Calculadora del circuito astable con temporizador NE555
Calcula la frecuencia, el periodo, el tiempo en alto/bajo y el ciclo de trabajo de un circuito astable con NE555. Introduce R1, R2 y el condensador de temporización para diseñar intermitentes de LED, generadores de tonos y osciladores de reloj.
Valores de temporización del oscilador astable para el NE555
Fórmula del circuito astable con NE555
Donde:
- \(T_{high}\) — tiempo durante el cual la salida permanece en alto mientras \(C\) se carga a través de \(R_1 + R_2\) (s)
- \(T_{low}\) — tiempo durante el cual la salida permanece en bajo mientras \(C\) se descarga a través de \(R_2\) (s)
- \(T\) — periodo total de un ciclo de oscilación (s)
- \(f\) — frecuencia de salida (Hz)
- \(R_1\) — resistencia entre Vcc y el pin de descarga (Ω)
- \(R_2\) — resistencia entre los pines de descarga y umbral (Ω)
- \(C\) — condensador de temporización entre el pin de umbral y masa (F)
La constante 0,693 es \(\ln 2\): el condensador se carga a través de \(R_1 + R_2\) desde \(\tfrac{1}{3}V_{cc}\) hasta \(\tfrac{2}{3}V_{cc}\) y se descarga a través de \(R_2\) en el mismo rango, y ambas transiciones siguen una curva RC exponencial.
Circuito astable con temporizador NE555 – Ejemplo de cálculo
Ejemplo: un oscilador astable con NE555 con \(R_1 = 1\,\text{k}\Omega\), \(R_2 = 1\,\text{k}\Omega\) y \(C = 1\,\mu\text{F} = 0.000001\) F — los valores por defecto de la calculadora.
\[ T_{high} = 0.693 \cdot (1000 + 1000) \cdot 0.000001 = 0.001386\ \text{s} = 1.386\ \text{ms} \]
\[ T_{low} = 0.693 \cdot 1000 \cdot 0.000001 = 0.000693\ \text{s} = 0.693\ \text{ms} \]
\[ T = 1.386 + 0.693 = 2.079\ \text{ms}, \qquad f = \frac{1}{0.002079} \approx 481\ \text{Hz} \]
\[ \text{Ciclo de trabajo} = \frac{1.386}{2.079} \times 100 \approx 66.67\% \]
Resultado: la salida es una onda aproximadamente cuadrada con un periodo de 2,079 ms, una frecuencia de unos 481 Hz, en alto durante 1,386 ms y en bajo durante 0,693 ms, lo que da un ciclo de trabajo del 66,67 %.
Cómo usar la calculadora
- Introduce la resistencia entre Vcc y el pin de descarga (pin 7) en el campo Resistencia 1, en ohmios.
- Introduce la resistencia entre el pin de descarga y el pin de umbral (pines 6 y 2 unidos) en el campo Resistencia 2, en ohmios.
- Introduce el condensador de temporización conectado entre el pin de umbral y masa en el campo Condensador C, en microfaradios.
- Lee los resultados: Tiempo en alto y Tiempo en bajo en milisegundos, Periodo total en milisegundos, Frecuencia en hercios y Ciclo de trabajo como porcentaje.
¿Qué es un circuito astable con NE555?
El NE555 es el circuito integrado temporizador clásico, y el modo astable es su configuración de oscilador en libre ejecución. A diferencia del modo monoestable, que produce un único pulso al dispararse, el circuito astable no tiene ningún estado estable: la salida conmuta continuamente entre alto y bajo, generando una onda rectangular sin necesidad de disparo externo. Esto lo convierte en una de las formas más sencillas y fiables de construir un oscilador con apenas un puñado de componentes.
El circuito funciona cargando y descargando repetidamente el condensador de temporización \(C\) entre dos umbrales internos fijados en \(\tfrac{1}{3}V_{cc}\) y \(\tfrac{2}{3}V_{cc}\) por un divisor resistivo interno. El condensador se carga a través de \(R_1\) y \(R_2\) en serie, de modo que el tiempo en alto depende de ambas resistencias. Cuando el condensador alcanza \(\tfrac{2}{3}V_{cc}\), el pin de descarga (pin 7) drena corriente y el condensador se descarga solo a través de \(R_2\), razón por la cual el tiempo en bajo depende únicamente de \(R_2\).
