555-Timer-Rechner
Berechne Frequenz, Tastgrad und Zeitintervalle des 555-Timer-ICs für astabile Oszillatoren und monostabile Einzelimpulsschaltungen.
Wähle astabil (Daueroszillator) oder monostabil (Einzelimpuls), gib die Bauteilwerte ein und erhalte sofort Frequenz, Periodendauer, Tastgrad und Zeitintervalle.
555-Timer-Rechner
Berechne Frequenz, Tastgrad und Zeitintervalle des 555-Timer-ICs für astabile Oszillatoren und monostabile Einzelimpulsschaltungen.
Erzeugt ein kontinuierliches Rechtecksignal. R1 und R2 werden benötigt. Bei der Standardschaltung ist der Tastgrad immer >50%.
Über den 555-Timer-Rechner
Der 555-Timer-IC gehört zu den bekanntesten und meistgenutzten integrierten Schaltungen der Elektronikgeschichte. Signetics stellte den 8-poligen Chip 1972 vor. Er wurde milliardenfach gefertigt und ist bis heute ein Standardbauteil für Hobbyelektroniker, Studierende und professionelle Ingenieure. Sein Name geht auf die drei 5 kΩ-Widerstände des internen Spannungsteilers zurück, die die Schwellenspannungen der beiden für das Zeitverhalten zuständigen Komparatoren festlegen.
Der 555 hat zwei grundlegende Betriebsarten. Im astabilen Betrieb wechselt der Ausgang kontinuierlich zwischen High und Low. Frequenz und Tastgrad des Rechtecksignals werden von den externen Widerständen R1 und R2 sowie dem Kondensator C bestimmt. Der Zeitkondensator lädt sich über R1 und R2 auf zwei Drittel der Versorgungsspannung auf und entlädt sich anschließend nur über R2 auf ein Drittel. Lade- und Entladezeiten hängen von der RC-Zeitkonstante ab und folgen der exponentiellen Ladegleichung des Kondensators.
Für den astabilen Betrieb gelten t_H = 0.693 × (R1 + R2) × C und t_L = 0.693 × R2 × C. Die Periodendauer ist T = t_H + t_L, die Frequenz f = 1 / T = 1.44 / ((R1 + 2×R2) × C). Der Tastgrad, also der High-Anteil jeder Periode, beträgt (R1 + R2) / (R1 + 2×R2) × 100 %. Da R1 und R2 zur High-Zeit beitragen, aber nur R2 zur Low-Zeit, liegt der Tastgrad der astabilen Standardschaltung immer über 50 %. Für annähernd 50 % oder weniger ist eine Änderung mit einer Diode erforderlich.
Im monostabilen Betrieb arbeitet der 555 als Einzelimpulsgeber. Ein negativer Triggerimpuls an Pin 2 schaltet den Ausgang für eine genau bestimmte Impulsdauer auf High. Danach bleibt er bis zum nächsten Trigger auf Low. Die Impulsbreite beträgt T = 1.1 × R1 × C Sekunden. Diese Betriebsart eignet sich zum Entprellen von Schaltern, für genaue Verzögerungen, zur Impulsverlängerung und zum zeitversetzten Auslösen anderer Schaltungen.
Bei der Bauteilauswahl sind die Wertebereiche zu beachten. Widerstände sollten üblicherweise zwischen 1 kΩ und 10 MΩ liegen: Unter 1 kΩ kann die Ausgangsstufe übermäßig viel Strom liefern müssen, oberhalb von 10 MΩ steigt die Störanfälligkeit. Kondensatoren von 100 pF bis zu mehreren Tausend Mikrofarad ermöglichen Zeitbereiche von Nanosekunden bis zu vielen Minuten. Für stabiles Zeitverhalten sollte ein 0.01 µF-Abblockkondensator zwischen dem Steuerspannungseingang, Pin 5, und Masse liegen.
Typische astabile Anwendungen sind LED-Blinker, Tongeneratoren, Taktsignale für Logikschaltungen und Pulsweitenmodulation. Monostabile Schaltungen dienen zum Entprellen, als elektronische Türtimer, Impulsverlängerer und Ausfallimpulsdetektoren. Der weite Versorgungsspannungsbereich (5–15 V), die Ausgangsstromfähigkeit (bis 200 mA), Temperaturstabilität und geringe Kosten machen den 555 in Ausbildung und professioneller Elektronik unverzichtbar.
