IC-555-Astable-Timer-Rechner

Q: Was bedeutet die Konstante 0,693 in den 555-Timer-Formeln?

Die Konstante 0,693 ist der natürliche Logarithmus von 2, ln 2 . Sie tritt auf, weil der Zeitgeberkondensator exponentiell zwischen tfrac13V_cc und tfrac23V_cc lädt und entlädt, und die Zeit, die eine RC-Schaltung für diesen Spannungsbereich benötigt, ln 2 × RC beträgt — etwa 0,693 Zeitkonstanten. Sie ist unabhängig von der Versorgungsspannung, weshalb sich das Zeitverhalten des 555 kaum ändert, wenn Vcc schwankt.

Q: Warum kann das Tastverhältnis einer Standard-555-Astable-Schaltung nicht unter 50 % fallen?

Der Kondensator lädt über R_1 und R_2, entlädt sich aber nur über R_2. Da der Ladewiderstand stets größer als der Entladewiderstand ist, übersteigt die High-Zeit des Ausgangs immer die Low-Zeit, wodurch das Tastverhältnis über 50 % bleibt. Um 50 % oder weniger zu erreichen, fügen Sie eine Diode parallel zu R_2 ein (Kathode zum Kondensator), sodass der Ladevorgang hauptsächlich über R_1 erfolgt, oder verwenden Sie eine invertierende Ausgangsstufe.

Q: Welche Bauteilwerte sollte ich für eine 555-Astable-Schaltung wählen?

Halten Sie R_1 bei mindestens 1 kΩ, um den internen Discharge-Transistor nicht zu überlasten, und bleiben Sie mit einem Bipolar-555 unter etwa 3,3 MΩ, da der Kondensator etwas Strom benötigt, um zuverlässig zu laden. Verwenden Sie einen Zeitgeberkondensator zwischen etwa 1 nF und 100 µF — kleinere Werte machen Streukapazitäten relevant, größere lecken zu stark. Wählen Sie zuerst den Kondensator für die richtige Frequenzdekade und stimmen Sie dann mit den Widerständen fein ab, idealerweise mit einem Trimmer für einen davon.

Q: Wie rechne ich zwischen Hz, kHz, ms und µs um, wenn ich die Ergebnisse ablese?

Frequenz und Periodendauer sind Kehrwerte: T = 1/f . 1 kHz entspricht also einer Periodendauer von 1 ms und 1 MHz entspricht 1 µs. Um die Millisekunden des Rechners in Sekunden umzurechnen, teilen Sie durch 1000; für Mikrosekunden multiplizieren Sie mit 1000. Für die Frequenz teilen Sie Hz durch 1000, um kHz zu erhalten, und durch 1.000.000, um MHz zu erhalten. Eine schnelle Plausibilitätsprüfung: Wenn Sie 2,08 ms und etwa 481 Hz sehen, sind die Zahlen konsistent, denn 1/0.00208 ≈ 481.

Q: Hängt die Frequenz des 555-Timers von der Versorgungsspannung ab?

Theoretisch nein: Die Schwellenwerte skalieren mit Vcc (tfrac13 und tfrac23 davon), sodass die Zeitformeln keinen Term für die Versorgungsspannung enthalten. In der Praxis driftet der bipolare NE555 leicht mit Versorgungsspannung und Temperatur, typischerweise um einen Bruchteil eines Prozents pro Volt. CMOS-Versionen wie der TLC555 sind bei hohen Frequenzen empfindlicher gegenüber der Versorgungsspannung. Wenn die Frequenz Ihrer Schaltung deutlich driftet, liegt die Ursache meist im Temperaturdrift der Bauteile oder in einem Kopplungsproblem, nicht in Vcc selbst.

Aktualisiert: 3 Oktober 2026

Berechnen Sie Frequenz, Periodendauer, High-Zeit, Low-Zeit und Tastverhältnis eines 555-Timers im astabilen Modus. Geben Sie die Werte für Widerstand R1, Widerstand R2 und den Kondensator ein, um sofort Ergebnisse zu erhalten.

