Перейти к содержанию

Калькулятор таймера NE555

Посчитайте частоту и коэффициент заполнения генератора на NE555 по R1, R2 и C, длительность импульса одновибратора или подберите резисторы под нужную частоту.

Исходные данные

Режим
Схема
Ом
Ом
Ф

10u = 10 мкФ, 100n = 100 нФ

Результат

Частота
6,87 Гц
Период
145,6 мс
Импульс (высокий уровень)
76,25 мс
Пауза (низкий уровень)
69,31 мс
Коэффициент заполнения
52,4 %скважность 1,91

Расчёт выполнен по формулам и данным из источников, приведённых на этой странице, и не заменяет проверку: параметры компонентов у разных производителей и даже партий различаются. Перед применением сверяйте результат с документацией на конкретные детали.

NE555 — интегральный таймер, который с двумя резисторами и конденсатором работает как генератор прямоугольных импульсов. Частота задаётся формулой f = 1,44 / ((R1 + 2·R2) · C): например, R1 = 1 кОм, R2 = 10 кОм и C = 10 мкФ дают 6,87 Гц — светодиод мигает почти семь раз в секунду. В ждущем режиме (одновибратор) таймер выдаёт один импульс длительностью t = 1,1 · R · C.

Схема генератора

Таймер NE555 в автоколебательном режиме: R1, R2 и C задают частотуNE5558 VCC7 DIS6 THR2 TRIG1 GND3 OUT4 RST5 CV+UпитR1R2C10 нФВыход
Автоколебательный режим: конденсатор заряжается через R1 и R2, разряжается через R2 и вывод 7

Конденсатор C заряжается через R1 и R2 до 2/3 напряжения питания — в это время на выходе высокий уровень. Затем открывается разрядный транзистор (вывод 7), и C разряжается через R2 до 1/3 питания — на выходе низкий уровень. Цикл повторяется.

Формулы

Время заряда и разряда между порогами 1/3 и 2/3 питания:

tи=ln⁡2⋅(R1+R2)⋅C,tп=ln⁡2⋅R2⋅Ct_\text{и} = \ln 2 \cdot (R_1 + R_2) \cdot C, \qquad t_\text{п} = \ln 2 \cdot R_2 \cdot C

Отсюда частота и коэффициент заполнения D (доля периода с высоким уровнем):

f=1ln⁡2⋅(R1+2R2)⋅C≈1,44(R1+2R2)⋅C,D=R1+R2R1+2R2f = \frac{1}{\ln 2 \cdot (R_1 + 2R_2) \cdot C} \approx \frac{1{,}44}{(R_1 + 2R_2) \cdot C}, \qquad D = \frac{R_1 + R_2}{R_1 + 2R_2}

Скважность — величина, обратная коэффициенту заполнения: S = 1/D. Логарифм появляется из закона заряда конденсатора: напряжение растёт по экспоненте, и время прохода от 1/3 до 2/3 питания равно RC⋅ln⁡2≈0,693 RCRC \cdot \ln 2 \approx 0{,}693\,RC независимо от самого напряжения.

Ждущий режим. Конденсатор заряжается от нуля до 2/3 питания через резистор R:

t=ln⁡3⋅R⋅C≈1,1⋅R⋅Ct = \ln 3 \cdot R \cdot C \approx 1{,}1 \cdot R \cdot C

Подбор резисторов под частоту f, заполнение D > 0,5 и выбранную ёмкость:

R1=2D−1f⋅C⋅ln⁡2,R2=1−Df⋅C⋅ln⁡2R_1 = \frac{2D - 1}{f \cdot C \cdot \ln 2}, \qquad R_2 = \frac{1 - D}{f \cdot C \cdot \ln 2}

Для D ≤ 0,5 нужна схема с диодом параллельно R2: тогда R1=D/(fCln⁡2)R_1 = D / (f C \ln 2), R2=(1−D)/(fCln⁡2)R_2 = (1 - D) / (f C \ln 2). Падение напряжения на диоде немного удлиняет импульс, поэтому на точной частоте подстройте R1.

Пример расчёта

Нужен генератор 1 кГц с заполнением 60 %, конденсатор 100 нФ.

R1=2⋅0,6−11000⋅10−7⋅0,693=2,89 кОм,R2=1−0,61000⋅10−7⋅0,693=5,77 кОмR_1 = \frac{2 \cdot 0{,}6 - 1}{1000 \cdot 10^{-7} \cdot 0{,}693} = 2{,}89\ \text{кОм}, \qquad R_2 = \frac{1 - 0{,}6}{1000 \cdot 10^{-7} \cdot 0{,}693} = 5{,}77\ \text{кОм}

Из ряда E24 берём 3 кОм и 5,6 кОм. Проверка: f = 1/(0,693 · (3 + 2 · 5,6) · 103 · 10−7) = 1016 Гц, D = 8,6/14,2 = 60,6 %.

Одновибратор на 1 секунду с конденсатором 100 мкФ: R = 1/(1,1 · 10−4) = 9,1 кОм. С электролитическим конденсатором ±20 % длительность тоже будет в пределах ±20 %.

