Richi´s Lab

"147" NE555

147 NE555

Dieser NE555 besitzt keine weitere Beschriftung, die auf den Hersteller schließen lässt. Unterhalb des Schriftzugs "NE555" befinden sich nur noch die Zahlen "147".

 

147 NE555 Die

Es zeigt sich, dass das Die dem Fairchild NE555 äußerst ähnlich ist.
Die Kantenlänge des Dies beträgt auch hier 1mm, die aktiven Elemente sind exakt gleich platziert und die Metalllage unterscheidet sich nur minimal. Der Herstellungsprozess hat sich wahrscheinlich geändert, da die Ätzmarker anders aussehen.

Ob es sich hier um ein Fairchild-Teil handelt oder einen (lizensierten) Nachbau lässt sich nicht abschließend klären.

 

147 NE555 Die ungenutzter Transistor

Das Die besitzt einen sehr interessanten, funktionalen Unterschied im Vergleich zum Fairchild NE555:
Neben dem großen Discharge-Transistor befindet sich ein kleiner Transistor, der auf diesem Die nicht genutzt wird.
Um den ursprünglichen Zweck des Transistors heraus finden zu können, muss man seine Verschaltung auf dem Fairchild-Die analysieren.

 

Fairchild LM555CN Die

NE555 Schaltplan

Das Fairchild-Datenblatt enthält keinen Schaltplan des inneren Aufbaus. Der obige Schaltplan stammt aus dem TS555-Datenblatt von ST, der anscheinend recht gut mit dem Aufbau des Fairchild-NE555 übereinstimmt. Die verschiedenen NE555-Schaltkreise sind teilweise minimal unterschiedlich aufgebaut, die Grundstruktur ist aber immer gleich.

Es zeigt sich, dass es der Transistor Q7 ist, der beim "147"-NE555 aus der Schaltung heraus genommen wurden.

Die Transistoren Q1, Q2, Q3 und Q4 stellen mit dem Widerstand R5 den Eingang des Differenzverstärkers dar, der das Signal am Threshold-Eingang mit dem Pegel am großen, internen Spannungsteiler (R8, R9, R10) vergleicht. Im Kollektorbereich des Differenzverstärkers befinden sich nicht nur einfache Widerstände sondern zwei Stromspiegel. Der Differenzverstärker kann so fast unbeeinflusst von der restlichen Schaltung arbeiten. Die Ströme in den Widerständen R1 und R3 werden über die Stromspiegel Q5/Q6 und Q8/Q7 auf den Widerstand R2 übertragen. Der Strom durch den Transistor Q7 wird nach Masse abgeleitet, der Strom durch den Transistor Q6 stellt das Ausgangssignal dar und wird entsprechend zum Flip-Flop weitergeleitet.

Auch ohne den Transistor Q7 ist die Funktion des Differenzverstärkers und damit der gesamten Schaltung weiterhin gegeben. Durch die fehlende Verkopplung der Zweige R1 und R3 über die beiden Stromspiegel erhöht sich allerdings die Abfallzeit des Pegels am Ausgang des Differenzverstärkers. Der Transistor Q7 unterstützt normalerweise das Abschalten des Transistors Q6 durch ein Umleiten des Stroms in das Massepotential.

Es bleibt die Frage warum der Transistor Q7 deaktiviert wurde.
Die einzelnen Schaltungsteile des Differenzverstärkers sind über die komplette rechte Seite des Dies verstreut. Dazwischen befindet sich auch noch der Discharge-Leistungstransistor, der höhere Ströme schalten können muss. Das führt insgesamt dazu, dass die Schwingneigung des Differenzverstärkers steigt.
Stellt man nun den Produktionsprozess um, so kann das dazu führen, dass eine vorher gerade noch grenzwertige Schaltungsauslegung danach zu unkontrolliertem Schwingen neigt.
Eine einfache Möglichkeit die Verstärkung und damit die Schwingneigung der Schaltung zu reduzieren ist die Deaktivierung des Stromspiegels Q7/Q8. Das lässt sich durch eine relativ günstige Änderung der Metalllage und damit ein Abkoppeln des Transistors Q7 erreichen. Da sich an der Basis des Transistors Q8 ein Widerstand zum Massepotential befindet, der im obigen Schaltplan nicht abgebildet ist, bleibt der rechte Pfad des Differenzverstärkers auch ohne den Transistor Q7 weiterhin aktiv.

Ob sich die erhöhte Abschaltzeit des Differenzverstärkers merklich auf das Verhalten des NE555 auswirkt kann man nicht sicher sagen, da sich die Funktionen im Rest der Schaltung mit einer Umstellung des Herstellungsprozesses vielleicht verbessert haben. Ein Änderung in der Symmetrie des Schaltverhaltens ist aber auf jeden Fall zu erwarten.

 

Der Youwang Electronics UTC555 enthält ein Die mit der gleichen Struktur. Mit diesem Schaltrkeis wurden Testmessungen durchgeführt.

 

 

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