Schätzer für Frequenz und Tastverhältnis des 555-Timers

IC-555-Astable-Timer-Formel

Formel

\[ T_{high} = 0.693\,(R_1 + R_2)\,C \\ T_{low} = 0.693\,R_2\,C \\ T = T_{high} + T_{low} = 0.693\,(R_1 + 2R_2)\,C \\ f = \frac{1}{T} = \frac{1.44}{(R_1 + 2R_2)\,C} \\ \text{Tastverhältnis} = \frac{T_{high}}{T} \cdot 100 = \frac{R_1 + R_2}{R_1 + 2R_2} \cdot 100 \]

Wobei gilt:

\(T_{high}\) — Zeit, in der der Ausgang high bleibt (s)
\(T_{low}\) — Zeit, in der der Ausgang low bleibt (s)
\(T\) — Gesamtdauer eines Schwingungszyklus (s)
\(f\) — Ausgangsfrequenz (Hz)
\(R_1\) — Widerstand zwischen Vcc und dem Discharge-Pin (Ω)
\(R_2\) — Widerstand zwischen dem Discharge-Pin und dem Threshold-Pin (Ω)
\(C\) — Zeitgeberkondensator zwischen dem Threshold-Pin und Masse (F)

Diese Gleichungen beschreiben die freilaufende Schwingung des 555-Timers im astabilen Modus: Der Kondensator lädt über \(R_1\) und \(R_2\) und entlädt sich anschließend nur über \(R_2\), weshalb die beiden Halbzyklen unterschiedlich lang sind.

IC-555-Astable-Timer – Berechnungsbeispiel

Beispiel: eine astabile 555-Timer-Schaltung mit \(R_1 = 1000\ \Omega\), \(R_2 = 1000\ \Omega\) und \(C = 1\ \mu\text{F}\) (die Standardwerte des Rechners).

\[ T_{high} = 0.693 \cdot (1000 + 1000) \cdot 1 \times 10^{-6} = 0.001386\ \text{s} = 1.386\ \text{ms} \]

\[ T_{low} = 0.693 \cdot 1000 \cdot 1 \times 10^{-6} = 0.000693\ \text{s} = 0.693\ \text{ms} \]

\[ T = 1.386 + 0.693 = 2.079\ \text{ms} \]

\[ f = \frac{1}{0.002079} \approx 481.0\ \text{Hz} \]

\[ \text{Tastverhältnis} = \frac{1.386}{2.079} \cdot 100 = 66.67\% \]

Ergebnis: High-Zeit = 1,386 ms, Low-Zeit = 0,693 ms, Gesamtdauer = 2,079 ms, Frequenz ≈ 481,0 Hz, Tastverhältnis = 66,67 %.

So verwenden Sie den Rechner

Geben Sie den Wert von Widerstand 1 (\(R_1\)) in Ohm ein — dies ist der Widerstand, der zwischen Vcc und dem Discharge-Pin (Pin 7) liegt.
Geben Sie den Wert von Widerstand 2 (\(R_2\)) in Ohm ein — der Widerstand zwischen dem Discharge-Pin und dem Threshold-Pin (Pins 6 und 2).
Geben Sie den Wert des Kondensators (\(C\)) in Mikrofarad ein — der Zeitgeberkondensator, der vom Threshold-Pin nach Masse führt.
Lesen Sie die Ergebnisse ab: High-Zeit, Low-Zeit, Gesamtdauer (alle in ms), Frequenz (in Hz) und Tastverhältnis (in %).

Was ist der 555-Timer im astabilen Modus?

Der 555-Timer-IC ist eine der beliebtesten integrierten Schaltungen überhaupt, und sein astabiler (freilaufender) Modus ist der Grund, warum er in unzähligen Oszillatoren, LED-Blinkern, Tongeneratoren und Taktschaltungen zu finden ist. In diesem Modus hat der 555 keinen stabilen Ausgangszustand: Er schaltet, solange die Versorgungsspannung anliegt, von selbst kontinuierlich zwischen high und low um, ganz ohne externen Trigger.

Die Schwingung entsteht durch einen sich wiederholenden Lade- und Entladezyklus des Zeitgeberkondensators. Der Kondensator lädt über \(R_1\) und \(R_2\) in Richtung Vcc, und der Ausgang geht high, während die Spannung von \(\tfrac{1}{3}V_{cc}\) auf \(\tfrac{2}{3}V_{cc}\) steigt. Sobald sie \(\tfrac{2}{3}V_{cc}\) erreicht, schaltet der interne Discharge-Transistor ein, und der Kondensator entlädt sich nur über \(R_2\), wobei der Ausgang low bleibt. Fällt die Spannung zurück auf \(\tfrac{1}{3}V_{cc}\), beginnt der Zyklus von vorn. Da der Entladepfad nur \(R_2\) nutzt, der Ladepfad hingegen \(R_1 + R_2\), unterscheiden sich High- und Low-Zeit — genau das drückt das Tastverhältnis aus.

