Fréquence et rapport cyclique d’un astable, durée d’impulsion d’un monostable, constante de temps et fréquence de coupure d’un circuit RC. Et à côté du résultat, les composants plus récents qui font le même travail avec une fraction du courant ou une bien meilleure précision.
Le 555 date de 1972. Ces composants font le même travail avec une fraction du courant, une bien meilleure précision, ou les deux. Ceux qui conviennent aux valeurs ci-dessus sont signalés.
Même brochage : ils remplacent directement le 555 dans les circuits logiques ; leur sortie fournit bien moins de courant que les 200 mA du NE555, vérifiez donc avant de piloter un relais, des LED ou un haut-parleur. Sous 5 V, ils consomment 60–180 µA au lieu d’environ 3 mA, et fonctionnent dès 2 V (le LMC555 dès 1,5 V) : ils marchent donc en 3,3 V et sur une cellule Li-ion, là où un NE555 demande 4,5 V.
Consomme 35 nA et temporise de 100 ms à 7200 s (2 heures), avec une durée fixée par une seule résistance et précise à 1 % en typique. Il met sous tension un ESP32 ou un capteur, attend son signal DONE et coupe de nouveau l’alimentation : le montage ne consomme que quelques nanoampères en veille.
Une seule résistance fixe la fréquence, sans condensateur qui dérive. LTC6906 : 10 kHz–1 MHz, 12 µA à 100 kHz, à 0,65 % près de 0 à 70 °C. LTC6900 : 1 kHz–20 MHz, à 1,5 % près à 25 °C.
Si le projet a déjà un microcontrôleur, un timer matériel ou une sortie PWM cadencés par un quartz sont précis à quelques dizaines de ppm au lieu de quelques pour cent, et la fréquence se change dans le code. Les cartes ESP32 (LEDC) et RP2040 tournent sur un quartz.
| R1 | R2 | Fréquence | Rapport cyclique | |
|---|---|---|---|---|
| 6,8 kΩ | 11 kΩ | 5,01 Hz | 61,8 % |
C se charge à travers R1 et R2 jusqu’aux deux tiers de la tension d’alimentation, puis se décharge à travers R2 seule dans la broche 7 jusqu’à redescendre à un tiers. La sortie est à l’état haut pendant la charge de C et à l’état bas pendant la décharge.
tH = 0,693 × (R1 + R2) × C tL = 0,693 × R2 × C f = 1,44 ÷ ((R1 + 2 × R2) × C) rapport cyclique = (R1 + R2) ÷ (R1 + 2 × R2)
Exemple : R1 = 1 kΩ, R2 = 10 kΩ, C = 10 µF. tH = 0,693 × 11 kΩ × 10 µF = 76 ms, tL = 69 ms, f = 6,9 Hz, rapport cyclique de 52 % : un clignotement régulier.
Un front descendant sur TRIGGER (broche 2) fait passer la sortie à l’état haut ; C se charge à travers R jusqu’aux deux tiers de l’alimentation, puis la sortie repasse à l’état bas.
t = 1,1 × R × C
Exemple : R = 100 kΩ et C = 10 µF donnent 1,1 s.
τ = R × C fc = 1 ÷ (2π × R × C) temps de montée 10–90 % ≈ 2,2 × τ
Au bout de τ, la tension du condensateur a parcouru 63 % de l’échelon, 90 % après 2,3 τ et 99 % après 4,6 τ. Exemple : 10 kΩ et 100 nF donnent τ = 1 ms et une fréquence de coupure de 159 Hz.
| Composant | Alimentation | Courant | Plage | Précision |
|---|---|---|---|---|
| NE555 | 4,5–16 V | ≈ 3 mA (5 V) | — | 1 % mono, 2,25 % astable |
| TLC555 | 2–15 V | 180 µA (5 V) | jusqu’à 2 MHz | dépend de R et C |
| LMC555 | 1,5–15 V | 180 µA (5 V) | jusqu’à 3 MHz | dérive de 75 ppm/°C |
| ICM7555 | 2–18 V | 60 µA | jusqu’à 1 MHz | dérive de 50 ppm/°C |
| TPL5110 | 1,8–5,5 V | 35 nA | 100 ms – 7200 s | 1 % |
| LTC6906 | 2,25–5,5 V | 12 µA (100 kHz) | 10 kHz – 1 MHz | < 0,65 % (0–70 °C) |
| LTC6900 | 2,7–5,5 V | 500 µA (3 MHz) | 1 kHz – 20 MHz | ≤ 1,5 % (25 °C) |
| MCU + quartz | celle de la carte | selon la puce | au choix, dans le code | quelques dizaines de ppm |
Valeurs typiques tirées des datasheets des fabricants (Texas Instruments, Renesas, Analog Devices). Les erreurs du 555 concernent la puce seule : la tolérance de R et C s’y ajoute.
La formule est exacte, les composants non. La tolérance du condensateur de temporisation se retrouve directement dans le résultat : ±20 % pour un électrolytique, ±5 % pour un film ou un céramique C0G. Les électrolytiques ont aussi des fuites et perdent de la capacité avec l’âge et la température. Le NE555 lui-même ajoute environ 1 % (monostable) à 2 % (astable) et dérive avec la température et la tension d’alimentation.
f = 1,44 ÷ ((R1 + 2 × R2) × C). Avec R1 = 1 kΩ, R2 = 10 kΩ et C = 10 µF, cela donne 6,9 Hz. Le temps haut vaut 0,693 × (R1 + R2) × C, le temps bas 0,693 × R2 × C.
Avec le montage standard, le temps haut est toujours le plus long. Pour s’en approcher, prenez R1 bien plus petite que R2, ou placez une diode en parallèle sur R2 et prenez R1 égale à R2. Un 555 CMOS peut aussi charger et décharger C à travers une seule résistance depuis sa broche de sortie, ce qui donne directement presque 50 %.
En pratique, quelques minutes. Au-delà, il faut une grosse résistance et un gros électrolytique, et le courant de fuite du condensateur commence à concurrencer le courant de charge. Jusqu’à 2 heures, le TPL5110 s’en charge avec une seule résistance et 35 nA ; au-delà, utilisez un microcontrôleur.
Le plus souvent à cause du condensateur : les électrolytiques sont à ±20 % et dérivent avec la température et le vieillissement. Utilisez un condensateur à film ou C0G et des résistances à 1 %, et ajoutez 10 nF sur la broche 5 et 100 nF sur l’alimentation. S’il vous faut mieux qu’environ 1 %, passez à un microcontrôleur cadencé par un quartz ou à un oscillateur sur silicium.
Un 555 CMOS (TLC555, LMC555, ICM7555) consomme 60–180 µA sous 5 V au lieu d’environ 3 mA, et fonctionne dès 2 V, voire moins. Pour réveiller un ESP32 à intervalles de quelques minutes, un TPL5110 lui coupe complètement l’alimentation entre deux réveils et ne consomme lui-même que 35 nA.
fc = 1 ÷ (2π × R × C). 10 kΩ et 100 nF donnent 159 Hz. À fc, le signal est atténué de 3 dB (70,7 %), et au-delà le niveau chute de 20 dB par décade.