thumb|NE555N van Signetics in een dual in-line-behuizing uit 1978 (week 28) thumb|Aansluitingen van de NE555N (DIL8) thumb|Aansluitingen van de NE556 (DIL14) thumb|De aansluitingen van de NE558 (DIL16) thumb|NE556 van Texas instruments in een 14-pens DIL-behuizing thumb|Het NE558-IC van Signetics in een 16-pens DIL-behuizing bevat vier aangepaste 555's (uit 1990, week 22) thumb|Microscoopopname van het NE555-kristal thumb|Microscoopopname van het NE556-kristal De NE555N is een geïntegreerde schakeling (IC), bestaande uit een analoog en een digitaal deel, die bedoeld is voor gebruik in timers en multivibratorapplicaties tot 500 kHz. Het IC is ontworpen in 1970 en het jaar daarop op de markt gebracht door het Amerikaanse Signetics (nu onderdeel van NXP (voorheen Philips)). De 555, zoals meestal de korte aanduiding luidt, werd al snel door veel andere fabrikanten gekopieerd, waarbij allerlei andere lettercombinaties voor de '555' werden geplaatst, zoals CA555, LM555, LTC555 en XR555. Het IC werd en wordt nog steeds veel gebruikt vanwege zijn veelzijdigheid, robuustheid, gebruiksgemak, compactheid, lage kosten en goede stabiliteit. Daarbij is het aantal toepassingsgebieden vrijwel onbeperkt, van speelgoed tot ruimtevaart. Bijna elke elektronicahobbyist kent het IC.
Geschiedenis De NE555N werd in de jaren 1970 en 1971 door de Zwitserse ingenieur Hans R. Camenzind voor de halfgeleiderfabrikant Signetics ontwikkeld.Designing Analog Chips, Virtualbookworm.com Publishing, 2e druk, College Station, Texas, 2005, , Hoofdstuk 11 Timers and Oscillators, bladzij 11–2 en 11-3. Gearchiveerd op 3 december 2025. De start van het project was erg omstreden: timerschakelingen werden tot dan toe vooral met opamps of comparators gebouwd, die een belangrijk deel van de door Signetics gefabriceerde analoge componenten uitmaakten. Enerzijds werd betwijfeld, of er überhaupt een markt voor gespecialiseerde timer-IC's zou bestaan, anderzijds werd gevreesd dat een timer-IC de verkoop van de opamps zou aantasten – wat in de economie als kannibalisme-effect bekendstaat. De aanduiding NE555N werd door Art Fury, toenmalig marketingmanager bij Signetics, gegeven. Hij was het ook die ondanks interne weerstand de opdracht tot ontwikkeling van de NE555N aan Hans Camenzind liet geven. Overigens is er speculatie geweest over de vraag of de naam '555' was afgeleid van de drie weerstanden van 5 kΩ, waaruit de interne spanningsdeler bestaat. Camenzind ontkende dat, volgens hem zou het nummer willekeurig gekozen zijn.
Hans R. Camenzind had daarvoor de IC's NE565/NE567 (een PLL-schakeling) en de NE566 (een spanningsgestuurde oscillator, VCO) ontwikkeld, die beide een stabiele, temperatuur- en voedingsspanningsonafhankelijke oscillator bevatten. Het eerste ontwerp van de NE555 was daarom gebaseerd op een soortgelijke oscillator, waarbij eveneens een externe condensator door een spanning-naar-stroomomzetter die als constante stroombron fungeert, en meerdere stroomspiegels lineair opgeladen respectievelijk ontladen werd en zo een driehoekspanning produceerde.
Na het afronden van het ontwerp en de tests en de goedkeuring door Signetics wijzigde Camenzind zijn ontwerp radicaal: hij verving de stroombron door een enkele externe weerstand. Daarmee kon in plaats van het 14-polige een 8-polig huisje gebruikt worden – met de stroombron zouden in totaal 9 pennen nodig geweest zijn, maar Signetics maakte alleen 8- of 14-polige DIL-behuizingen. Hoewel het opladen respectievelijk ontladen van de condensator via een weerstand niet lineair verloopt, heeft een variatie in de voedingsspanning geen effect, omdat de timer de laadtoestand van de condensator ratiometrisch, dat wil zeggen in verhouding tot de voedingsspanning, vergelijkt. Als positief neveneffect was die nieuwe schakeling stabieler ten opzichte van temperatuurschommelingen.