Das Tastverhältnis ist der prozentuale Anteil der Gesamtdauer, in der der Ausgang high ist. Bei der grundlegenden Zwei-Widerstands-Schaltung liegt es stets über 50 %, weil der Ladepfad immer zusätzlich zu \(R_2\) auch \(R_1\) umfasst. Ist \(R_1 \gg R_2\), nähert sich das Tastverhältnis 100 %; ist \(R_1 \ll R_2\), nähert es sich 50 %. Um ein exaktes Tastverhältnis von 50 % oder darunter zu erreichen, sind Schaltungsänderungen nötig, etwa eine Diode über \(R_2\) (die \(R_2\) beim Laden überbrückt).

Die Ausgangsfrequenz hängt vom Produkt aus Widerstand und Kapazität ab, sodass dieselbe Frequenz mit vielen verschiedenen Bauteilkombinationen erzielt werden kann. Halten Sie den Kondensator in der Praxis in einem praktischen Bereich (etwa 1 nF bis 100 µF) und stellen Sie die Widerstände auf die gewünschte Frequenz ein, da sich Widerstandswerte feiner justieren lassen.

Annahmen, Grenzen und praktische Hinweise

Die Formeln verwenden den idealen Faktor \(0.693 = \ln 2\), der annimmt, dass der Kondensator exakt zwischen \(\tfrac{1}{3}V_{cc}\) und \(\tfrac{2}{3}V_{cc}\) schwingt. Reale 555-Chips haben Toleranzen, daher können gemessene Frequenzen um einige Prozent abweichen — verwenden Sie einen Trimmerwiderstand, wenn Sie eine präzise Zeitsteuerung benötigen.
\(R_1\) sollte nicht zu klein sein (halten Sie ihn über etwa 1 kΩ), da der Discharge-Transistor sonst beim Einschalten übermäßig viel Strom ziehen kann. Typisch sind Werte von 1 kΩ bis mehrere MΩ.
Das Tastverhältnis dieser Standardschaltung kann nicht unter 50 % fallen. Für kürzere High-Zeiten fügen Sie eine Diode parallel zu \(R_2\) ein, sodass der Kondensator hauptsächlich über \(R_1\) lädt.
Der Standard-Bipolar-555 kann etwa 200 mA liefern und aufnehmen, was ausreicht, um eine LED direkt anzusteuern. Die CMOS-Versionen (TLC555, 7555) verbrauchen weniger Leistung, haben aber einen schwächeren Ausgangstreiber.
Bei sehr hohen Frequenzen (über einige hundert kHz) machen Laufzeitverzögerungen und Streukapazitäten die idealen Formeln zunehmend ungenau. Ziehen Sie stattdessen eine dedizierte Oszillatorschaltung in Betracht.
Wenn Sie beim Prototyping einen anderen Gesamtwiderstand benötigen, hilft der Rechner für Parallelschaltung von Widerständen beim Kombinieren genormter Werte; und beim Verdrahten der Schaltung auf einer Platine hilft der Drahtquerschnitt-Rechner bei der Wahl einer geeigneten Leiterbahnbreite bzw. Drahtstärke für den fließenden Strom.

Häufig gestellte Fragen

Wie berechne ich die Frequenz eines 555-Timers von Hand?

Multiplizieren Sie den effektiven Gesamtwiderstand mit der Kapazität und dividieren Sie anschließend 1,44 durch dieses Produkt: \( f = \frac{1.44}{(R_1 + 2R_2)C} \). Mit \(R_1 = 10\,\text{k}\Omega\), \(R_2 = 47\,\text{k}\Omega\) und \(C = 100\,\text{nF}\) ergibt sich beispielsweise der Nenner \((10{,}000 + 94{,}000) \times 0.0000001 = 0.0104\), also \(f \approx 138.5\) Hz. Wandeln Sie den Kondensator vor dem Multiplizieren stets in Farad um, da Datenblattwerte meist in µF oder nF angegeben sind.

Was bedeutet die Konstante 0,693 in den 555-Timer-Formeln?

