555-Timer-Rechner (astabil und monostabil)

Gib deine Werte ein. Ergebnis und vollständiger Lösungsweg aktualisieren sich während der Eingabe.

Ergebnis

Frequenz1,387 Hz
Zeit auf High395,1 ms
Zeit auf Low325,8 ms
Periodendauer720,9 ms
Tastgrad54,81 %

In der astabilen Standardschaltung liegt das Tastverhältnis immer über 50 %, weil sich der Kondensator über R₁ + R₂ auflädt, aber nur über R₂ entlädt. Eine Diode parallel zu R₂ ermöglicht Tastverhältnisse unter 50 %.

Entwirf eine 555-Timer-Schaltung. Im astabilen Betrieb liefert der Rechner die Frequenz, die High- und Low-Zeiten, die Periodendauer und das Tastverhältnis aus R₁, R₂ und C; im monostabilen Betrieb liefert er die Impulsbreite aus R und C. Kondensatoren können in µF, nF oder pF eingegeben werden, und jede Zeit wird in einer passenden Einheit angezeigt.

Schritt-für-Schritt-Lösung

Lade- und Entladezeiten

C = 10 µF = (1 × 10⁻⁵) F
tH = ln 2·(R₁ + R₂)·C = 0,693·(10000 + 47000)·(1 × 10⁻⁵) = 395,1 ms
tL = ln 2·R₂·C = 0,693·47000·(1 × 10⁻⁵) = 325,8 ms

Frequenz und Tastverhältnis

T = tH + tL = 720,9 ms
f = 1/T ≈ 1,44/((R₁ + 2R₂)·C) = 1,387 Hz
D = tH/T = 54,81%

Wichtige Formeln

Astabile High- und Low-Zeit
tH = 0,693·(R1 + R2)·C, tL = 0,693·R2·C
Astabile Frequenz
f = 1/(tH + tL) ≈ 1,44/((R1 + 2R2)·C)
Tastgrad
D = tH/T = (R1 + R2)/(R1 + 2R2)
Impulsbreite im monostabilen Betrieb
T = ln 3·R·C ≈ 1,1·R·C

So berechnest du die Frequenz eines 555-Timers

  1. Astabil: Der Kondensator lädt sich über R₁ + R₂ auf und entlädt sich über R₂, zwischen ⅓ und ⅔ der Versorgungsspannung.
  2. High-Zeit: t_H = ln 2 × (R₁ + R₂) × C ≈ 0,693 (R₁ + R₂) C.
  3. Low-Zeit: t_L = ln 2 × R₂ × C ≈ 0,693 R₂ C.
  4. Frequenz: f = 1/(t_H + t_L) ≈ 1,44/((R₁ + 2R₂) C). Tastverhältnis: t_H/(t_H + t_L).
  5. Monostabil: Der Ausgang bleibt nach einem Trigger für T = ln 3 × R × C ≈ 1,1 RC auf High.

Fragen und Antworten

Warum liegt das Tastverhältnis immer über 50 %?

In der Standardschaltung lädt sich der Kondensator über R₁ + R₂ auf, entlädt sich aber nur über R₂, sodass die High-Zeit immer länger ist. Eine Diode parallel zu R₂ (Anode an Pin 7) überbrückt R₂ beim Laden und ermöglicht Tastverhältnisse unter 50 %.

Ändert die Versorgungsspannung die Frequenz?

Im Idealfall nicht: Die Schwellen sind feste Bruchteile der Versorgungsspannung, daher hängt die Zeit nur von R und C ab. In der Praxis driftet die Frequenz leicht mit Spannung und Temperatur.

Welche Werte für R und C sind sinnvoll?

Halte R₁ und R₂ über etwa 1 kΩ und unter etwa 1 MΩ und C über etwa 100 pF. Große Elektrolytkondensatoren haben weite Toleranzen und Leckströme, die lange Zeiten ungenau machen.

Woher kommen 0,693 und 1,1?

Die Kondensatorspannung ändert sich exponentiell. Das Laden von ⅓ auf ⅔ der Versorgungsspannung dauert RC·ln 2 = 0,693 RC; das Laden von 0 auf ⅔ dauert RC·ln 3 = 1,0986 RC.

Übe es selbst

Dioden und Transistoren üben

Ein Rechner liefert das Ergebnis. In der Prüfung brauchst du die Methode: Übe sie mit neuen Aufgaben, Tipps und Musterlösungen.

</> Embed

Free for teachers and schools: paste this code into your course page, LMS or website. Students can use the calculator and its worked solution without an account.

Weitere Rechner