könnte durch den fehlenden Transistor Q7 verursacht werden. Wie im Schaltplan zu sehen befindet sich der Transistor Q7 im "oberen" Differenzverstärker, der das Eingangssingal am Pin 6 mit dem höheren Potential des internen Spannungsteilers vergleicht. Der "untere" Differenzverstärker vergleicht das Eingangssignal am Pin 2, das bei dieser Schaltung mit dem Pin 6 identisch ist, mit dem niedrigeren Potential des internen Spannungsteilers. Die Ausgänge der beiden Differenzverstärker bedienen einen Flipflop, der zwischen Laden und Entladen und damit zwischen High- und Low-Pegel am Ausgang umschaltet. Der Transistor Q7 erhöht die Schaltgeschwindigkeit des oberen Differenzverstärkers.
Schaltet der obere Differenzverstärker des UTC555 zu langsam, so wird der
Reset-Eingang des nachgeschalteten Flipflops zu langsam bedient, was wiederum
dazu führt, dass am Ausgang das Umschalten auf den Low-Pegel verzögert wird.
Solange die Umschaltung nicht efolgt ist kann der nächste Zyklus nicht beginnen.
Das erklärt warum der Tastgrad stark ansteigt und die Schaltfrequenz absinkt.
Im Extremfall kann es dazu kommen, dass der Ausgang des oberen
Differenzverstärkers noch aktiv ist während der untere wieder einschaltet. Als
Folge liegen am Set- und am Reset-Eingang des Flipflops High-Pegel an, was einen
verboten Zustand darstellt und so zu einem undefinierten Verhalten führen kann. Das
würde das instabile Ausgangssignal erklären.
Einer der günstigen, aktuellen NE555 von Texas Instruments schaltet in diesem Aufbau noch langsamer, aber zumindest stabil.
Vermutlich kam man im Laufe der Zeit zu dem Schluss, dass eine niedrigere
Schaltgeschwindigkeit für den NE555-Timer ausreichend ist. Neuentwicklungen
wurden dann entsprechend langsamer designt oder wie in diesem Fall
nachträglich schaltungstechnisch verlangsamt. Die meisten
NE555-Schaltkreise werden bei relativ niedrigen Schaltfrequenzen eingesetzt, wo diese
Verlangsamung durchaus zu verschmerzen ist. Gleichzeitig reduziert sich die
Gefahr von Schwingungen.
Ab Schaltfrequenzen von 100kHz ist ein bipolarer NE555
nicht mehr geeignet. Wenn hohe
Anforderungen an den Tastgrad gestellt werden, sollte die Grenzfrequenz noch niedriger
gewählt werden.