Vanaf 1972 werd de NE555N in massaproductie genomen. De vraag overtrof alle verwachtingen, in het eerste kwartaal verkocht Signetics er meer dan een half miljoen stuks van. De overige halfgeleiderfabrikanten bouwden de NE555N zeer snel na: binnen een half jaar na introductie waren er 555-kopieën van liefst acht verschillende fabrikanten op de markt. Voor een deel werden voor die kopieën andere typeaanduidingen gebruikt, zoals de MC1455 van ON Semiconductor (voorheen Motorola), de LM555 van National Semiconductor, de KA555 van Fairchild Semiconductor (voorheen Samsung) of de SN72555 van Texas Instruments. Ook in het Oostblok werden kopieën gefabriceerd, zoals de uit de voormalige USSR. Zulke kopieën waren in de jaren zeventig tot de Semiconductor Chip Protection Act van 1984 (SCPA) eerder regel dan uitzondering. Ook 30 jaar na de marktintroductie werden er in 2003 nog jaarlijks ongeveer een miljard stuks geproduceerd. Het is wereldwijd het meest geproduceerde IC.
Uitvoeringen Het traditionele bipolaire 555-IC bestaat uit 23 transistors, 2 diodes en 16 weerstanden op een silicium chip in een 8-pens DIL-behuizing (ook met DIP (Dual Inline Package) aangeduid). Het IC is later ook als CMOS-IC (bijvoorbeeld ICM7555 en ICM7556, bruikbaar tot 1 MHz) op de markt gebracht. Deze IC's verbruiken veel minder elektrische energie dan hun bipolaire tegenhangers. Ook de kortsluitstroom bij de digitale transities zijn rond een factor 100 kleiner, in de buurt van de 3 in plaats van 300 mA gedurende ongeveer 100 ns. Ingegeven door het succes van het IC werden ook verbeterde bipolaire versies op de markt gebracht zoals de ZSCT1555 van de firma Zetex, die tot onder 0,9 V voedingsspanning werkt en het mogelijk maakt om schakelingen met een enkele batterij-cel te voeden. Overigens stamt ook dit ontwerp van Hans Camenzind.Hans R. Camenzind: Redesigning the old 555. In: IEEE Spectrum. deel 34, nummer 9, september 1997. IEEE Press, , blz. 80–85. Naast de enkelvoudige uitvoering bestaat het IC tevens in een dubbele uitvoering (dual): de NE556 twee volwaardige 555's in een 14-pens-behuizing (SMD of DIL), die alleen de beide voedingsaansluitingen VCC en GND delen. Tot slot werden vier stuks (quad) 555 op één chip in een 16-pin DIP of SMD als de NE558 geïntroduceerd. Vanwege het beperkte aantal pennen zijn hierin echter niet alle aansluitingen van elke 555 apart naar buiten gevoerd. Naast de beide voedingsaansluitingen VCC en GND (zoals bij de 556) zijn tevens de Reset en Control gemeenschappelijk uitgevoerd als respectievelijk pen 5, 12, 13 en 4. Ook de functionaliteit per timer is beperkt. Zo is bij elke timer alleen een digitale -aansluiting beschikbaar en is de Thr-aansluiting intern aan de Dis-aansluiting gekoppeld. De uitgangen zijn open-collector en kunnen slechts −100 mA per stuk ontvangen en ze geleiden alleen in rust, niet tijdens de puls. De vier timers konden om die reden alleen als monostabiele multivibrator worden gebruikt. Het werd bijvoorbeeld toegepast in joysticks van Apple en IBM.https://www.epanorama.net/documents/joystick/pc_joystick.html Dit IC wordt tegenwoordig nog maar door enkele fabrikanten geproduceerd.
De behuizing werd vanaf het begin uit kunststof vervaardigd. Aanvankelijk in DIL-vorm, de 555 in 8-pens (9,5 × 8 mm), de 556 in 14-pens (19,2 × 8 mm) en de 558 in 16-pens (19,8 × 8 mm) uitvoeringen. De 555 werd ook in een inmiddels niet meer gangbare ronde metalen behuizing (TO-78) geleverd. Voor militaire en ruimtevaarttoepassingen zijn er keramische 20-pens CERDIP- en LCCC-versies (8,9 × 8,9 mm). In de jaren tachtig verschenen de SMD-behuizingen zoals de SOIC (5 × 6 mm), SSOP en de TSSOP (6,6 × 3,1 mm).