Interpretar los resultados es sencillo: la frecuencia indica cuántos pulsos por segundo produce la salida, y el ciclo de trabajo indica qué fracción de cada ciclo pasa la salida en alto. Un ciclo de trabajo del 50 % produce una onda cuadrada simétrica, ideal para temporizar lógica digital. Los ciclos de trabajo más altos implican pulsos en alto más largos, lo cual es útil para atenuar LEDs o gobernar cargas que necesitan estar encendidas la mayor parte del tiempo. Como \(R_1\) solo añade tiempo al estado alto, el ciclo de trabajo de un circuito astable estándar es siempre mayor que el 50 %.
Entre las aplicaciones típicas están los intermitentes de LED y generadores de pulsos, los generadores de tonos de audio y sirenas (el NE555 cubre con holgura el rango de audio hasta unos 100 kHz), las fuentes de reloj para contadores y registros de desplazamiento, y el control sencillo de brillo o velocidad al estilo PWM.
Supuestos, limitaciones y consejos prácticos
- Ciclo de trabajo por encima del 50 %. En la configuración estándar el ciclo de trabajo no puede bajar hasta el 50 % ni menos, porque el condensador siempre se carga a través de \(R_1 + R_2\) pero se descarga solo a través de \(R_2\). Para alcanzar el 50 % o menos, puedes añadir un diodo en paralelo con \(R_2\) para que el condensador se cargue solo a través de \(R_1\); ten en cuenta, sin embargo, que esta calculadora no modela esa modificación.
- Valores de componentes ideales. El cálculo supone valores exactos de resistencia y condensador y un circuito integrado ideal. Los componentes reales tienen tolerancias (a menudo ±5–20 % en los condensadores), por lo que las frecuencias medidas pueden desviarse de forma notable. Para una temporización precisa, usa resistencias del 1 % y un condensador de película o C0G/NP0, o añade un trimmer para \(R_2\).
- Mantén \(R_1\) razonablemente grande. \(R_1\) limita la corriente que el transistor de descarga debe drenar cuando el pin 7 pasa a bajo. Valores por debajo de unos 1 kΩ pueden sobrecargar el pin de descarga con una alimentación de 5 V; mantén \(R_1\) entre unos 1 kΩ y 1 MΩ, y el total \(R_1 + R_2\) por debajo de unos 3,3 MΩ para el NE555 bipolar (las variantes CMOS como la TLC555 admiten resistencias mayores y un consumo menor).
- Rango de frecuencias. El NE555 bipolar es práctico desde frecuencias muy por debajo de 1 Hz hasta aproximadamente 300–500 kHz; por encima de eso, los retardos de propagación distorsionan la temporización. Para frecuencias muy bajas, prefiere una resistencia grande y un condensador pequeño antes que un condensador electrolítico, cuya corriente de fuga puede alterar los umbrales.
- Desacoplo. Coloca un condensador cerámico de 100 nF cerca de los pines de alimentación del integrado y, opcionalmente, un condensador de 10 nF en el pin de control de tensión (pin 5) para estabilizar los umbrales internos.
Si alimentas otros circuitos desde la misma fuente, también puede resultarte útil comprobar las resistencias limitadoras de corriente con nuestra Calculadora de Resistencia para Diodo Zener, o combinar resistencias de temporización con la Calculadora de Resistencias en Paralelo para ajustar finamente la frecuencia sin un trimmer.
Preguntas frecuentes
¿Cómo elijo R1, R2 y C para una frecuencia objetivo?
Elige primero un condensador (un punto de partida habitual va de 10 nF a 10 µF según el rango de frecuencias) y luego despeja las resistencias. Al despejar la fórmula se obtiene \(R_1 + 2R_2 = \frac{1.44}{f \cdot C}\). Reparte ese total entre R1 y R2 según el ciclo de trabajo que quieras, recordando que R1 debe mantenerse igual o por encima de unos 1 kΩ. Si los valores de las resistencias resultan poco prácticos (demasiado pequeños o superiores a 1 MΩ), cambia el valor del condensador y vuelve a intentarlo.