Частота при R1 = 1 кОм и R2 = 10 кОм

CЧастотаПериод
1 нФ68,7 кГц14,6 мкс
10 нФ6,87 кГц146 мкс
100 нФ687 Гц1,46 мс
1 мкФ68,7 Гц14,6 мс
10 мкФ6,87 Гц146 мс
100 мкФ0,687 Гц1,46 с

Ограничения и советы

  • R1 не меньше 1 кОм. Через R1 и разрядный транзистор течёт ток Uпит/R1; при малом R1 растут нагрев и погрешность.
  • Верхний предел R1 + R2. Ток входа THRESHOLD (до 250 нА у NE555) искажает время заряда. По даташиту TI предельное значение около 3,4 МОм при питании 5 В и 10 МОм при 15 В. Для длинных интервалов увеличивайте ёмкость или берите КМОП-таймер с пикоамперными входными токами.
  • Конденсатор. Для стабильной частоты — плёночный или керамический C0G. Электролиты дают большой разброс и утечку, но позволяют получить секунды и минуты.
  • Развязка питания. В момент переключения биполярный NE555 потребляет короткий бросок тока, поэтому рядом с выводом 8 ставят керамический конденсатор 0,1 мкФ и электролит на 10 мкФ и больше.
  • Нагрузка выхода. Выход NE555 отдаёт и принимает ток до 200 мА — можно напрямую подключать светодиоды через гасящий резистор и небольшие реле с защитным диодом.
  • КМОП-версии (TLC555 и аналоги) экономичнее, имеют выход от «рельса» до «рельса» и работают на более высоких частотах; формулы расчёта те же.

Частые вопросы

Как рассчитать частоту NE555?

В автоколебательном режиме f = 1 / (0,693 · (R1 + 2·R2) · C), то есть примерно 1,44 / ((R1 + 2·R2) · C). Например, R1 = 1 кОм, R2 = 10 кОм и C = 10 мкФ дают 6,87 Гц, а с C = 100 нФ — 687 Гц.

Как получить коэффициент заполнения меньше 50 %?

В обычной схеме конденсатор заряжается через R1 и R2, а разряжается только через R2, поэтому импульс всегда длиннее паузы. Если параллельно R2 включить диод анодом к выводу 7, заряд пойдёт через R1 и диод, разряд — через R2, и длительности можно задавать независимо, в том числе получить меандр при R1 = R2.

От какого напряжения работает NE555?

Биполярный NE555 по даташиту TI работает от 4,5 до 16 В. КМОП-версии вроде TLC555 питаются от 2 В и потребляют на порядки меньший ток покоя. Частота от напряжения питания почти не зависит, потому что пороги компараторов составляют 1/3 и 2/3 от него.

Зачем конденсатор на выводе 5 (CV)?

Вывод 5 подключён к внутреннему делителю, задающему пороги. Конденсатор 10 нФ на общий провод снижает влияние помех по питанию на частоту. Если на вывод подать внешнее напряжение, пороги сместятся — так делают генератор, управляемый напряжением.

Почему реальная частота отличается от расчётной?

Главная причина — допуск конденсатора: у электролитов он ±20 % и больше, плюс токи утечки. Для стабильной частоты используйте плёночные или керамические конденсаторы с диэлектриком C0G. На высоких частотах сказываются задержки внутренних компараторов.

Источники

  1. Texas Instruments. NE555, SA555, SE555 Precision Timers (SLFS022) — формулы астабильного и ждущего режимов, ограничения на R1 + R2, напряжение питания
  2. Texas Instruments. TLC555 LinCMOS Timer (SLFS043) — КМОП-версия таймера

Где пригодится

Встроить калькулятор на свой сайт

Скопируйте код и вставьте его в HTML страницы, статьи или вики. Виджет бесплатный, без рекламы, счётчиков и cookie. Условие одно — ссылка на GAW под рамкой остаётся на месте. Подробнее о виджетах

<iframe src="https://gaw.ru/embed/ne555/" title="Калькулятор таймера NE555" width="100%" height="640" style="border:1px solid #e3e5e9;border-radius:8px" loading="lazy" allow="clipboard-write"></iframe>
<p style="margin:6px 0 0;font-size:14px">Калькулятор: <a href="https://gaw.ru/tools/ne555/">Калькулятор таймера NE555</a> — GAW.ru</p>
Автоподстройка высоты рамки

Если сайт разрешает скрипты, добавьте этот код один раз в любом месте страницы: рамка будет менять высоту вместе с результатом расчёта.

<script>window.addEventListener("message",function(e){if(e.origin!=="https://gaw.ru"||!e.data||e.data.type!=="gaw:embed-height")return;var f=document.querySelectorAll('iframe[src^="https://gaw.ru/embed/"]');for(var i=0;i<f.length;i++)if(f[i].contentWindow===e.source)f[i].style.height=e.data.height+"px"})</script>

Обновлено .

Нашли ошибку в расчёте?