NE555 berechnen: Frequenz, Zeit & Tastverhältnis

Weil der Ladestrom durch R1 und R2 fließt, der Entladestrom aber nur durch R2. Der Ladeweg ist damit zwangsläufig der höherohmige, die High-Zeit also immer die längere. Selbst mit einem winzigen R1 nähert man sich nur asymptotisch 50 % an. Wer darunter will, legt eine Diode parallel zu R2 (Kathode Richtung Pin 6/2): Dann lädt der Kondensator an R2 vorbei, und das Tastverhältnis wird R1 / (R1 + R2) – jeder Wert ist möglich. Diese Variante steht hier als eigene Betriebsart.

Das ist der natürliche Logarithmus von 2. Der Kondensator pendelt zwischen einem Drittel und zwei Dritteln der Betriebsspannung – die Ladekurve braucht dafür genau ln(2) Zeitkonstanten, unabhängig von der Spannung. Beim Monoflop startet der Kondensator dagegen bei null und läuft bis zwei Drittel, das sind ln(3) ≈ 1,0986 Zeitkonstanten. Die oft zitierten 1,1 · R · C sind nichts anderes als dieser Wert, gerundet.

Für die Zeiten nicht: Die Schaltschwellen liegen bei einem und zwei Dritteln der Betriebsspannung, und die Ladekurve skaliert genauso mit. Beides kürzt sich heraus. Für alles andere sehr wohl – der Entladestrom an Pin 7 steigt mit der Spannung, und der Ausgang kann je nach Bauform 200 mA treiben. Ein CMOS-Typ wie der TLC555 oder ICM7555 zieht deutlich weniger Strom, verträgt hochohmigere Zeitglieder und erzeugt beim Umschalten keine Stromspitze – ansonsten rechnet er identisch.

R1 sollte mindestens 1 kΩ betragen, sonst muss der Entladetransistor an Pin 7 zu viel Strom aufnehmen. Nach oben ist bei etwa 10 MΩ Schluss: Darüber sind die Leckströme des Kondensators und des Bausteins größer als der Ladestrom, und die Zeiten werden unvorhersehbar. Bei langen Zeiten kommt hinzu, dass Elektrolytkondensatoren gern 20 % Toleranz haben – die Rechnung ist dann genauer als die Schaltung.

Meist an den Toleranzen: Kohleschichtwiderstände liegen bei 5 %, Elkos bei 20 % und driften zusätzlich mit der Temperatur. Zehn Prozent Abweichung sind damit völlig normal. Wenn es exakt sein muss, nimmt man einen Folienkondensator und stellt R2 mit einem Trimmpoti ein. Grob daneben liegt es meist an Pin 5: Der Steuereingang gehört über 10 nF auf Masse, sonst koppeln Störungen direkt auf die Schaltschwelle.