Frequenza e duty cycle di un astabile, durata dell’impulso di un monostabile, costante di tempo e frequenza di taglio di una rete RC. E accanto al risultato, i componenti più recenti che fanno lo stesso lavoro con una frazione della corrente o con una precisione molto migliore.
Il 555 è del 1972. Questi componenti fanno lo stesso lavoro con una frazione della corrente, una precisione molto migliore, o entrambe le cose. Quelli adatti ai valori qui sopra sono segnalati.
Stessa piedinatura, quindi si sostituiscono direttamente nei circuiti logici; la loro uscita eroga molta meno corrente dei 200 mA dell’NE555, quindi verificala prima di pilotare un relè, dei LED o un altoparlante. A 5 V assorbono 60–180 µA invece di circa 3 mA e funzionano da 2 V (l’LMC555 da 1,5 V): vanno bene a 3,3 V e con una cella Li-ion, dove l’NE555 vuole almeno 4,5 V.
Assorbe 35 nA e conta da 100 ms a 7200 s (2 ore), impostati con una sola resistenza, con l’1 % tipico di precisione. Accende un ESP32 o un sensore, aspetta il suo segnale DONE e toglie di nuovo l’alimentazione: il nodo dorme a nanoampere.
Una resistenza imposta la frequenza, senza condensatori che derivano. LTC6906: da 10 kHz a 1 MHz, 12 µA a 100 kHz, entro lo 0,65 % tra 0 e 70 °C. LTC6900: da 1 kHz a 20 MHz, entro l’1,5 % a 25 °C.
Se nel progetto c’è già un microcontrollore, un timer hardware o un’uscita PWM con il clock dal quarzo è precisa a decine di ppm invece che a punti percentuali, e la frequenza si cambia nel codice. Le schede con ESP32 (LEDC) e RP2040 hanno il quarzo.
| R1 | R2 | Frequenza | Duty | |
|---|---|---|---|---|
| 6,8 kΩ | 11 kΩ | 5,01 Hz | 61,8 % |
C si carica attraverso R1 e R2 fino a due terzi dell’alimentazione, poi si scarica solo attraverso R2 nel pin 7 fino a scendere a un terzo. L’uscita è alta mentre C si carica e bassa mentre si scarica.
tH = 0,693 × (R1 + R2) × C tL = 0,693 × R2 × C f = 1,44 ÷ ((R1 + 2 × R2) × C) duty = (R1 + R2) ÷ (R1 + 2 × R2)
Esempio: 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, duty cycle 52 %: un lampeggio regolare.
Un fronte di discesa su TRIGGER (pin 2) porta alta l’uscita; C si carica attraverso R fino a due terzi dell’alimentazione e l’uscita torna bassa.
t = 1,1 × R × C
Esempio: R = 100 kΩ e C = 10 µF danno 1,1 s.
τ = R × C fc = 1 ÷ (2π × R × C) tempo di salita 10–90 % ≈ 2,2 × τ
Dopo una τ il condensatore ha percorso il 63 % del gradino, dopo 2,3 τ il 90 %, dopo 4,6 τ il 99 %. Esempio: 10 kΩ e 100 nF danno τ = 1 ms e una frequenza di taglio di 159 Hz.
| Componente | Alimentazione | Corrente | Campo | Precisione |
|---|---|---|---|---|
| NE555 | 4,5–16 V | ≈ 3 mA (5 V) | — | 1 % mono, 2,25 % astabile |
| TLC555 | 2–15 V | 180 µA (5 V) | fino a 2 MHz | dipende da R e C |
| LMC555 | 1,5–15 V | 180 µA (5 V) | fino a 3 MHz | deriva 75 ppm/°C |
| ICM7555 | 2–18 V | 60 µA | fino a 1 MHz | deriva 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 + quarzo | della scheda | dipende dal chip | qualsiasi, nel codice | decine di ppm |
Valori tipici dai datasheet dei produttori (Texas Instruments, Renesas, Analog Devices). Gli errori del 555 sono del solo chip: la tolleranza di R e C si aggiunge.
La formula è esatta, i componenti no. La tolleranza del condensatore di temporizzazione finisce tutta nel risultato: ±20 % per un elettrolitico, ±5 % per un condensatore a film o ceramico C0G. Gli elettrolitici hanno anche perdite e cambiano capacità con l’età e la temperatura. L’NE555 aggiunge circa l’1 % (monostabile) o il 2 % (astabile) e varia con la temperatura e con la tensione di alimentazione.
f = 1,44 ÷ ((R1 + 2 × R2) × C). Con R1 = 1 kΩ, R2 = 10 kΩ e C = 10 µF sono 6,9 Hz. Il tempo alto è 0,693 × (R1 + R2) × C, quello basso 0,693 × R2 × C.
Con il circuito standard il tempo alto è sempre il più lungo. Per avvicinarti fai R1 molto più piccola di R2, oppure metti un diodo in parallelo a R2 e fai R1 uguale a R2. Un 555 CMOS può anche caricare e scaricare C con una sola resistenza dal pin di uscita, e dà così quasi il 50 % direttamente.
In pratica qualche minuto. Ritardi più lunghi richiedono una resistenza grande e un elettrolitico grande, e la corrente di perdita del condensatore comincia a competere con quella di carica. Fino a 2 ore il TPL5110 lo fa con una resistenza e 35 nA; oltre, usa un microcontrollore.
Di solito per colpa del condensatore: gli elettrolitici hanno ±20 % e variano con temperatura ed età. Usa un condensatore a film o C0G e resistenze all’1 %, e aggiungi 10 nF sul pin 5 e 100 nF sull’alimentazione. Se ti serve meglio dell’1 % circa, usa un microcontrollore con quarzo o un oscillatore al silicio.
Un 555 CMOS (TLC555, LMC555, ICM7555) assorbe 60–180 µA a 5 V invece di circa 3 mA e funziona fino a 2 V o meno. Per svegliare un ESP32 ogni pochi minuti, un TPL5110 gli toglie del tutto l’alimentazione tra un risveglio e l’altro e assorbe 35 nA.
fc = 1 ÷ (2π × R × C). 10 kΩ e 100 nF danno 159 Hz. A fc il segnale è attenuato di 3 dB (70,7 %), e sopra cala di 20 dB per decade.