Калькулятор таймера NE555: частота и скважность

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

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:

t_\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 = \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 $RC \cdot \ln 2 \approx 0{,}693\,RC$ независимо от самого напряжения.

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

t = \ln 3 \cdot R \cdot C \approx 1{,}1 \cdot R \cdot C

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

R_1 = \frac{2D - 1}{f \cdot C \cdot \ln 2}, \qquad R_2 = \frac{1 - D}{f \cdot C \cdot \ln 2}

Для $D \le 0{,}5$ нужна схема с диодом параллельно R2: тогда $R_1 = D / (f C \ln 2)$ , $R_2 = (1 - D) / (f C \ln 2)$ . 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.

R_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: $f = 1 / (0{,}693 \cdot (3 + 2 \cdot 5{,}6) \cdot 10^{3} \cdot 10^{-7}) = 1016$ Гц, $D = 8{,}6 / 14{,}2 = 60{,}6$ %.

Одновибратор на 1 секунду с конденсатором 100 мкФ: $R = 1 / (1{,}1 \cdot 10^{-4}) = 9{,}1$ кОм. С электролитическим конденсатором ±20 % длительность тоже будет в пределах ±20 %.

Частота при R1 = 1 кОм и R2 = 10 кОм

C	Частота	Период
1 нФ	68,7 кГц	14,6 мкс
10 нФ	6,87 кГц	146 мкс
100 нФ	687 Гц	1,46 мс
1 мкФ	68,7 Гц	14,6 мс
10 мкФ	6,87 Гц	146 мс
100 мкФ	0,687 Гц	1,46 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

Texas Instruments. NE555, SA555, SE555 Precision Timers (SLFS022) — формулы астабильного и ждущего режимов, ограничения на R1 + R2, напряжение питания

Texas Instruments. TLC555 LinCMOS Timer (SLFS043) — КМОП-версия таймера

Обновлено 2 октября 2026 г.. Нашли ошибку в расчёте? Напишите нам.