Frequência e ciclo de trabalho de um astável, largura do pulso de um monoestável, constante de tempo e frequência de corte de um circuito RC. E, ao lado do resultado, os componentes mais novos que fazem o mesmo trabalho com uma fração da corrente ou com precisão muito maior.
O 555 é de 1972. Estes componentes fazem o mesmo trabalho com uma fração da corrente, com precisão muito maior, ou as duas coisas. Os que combinam com os valores acima estão marcados.
Mesma pinagem, então substituem o 555 direto em circuitos lógicos; a saída fornece bem menos corrente que os 200 mA do NE555, então confira antes de acionar um relé, LEDs ou um alto-falante. Em 5 V consomem 60–180 µA em vez de cerca de 3 mA, e funcionam a partir de 2 V (o LMC555 a partir de 1,5 V), então servem para 3,3 V e para uma célula Li-ion, onde um NE555 precisa de 4,5 V.
Consome 35 nA e temporiza de 100 ms a 7.200 s (2 horas), com o tempo definido por um único resistor e precisão típica de 1%. Ele liga um ESP32 ou um sensor, espera o sinal DONE e corta a alimentação de novo: o nó dorme consumindo nanoampères.
Um único resistor define a frequência, sem capacitor sujeito a deriva. LTC6906: 10 kHz–1 MHz, 12 µA a 100 kHz, erro abaixo de 0,65% de 0 a 70 °C. LTC6900: 1 kHz–20 MHz, erro abaixo de 1,5% a 25 °C.
Se o projeto já tem um microcontrolador, um timer de hardware ou uma saída PWM com clock de cristal tem precisão de dezenas de ppm em vez de pontos percentuais, e você altera a frequência no código. As placas com ESP32 (LEDC) e RP2040 usam cristal.
| R1 | R2 | Frequência | Ciclo de trabalho | |
|---|---|---|---|---|
| 6,8 kΩ | 11 kΩ | 5,01 Hz | 61,8% |
C carrega através de R1 e R2 até chegar a dois terços da alimentação e depois descarrega só através de R2, pelo pino 7, até cair para um terço. A saída fica em nível alto enquanto C carrega e em nível baixo enquanto descarrega.
tH = 0,693 × (R1 + R2) × C tL = 0,693 × R2 × C f = 1,44 ÷ ((R1 + 2 × R2) × C) ciclo de trabalho = (R1 + R2) ÷ (R1 + 2 × R2)
Exemplo: 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, ciclo de trabalho de 52%: um piscar regular.
Uma borda de descida em TRIGGER (pino 2) leva a saída para nível alto; C carrega através de R até chegar a dois terços da alimentação, e a saída volta para nível baixo.
t = 1,1 × R × C
Exemplo: R = 100 kΩ e C = 10 µF dão 1,1 s.
τ = R × C fc = 1 ÷ (2π × R × C) tempo de subida 10–90% ≈ 2,2 × τ
Depois de uma τ, o capacitor já percorreu 63% do degrau; depois de 2,3 τ, 90%; depois de 4,6 τ, 99%. Exemplo: 10 kΩ e 100 nF dão τ = 1 ms e uma frequência de corte de 159 Hz.
| Componente | Alimentação | Corrente | Faixa | Precisão |
|---|---|---|---|---|
| NE555 | 4,5–16 V | ≈ 3 mA (5 V) | — | 1% mono, 2,25% astável |
| TLC555 | 2–15 V | 180 µA (5 V) | até 2 MHz | depende de R e C |
| LMC555 | 1,5–15 V | 180 µA (5 V) | até 3 MHz | deriva de 75 ppm/°C |
| ICM7555 | 2–18 V | 60 µA | até 1 MHz | deriva de 50 ppm/°C |
| TPL5110 | 1,8–5,5 V | 35 nA | 100 ms – 7.200 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 + cristal | a da placa | depende do chip | qualquer uma, no código | dezenas de ppm |
Valores típicos dos datasheets dos fabricantes (Texas Instruments, Renesas, Analog Devices). Os erros do 555 são só do chip: a tolerância de R e C se soma a eles.
A fórmula é exata; os componentes, não. A tolerância do capacitor de temporização vai direto para o resultado: ±20% para um eletrolítico, ±5% para um de filme ou cerâmico C0G. Os eletrolíticos também têm fuga e perdem capacitância com o tempo e a temperatura. O próprio NE555 acrescenta de 1% (monoestável) a 2% (astável) e varia com a temperatura e a tensão de alimentação.
f = 1,44 ÷ ((R1 + 2 × R2) × C). Com R1 = 1 kΩ, R2 = 10 kΩ e C = 10 µF, dá 6,9 Hz. O tempo em nível alto é 0,693 × (R1 + R2) × C, e o tempo em nível baixo, 0,693 × R2 × C.
No circuito padrão, o tempo em nível alto é sempre o mais longo. Para chegar perto, faça R1 muito menor que R2, ou coloque um diodo em paralelo com R2 e faça R1 igual a R2. Um 555 CMOS também pode carregar e descarregar C por um único resistor a partir do pino de saída, o que dá quase 50% diretamente.
Na prática, alguns minutos. Atrasos maiores exigem um resistor grande e um eletrolítico grande, e a corrente de fuga do capacitor começa a competir com a corrente de carga. Para atrasos de até 2 horas, o TPL5110 resolve com um resistor e 35 nA; acima disso, use um microcontrolador.
Normalmente por causa do capacitor: os eletrolíticos têm ±20% e variam com a temperatura e o envelhecimento. Use um capacitor de filme ou C0G e resistores de 1%, e adicione 10 nF no pino 5 e 100 nF na alimentação. Se você precisa de precisão melhor que cerca de 1%, use um microcontrolador com cristal ou um oscilador de silício.
Um 555 CMOS (TLC555, LMC555, ICM7555) consome 60–180 µA em 5 V em vez de cerca de 3 mA, e funciona com 2 V ou menos. Para acordar um ESP32 a cada poucos minutos, um TPL5110 corta totalmente a alimentação dele entre um despertar e outro, e o próprio TPL5110 consome só 35 nA.
fc = 1 ÷ (2π × R × C). 10 kΩ e 100 nF dão 159 Hz. Em fc o sinal cai 3 dB (70,7%) e, acima dela, o nível cai 20 dB por década.