Werking Het hart van de schakeling is digitaal, want de flipflop, waarvan de uitgang Q via een buffer op pen 3 (8-pen-behuizing) naar buiten komt, kent slechts twee toestanden. De uitgang is laag of hoog. Deze buffer is in staat om een stroom tot +200 mA te leveren (uitgang hoog) of tot −200 mA te ontvangen (uitgang laag). Is de uitgang laag dan geleidt de transistor die tussen de uitgang van pen 7 en massa is geplaatst. Dit is een open-collectoruitgang, bedoeld om een condensator te ontladen en wordt aangeduid met Dis (van Discharge, ontladen). De flipflop heeft drie digitale ingangen, twee interne, SET S en RESET R en een externe RESET, welke met een negatieve flank bediend kan worden en aangeduid wordt door van (pen 4). Aan elk van de interne ingangen is een comparator aangesloten. Dit zijn de analoog-naar-digitaalomzetters van het IC. De inverterende ingang van de SET-comparator is op pin 2 te vinden en wordt met of (van ) aangeduid. De niet-inverterende ingang is aangesloten op het onderste knooppunt van een interne 1:1:1 spanningsdeler, waarop normaal gesproken van de voedingsspanning VCC staat. Hiermee is bereikt dat de flipflop geSET kan worden als de spanning op pen 2 onder van de voedingsspanning komt. De snelheid waarmee dat gebeurt is onbelangrijk. De niet-inverterende ingang van de RESET-comparator is op pin 6 te vinden en wordt aangeduid met Thr of Thres (van Threshold, drempel. De inverterende ingang is aangesloten op het bovenste knooppunt van de interne spanningsdeler, waarop normaal gesproken van de voedingsspanning staat. Hiermee is bereikt dat de flipflop weer geRESET wordt als de spanning op pen 6 boven van de voedingsspanning komt. Ook hier is de snelheid van stijgen onbelangrijk. Voorwaarde voor het resetten via Thr is dat de Tr-ingang weer hoog is. Tot slot is het bovenste knooppunt van de interne spanningsdeler via pen 5 bereikbaar. Hiermee kunnen de drempelwaarden van en van de voedingsspanning worden gewijzigd in de helft van respectievelijk de volle spanning op deze pen. Deze ingang wordt aangeduid met CV of Cont (van Control Voltage) en kan extra mogelijkheden bieden voor modulatie van de timing. In de afbeelding hieronder zijn al deze elementen van het functionele schema te herkennen.
Functionele interne schema 400px | 400px | NE555 en NE556 (1 van 2)NE558 (1 van 4)
De aansluitingen van de 555, 556 en de 558 zijn als volgt met de pennen verbonden:
Pen 555 556a 556b 558a 558b 558c 558d Functie Korte beschrijving GND 1 7 7 12 12 12 12 Massa De massa (Ground), 0 volt, het nulpunt van de voedingsspanning 2 6 8 3 6 11 14 Analoge ingang, een spanningsdaling tot onder VCC SET de flipflop. Bij 558 is dit een digitale ingang. Q 3 5 9 1 8 9 16 Uitgang De gebufferde uitgang van de flipflop, SET maakt Q hoog (VCC), RESET laag (0 volt) 4 4 10 13 13 13 13 Digitale ingang, een negatieve flank RESET de flipflop CV 5 3 11 4 4 4 4 Modulatie De regelspanning (Control Voltage), de interne spanningsdeler ( VCC) THR 6 2 12 2 7 10 15 Threshold Analoge ingang, een spanningsstijging tot boven VCC RESET de flipflop DIS 7 1 13 2 7 10 15 Discharge Ontlaadt tussen het moment van RESET en van SET de condensator die bepalend is voor de tijdsintervallen VCC 8 14 14 5 5 5 5 Voedingsspanning De positieve voedingsspanning die meestal tussen 5 en 15 volt moet liggen. De interne weerstandsdeler bestaat uit drie identieke weerstanden, in de bipolaire versie hebben die een weerstandswaarde van 5 kilo-ohm (5k) in de CMOS-versie zijn ze 100k. De nauwkeurigheid van deze weerstanden is niet groot, maximaal 20%. De waarheidstabel van de 555 is als volgt:
THR Q DIS Conditie Opmerking NVI NVI Laag Laag Laag Master RESET (rustpositie) dominant over en Thr < van VCC NVI Hoog Hoog Open Analoge SET (puls gestart) dominant over Thr > van VCC > van VCC Hoog Laag Laag Analoge RESET (puls beëindigd) > van VCC < van VCC Hoog Ongewijzigd Ongewijzigd Flipflop niet getriggerd NVI = niet van invloed
Toepassingen De 555 kan op drie verschillende manieren als multivibrator worden gebruikt: Monostabiele multivibrator: de 555 geeft bij triggering slechts één puls (Eng.: one-shot). Deze toepassing is te herkennen aan de doorverbinding tussen pen 6 en pen 7 en de aparte triggeringang rond pen 2 en wordt onder andere gebruikt bij timers.