Калькулятор Таймера NE555: Расчет Частоты и Скважности (Астабильный режим)

Расчет генератора прямоугольных импульсов на NE555

Микросхема NE555 (и её аналоги: LM555, КР1006ВИ1) — это легендарный интегральный таймер, который уже более 50 лет используется в электронике. Самый популярный режим его работы — астабильный (автоколебательный). В этом режиме таймер генерирует непрерывную последовательность прямоугольных импульсов заданной частоты.

Наш калькулятор позволяет мгновенно подобрать номиналы компонентов ($R_1$, $R_2$, $C$) для получения нужной частоты или, наоборот, узнать параметры выходного сигнала для имеющихся деталей.

Принцип работы схемы

В астабильном режиме конденсатор $C$ циклически заряжается и разряжается:

• Зарядка: Ток протекает через резисторы $R_1$ и $R_2$. Это формирует длительность импульса (логическая «1»).
• Разрядка: Ток протекает только через $R_2$ на 7-й вывод микросхемы (Discharge). Это формирует длительность паузы (логический «0»).

Именно поэтому в классической схеме время «включения» всегда длиннее времени «паузы», а коэффициент заполнения (Duty Cycle) всегда превышает 50%.

Формулы расчета

Для ручного вычисления параметров используются следующие формулы (где $\ln(2) \approx 0.693$):

1. Временные интервалы

Время высокого уровня сигнала ($t_1$) зависит от суммы обоих резисторов:

$$t_1 = \ln(2) \cdot (R_1 + R_2) \cdot C \approx 0.693 \cdot (R_1 + R_2) \cdot C$$

Время низкого уровня ($t_2$) зависит только от $R_2$:

$$t_2 = \ln(2) \cdot R_2 \cdot C \approx 0.693 \cdot R_2 \cdot C$$

Полный период колебаний ($T$):

$$T = t_1 + t_2 = 0.693 \cdot (R_1 + 2R_2) \cdot C$$

2. Частота ($f$)

Частота обратно пропорциональна периоду и измеряется в Герцах:

$$f = \frac{1}{T} = \frac{1.44}{(R_1 + 2R_2) \cdot C}$$

3. Скважность и Рабочий цикл (Duty Cycle)

Рабочий цикл ($D$) показывает отношение длительности импульса к полному периоду:

$$D = \frac{t_1}{T} \cdot 100\% = \frac{R_1 + R_2}{R_1 + 2R_2} \cdot 100\%$$

Как пользоваться калькулятором?

1. Введите сопротивления резисторов $R_1$ и $R_2$.
   • Совет: Рекомендуется выбирать $R_1 \ge 1 \text{ кОм}$, чтобы ограничить ток через разрядный транзистор внутри таймера.
2. Выберите емкость конденсатора $C$.
3. Нажмите «Рассчитать».

Инструмент автоматически вычислит частоту и построит график выходного сигнала.

Таблица популярных номиналов

Для получения распространенных частот можно использовать следующие ориентировочные значения (при условии $R_2 \gg R_1$ для получения меандра, близкого к симметричному):

Важно: Стандартная схема NE555 не позволяет получить Duty Cycle менее 50%. Если вам нужны короткие импульсы (D < 50%), параллельно резистору $R_2$ необходимо установить диод (катодом к выводу 6, анодом к выводу 7). Это позволит конденсатору заряжаться только через $R_1$ (через диод), а разряжаться через $R_2$.