¿Qué valores de resistencia y condensador dan un ciclo de trabajo del 50 %?
El circuito estándar no puede alcanzar exactamente el 50 % porque el condensador siempre se carga a través de \(R_1 + R_2\) y se descarga solo a través de \(R_2\). Lo más cerca que se puede llegar es haciendo \(R_2\) mucho mayor que \(R_1\); por ejemplo, \(R_2 = 100\,\text{k}\Omega\) con \(R_1 = 1\,\text{k}\Omega\) da aproximadamente un 50,5 %. Para un 50 % real, añade un diodo (como un 1N4148) en paralelo con \(R_2\), con el cátodo hacia el condensador, de modo que la carga se produzca solo a través de \(R_1\). Los tiempos en alto y en bajo serán entonces ambos iguales a \(0.693 R_1 C\).
¿Puedo introducir resistencias en kΩ o condensadores en nF?
Esta calculadora espera R1 y R2 en ohmios y C en microfaradios, así que convierte primero tus valores. Para las resistencias, multiplica los kΩ por 1000 (\(4.7\,\text{k}\Omega = 4700\,\Omega\)). Para los condensadores: \(1\,\mu\text{F} = 1000\,\text{nF} = 1{,}000{,}000\,\text{pF}\), por lo que un condensador de 100 nF se introduce como 0,1 y uno de 47 nF como 0,047. Confundir las unidades es una de las razones más habituales de que una frecuencia calculada esté desviada por un factor de 1000.
¿Por qué mi frecuencia medida es distinta de la calculada?
Las tolerancias de los componentes son las culpables habituales: los condensadores cerámicos y electrolíticos pueden desviarse un ±20 % o más, y las resistencias estándar un ±5 %. El NE555 bipolar añade además un pequeño desfase dependiente de la temperatura, y los condensadores reales tienen fugas que desplazan los umbrales. Los electrolíticos grandes fugan mucho, lo que distorsiona la temporización lenta. Soluciónalo usando resistencias del 1 %, un condensador de película o C0G y un potenciómetro trimmer en serie con \(R_2\) para poder ajustar la frecuencia tras el montaje.
¿Cómo hago que un LED parpadee aproximadamente una vez por segundo?
Necesitas un periodo total de aproximadamente 1 s, así que apunta a \(T = 0.693\,(R_1 + 2R_2)C \approx 1\). Una buena combinación es \(C = 10\,\mu\text{F}\), \(R_1 = 10\,\text{k}\Omega\) y \(R_2 = 68\,\text{k}\Omega\), que da \(T \approx 1.01\) s y un ciclo de trabajo cercano al 54 %. Conecta el LED (con una resistencia en serie de 220–330 Ω a 5–9 V) entre Vcc y el pin de salida; parpadeará cuando la salida pase a bajo.
¿Cambia la frecuencia si uso un 555 CMOS (TLC555, LMC555) en lugar del NE555?
Las fórmulas son las mismas, pero las versiones CMOS tienen límites prácticos distintos. Su transistor de descarga admite mucha menos corriente, así que mantén \(R_1\) por encima de unos 10 kΩ. A cambio, funcionan con resistencias mayores (hasta decenas de MΩ), tensiones de alimentación más bajas, de hasta unos 2 V y consumen mucha menos corriente, lo que resulta útil para intermitentes alimentados con batería. Las variantes CMOS también alcanzan frecuencias algo más altas antes de que aparezcan errores de temporización, aunque ambos tipos pierden precisión por encima de unos cientos de kHz.
Introduje valores pero el resultado muestra un error. ¿Qué ha fallado?
Las tres entradas deben ser mayores que cero. Los errores más comunes son introducir una resistencia en kΩ cuando la calculadora espera Ω (prueba con 1000, no con 1), o introducir un condensador pequeño en la unidad equivocada: el campo del condensador admite microfaradios, así que 100 nF debe escribirse como 0,1, no como 100 ni como 0,0000001. Comprueba también que no hayas intercambiado R1 y R2: R1 conecta Vcc con el pin 7 y R2 está entre el pin 7 y los pines 6/2.