Die Konstante 0,693 ist der natürliche Logarithmus von 2, \( \ln 2 \). Sie tritt auf, weil der Zeitgeberkondensator exponentiell zwischen \(\tfrac{1}{3}V_{cc}\) und \(\tfrac{2}{3}V_{cc}\) lädt und entlädt, und die Zeit, die eine RC-Schaltung für diesen Spannungsbereich benötigt, \( \ln 2 \times RC \) beträgt — etwa 0,693 Zeitkonstanten. Sie ist unabhängig von der Versorgungsspannung, weshalb sich das Zeitverhalten des 555 kaum ändert, wenn Vcc schwankt.

Warum kann das Tastverhältnis einer Standard-555-Astable-Schaltung nicht unter 50 % fallen?

Der Kondensator lädt über \(R_1\) und \(R_2\), entlädt sich aber nur über \(R_2\). Da der Ladewiderstand stets größer als der Entladewiderstand ist, übersteigt die High-Zeit des Ausgangs immer die Low-Zeit, wodurch das Tastverhältnis über 50 % bleibt. Um 50 % oder weniger zu erreichen, fügen Sie eine Diode parallel zu \(R_2\) ein (Kathode zum Kondensator), sodass der Ladevorgang hauptsächlich über \(R_1\) erfolgt, oder verwenden Sie eine invertierende Ausgangsstufe.

Welche Bauteilwerte sollte ich für eine 555-Astable-Schaltung wählen?

Halten Sie \(R_1\) bei mindestens 1 kΩ, um den internen Discharge-Transistor nicht zu überlasten, und bleiben Sie mit einem Bipolar-555 unter etwa 3,3 MΩ, da der Kondensator etwas Strom benötigt, um zuverlässig zu laden. Verwenden Sie einen Zeitgeberkondensator zwischen etwa 1 nF und 100 µF — kleinere Werte machen Streukapazitäten relevant, größere lecken zu stark. Wählen Sie zuerst den Kondensator für die richtige Frequenzdekade und stimmen Sie dann mit den Widerständen fein ab, idealerweise mit einem Trimmer für einen davon.

Wie rechne ich zwischen Hz, kHz, ms und µs um, wenn ich die Ergebnisse ablese?

Frequenz und Periodendauer sind Kehrwerte: \( T = \frac{1}{f} \). 1 kHz entspricht also einer Periodendauer von 1 ms und 1 MHz entspricht 1 µs. Um die Millisekunden des Rechners in Sekunden umzurechnen, teilen Sie durch 1000; für Mikrosekunden multiplizieren Sie mit 1000. Für die Frequenz teilen Sie Hz durch 1000, um kHz zu erhalten, und durch 1.000.000, um MHz zu erhalten. Eine schnelle Plausibilitätsprüfung: Wenn Sie 2,08 ms und etwa 481 Hz sehen, sind die Zahlen konsistent, denn \(1/0.00208 \approx 481\).

Warum weicht meine gemessene 555-Frequenz vom berechneten Wert ab?

Reale Bauteile haben Toleranzen — Elektrolytkondensatoren können um ±20 % oder mehr abweichen, Standardwiderstände um ±5 % — sodass eine Abweichung von 10–20 % normal ist. Die internen Komparatoren und der Discharge-Transistor des Bipolar-555 verursachen ebenfalls kleine Fehler, und bei Frequenzen über einige hundert kHz spielen Laufzeitverzögerungen und Streukapazitäten eine Rolle. Für genaue Zeitsteuerung verwenden Sie einen Film- oder C0G/NP0-Keramikkondensator, 1-%-Widerstände und ersetzen einen Teil von \(R_2\) durch einen Trimmer, um die Frequenz beim Messen abzustimmen.

Hängt die Frequenz des 555-Timers von der Versorgungsspannung ab?

Theoretisch nein: Die Schwellenwerte skalieren mit Vcc (\(\tfrac{1}{3}\) und \(\tfrac{2}{3}\) davon), sodass die Zeitformeln keinen Term für die Versorgungsspannung enthalten. In der Praxis driftet der bipolare NE555 leicht mit Versorgungsspannung und Temperatur, typischerweise um einen Bruchteil eines Prozents pro Volt. CMOS-Versionen wie der TLC555 sind bei hohen Frequenzen empfindlicher gegenüber der Versorgungsspannung. Wenn die Frequenz Ihrer Schaltung deutlich driftet, liegt die Ursache meist im Temperaturdrift der Bauteile oder in einem Kopplungsproblem, nicht in Vcc selbst.