Beispiele für 555-Timerschaltungen
Gängige Schaltungen mit typischen Bauteilwerten und berechneten Ausgangsparametern.
| Schaltung | Ausgang | Anwendung |
|---|---|---|
| Astabil: R1 = 10 kΩ, R2 = 10 kΩ, C = 47 µF, Vcc = 5 V | f ≈ 1.02 Hz, Tastgrad ≈ 66.7% | Klassischer 1 Hz-LED-Blinker mit leicht erhältlichen Bauteilen und gut sichtbarem Blinken. |
| Astabil: R1 = 480 Ω, R2 = 480 Ω, C = 0.1 µF, Vcc = 5 V | f ≈ 10 kHz, Tastgrad ≈ 66.7% | Tongenerator im Audiobereich; kann einen Piezolautsprecher für Alarme oder Signaltöne direkt ansteuern. |
| Monostabil: R1 = 100 kΩ, C = 10 µF, Vcc = 5 V | Impuls T ≈ 1.1 s | Einzelimpulsgeber für eine Sekunde, etwa zum Entprellen, Aktivieren von Relais oder für zeitgesteuerte Anzeigen. |
| Monostabil: R1 = 91 kΩ, C = 1 µF, Vcc = 12 V | Impuls T ≈ 100 ms | Kurze 100 ms-Verzögerung, geeignet zum Entprellen von Schaltern und Verlängern von Impulsen. |
So verwendest du den 555-Timer-Rechner
- Wähle Astabil (Oszillator) für ein kontinuierliches Rechtecksignal oder Monostabil (Einzelimpuls) für einen einzelnen zeitgesteuerten Impuls.
- Gib R1 in Ohm ein. Im astabilen Betrieb wird auch R2 in Ohm benötigt. Empfohlen sind für beide Widerstände 1 kΩ bis 10 MΩ.
- Gib C in Mikrofarad (µF) ein. Werte von 0.001 µF bis 10 000 µF decken Zeitbereiche von Nanosekunden bis Minuten ab.
- Gib optional Vcc ein, normalerweise 5–15 V. Vcc beeinflusst Frequenz und Zeitverhalten nicht, ist aber zur Dokumentation nützlich.
- Klicke auf Berechnen, um im astabilen Betrieb Frequenz, Periodendauer, High-/Low-Zeiten und Tastgrad oder im monostabilen Betrieb die Impulsbreite zu sehen. Die Vorlagen laden klassische Schaltungsbeispiele.
Häufige Fragen zum 555-Timer-Rechner
Warum ist der astabile Tastgrad immer größer als 50%?
In der astabilen Standardschaltung lädt sich der Kondensator über R1 und R2 auf, entlädt sich aber nur über R2. Die High-Zeit enthält daher stets den Beitrag von R1 und ist länger als die Low-Zeit. Für 50% muss R1 gegenüber R2 sehr klein sein oder eine Diode parallel zu R2 die Lade- und Entladewege trennen.
Welche Bauteile ermöglichen die genauesten Zeiten?
Verwende Metallschichtwiderstände mit ±1 % Toleranz und leckstromarme Elektrolyt- oder Folienkondensatoren. Der Standard-555 erreicht unter Idealbedingungen ±1 % Zeitgenauigkeit; Bauteiltoleranzen und Temperatureinflüsse können sie verschlechtern. Für Fehler unter ±0.1 % kommt ein CMOS-555 wie der TLC555 mit Präzisionsbauteilen infrage.
Was unterscheidet den 555 vom CMOS-555?
Der ursprüngliche bipolare 555 benötigt etwa 10–15 mA Ruhestrom und kann am Ausgang bis zu 200 mA liefern oder aufnehmen. Ein CMOS-555 wie TLC555 oder LMC555 benötigt nur wenige Mikroampere Ruhestrom und ist ideal für Batteriebetrieb. Er arbeitet zudem mit niedrigeren Versorgungsspannungen bis hinab zu 1.5 V und bietet etwas bessere Zeitgenauigkeit.
Wie berechne ich die Werte für eine Zielfrequenz?
Stelle die astabile Formel um: Wähle für die Zielfrequenz f zuerst C, typisch 0.1 µF für Audio oder 10 µF für sichtbares Blinken. Berechne dann (R1 + 2×R2) = 1.44 / (f × C). Teile den Widerstand entsprechend dem gewünschten Tastgrad auf R1 und R2 auf und halte R1 ≥ 1 kΩ ein, um den Entladepin zu schützen.
Kann der 555 eine LED direkt ansteuern?
Ja. Der Ausgang an Pin 3 kann bis zu 200 mA liefern oder aufnehmen, also mehr als genug für eine LED. Schalte immer einen Strombegrenzungswiderstand in Reihe, typisch 470 Ω–1 kΩ bei 5–12 V, damit die LED nicht zerstört wird. Zwischen Ausgang und Masse leuchtet sie bei High, zwischen Vcc und Ausgang bei Low.
Warum wird ein 0.01 µF-Abblockkondensator an Pin 5 empfohlen?
Pin 5 ist der mit dem internen Spannungsteiler verbundene Steuerspannungseingang. Störungen auf der Versorgung können dort einkoppeln und die Komparatorschwellen verschieben, was Zeitjitter verursacht. Ein 0.01 µF-Keramikkondensator von Pin 5 nach Masse leitet hochfrequente Störungen ab und gehört bei fast allen 555-Schaltungen zur bewährten Standardbeschaltung.