555 타이머 비안정 모드 계산기

NE555 비안정(astable) 회로의 주파수, 주기, 듀티비를 계산합니다.

R1Ω R2Ω

커패시터 CF 전원 전압 V_CC (그래프용)V

출력 파형

출력 전압 (3번 핀)

커패시터 전압 (2·6번 핀)

공식

t_H = 0.693·(R₁+R₂)·C, t_L = 0.693·R₂·C, f = (1.44)/((R₁ + 2R₂)·C). 기본 회로에서는 듀티비가 항상 50%보다 큽니다. 50% 이하가 필요하면 R2와 병렬로 다이오드를 넣는 회로를 씁니다.

직접 해 보기: 전원을 켠 순간부터 본 555 파형

CH1은 출력(3번 핀), CH2는 커패시터(2·6번 핀)입니다. 전원을 넣는 순간부터 파형을 그립니다.

R11 kΩ R210 kΩ C10 µF 전원 전압 V_CC9 V

주파수 f: 6.87 Hz
주기 T: 146 ms
High 시간 t_H: 76.2 ms
Low 시간 t_L: 69.3 ms
듀티비: 52.4%
전원 투입 후 첫 High 시간: 121 ms

전원을 켠 순간 커패시터는 비어 있어서, 첫 High 구간에는 0 V부터 ⅔V_CC까지 충전합니다. 그 뒤로는 ⅓V_CC와 ⅔V_CC 사이만 오갑니다. 출력이 High일 때는 R1 + R2를 통해 충전되고, Low일 때는 R2만 통해 방전됩니다. 한 번 오갈 때마다 시정수의 ln 2 ≈ 0.693배, 첫 구간은 ln 3 ≈ 1.10배가 걸립니다.

t_H = 0.693·(R₁ + R₂)·C

t_L = 0.693·R₂·C

t_첫 = 1.10·(R₁ + R₂)·C

충전은 R1 + R2, 방전은 R2만 거치므로 High 시간이 늘 더 길고 듀티비는 50%를 넘습니다. R1을 작게, R2를 크게 하면 50%에 가까워집니다. V_CC는 전압 크기만 바꾸고 시간에는 영향을 주지 않습니다.

풀이 예제: 1 kHz 발진기 만들기

R1 = 1 kΩ, C = 100 nF로 정합니다.
f = (1)/(0.693 (R₁ + 2R₂) C)를 R2에 대해 풀면 R₂ = ((1)/(0.693 f C) − R₁)/(2) = 6.72 kΩ
가장 가까운 E24 값 6.8 kΩ를 쓰면 실제 주파수는 988 Hz
f = (1.44)/((R₁ + 2R₂) C)로 계산하면 986 Hz가 나옵니다. 1.44와 0.693을 반올림한 차이(약 0.2%)일 뿐 같은 식입니다.

주파수별 555 부품 선택표

목표	C	R2 (E24)	실제 주파수	듀티비
목표1 Hz	C100 µF	R2 (E24)6.8 kΩ	실제 주파수988 mHz	듀티비53.4%
목표10 Hz	C10 µF	R2 (E24)6.8 kΩ	실제 주파수9.88 Hz	듀티비53.4%
목표100 Hz	C1 µF	R2 (E24)6.8 kΩ	실제 주파수98.8 Hz	듀티비53.4%
목표1 kHz	C100 nF	R2 (E24)6.8 kΩ	실제 주파수988 Hz	듀티비53.4%
목표10 kHz	C10 nF	R2 (E24)6.8 kΩ	실제 주파수9.88 kHz	듀티비53.4%

모두 R1 = 1 kΩ 기준입니다.

실전에서 쓰는 법

순서대로 쓰기

R1(V_CC와 방전 핀 사이), R2(방전 핀과 문턱 핀 사이), 타이밍 커패시터를 입력합니다.
주파수, 높은 시간과 낮은 시간, 듀티비를 읽습니다.
주파수를 옮기려면 R2를, 주로 높은 시간을 바꾸려면 R1을 조정합니다.

자주 하는 실수

듀티비 50% 미만 만들기. 기본 비안정 회로에서는 높은 시간에 항상 R1이 포함되므로 낮은 시간보다 깁니다. 높은 시간을 짧게 하려면 R2에 다이오드를 병렬로 달거나 다른 회로를 쓰세요.
R1을 너무 작게 하기. R1은 방전 핀이 켜질 때 들어가는 전류를 제한합니다. 1 kΩ 이상으로 두세요.
주파수를 몇 % 단위로 믿기. 전해 커패시터는 ±20%인 경우가 많고, 계산식에는 칩 자체의 지연 시간이 들어 있지 않습니다. 정확도가 필요하면 필름 커패시터와 가변 저항을 쓰세요.

실전 팁

제어 핀(5번)과 접지 사이에 10 nF, 칩 바로 옆 전원 사이에 100 nF 커패시터를 다세요. 바이폴라 NE555는 전환할 때마다 큰 전류를 순간적으로 끌어가서, 이 커패시터가 없으면 스스로 리셋되기도 합니다. 배터리 프로젝트라면 TLC555나 ICM7555 같은 CMOS 버전이 전류를 훨씬 적게 쓰고 더 큰 타이밍 저항도 쓸 수 있습니다. 수백 kHz를 넘으면 식이 잘 맞지 않으니 전용 발진기를 쓰세요.

자주 묻는 질문

공식에 나오는 0.693과 1.44는 어디서 나온 숫자인가요?

0.693은 ln 2 값입니다. 커패시터가 전원의 ⅓에서 ⅔까지 충전되거나 그 반대로 방전되는 데 걸리는 시간이 0.693·R·C이기 때문입니다. 1.44는 1 ÷ 0.693을 계산한 값입니다.

듀티비를 50%로 만들 수 있나요?

기본 회로에서는 충전할 때 R1과 R2를 모두 거치므로 듀티비가 항상 50%보다 큽니다. R2와 병렬로 다이오드를 달아 충전은 R1으로만, 방전은 R2로만 하게 한 뒤 R1과 R2를 같게 하면 50%에 가까워집니다.