あちこち見忘れた箇所の波形(と動作)を見たのでまずは memo 。

  1.  out pin の波形は一旦 12v 近傍まで上がった直後に 1 v くらい drop している
  2.  c の端子電圧は discharge が早くなると trig level が 1/3 vcc より下回る

さて周波数がズレる(動く)理由をはっきりさせるには block diagram では話になりません。 少なくとも等価回路が必要なので探したらとりあえず Harris のに描いてありました(Signetics の databook は持っていません故)ので眺め悩み試し眺め悩むこと久し。

結論から言えば最初に見た TI の data sheet(等価回路は描いてない) の " 電気的特性 " の項目の書き方に引っ掛かったというか勝手に誤解して "  IOH が小さい時には VOH は vcc 近傍(vcc - VCEO)まで上がる " と思い込んだが故に slope の正負を対称であるとして設計したところに原因があります。

出力段の上(source)側は npn 2 段の darlington なので vcc - (2VBE +) までは少なくとも落ちます。 電気的特性では vcc = 15v, IOH = 200mA の時に VOH = 13.3v(typ) となっていますがこれは直に relay などを駆動する設計者のため(application note にはその類の例がある)の数値であって仮に IOH = 2mA の項目があったとしても VOH はせいぜい 13.5v くらいまでしか上がらないハズ。

その結果として c の充電は 1/3 vcc を割った時点で ≒ vcc - 2VBE から供給され、放電は 2/3 vcc を超えた時点で ≒ 0v に対して行なわれる -- 絶対値で 2VBE ぶんだけ電圧即ち充放電電流が正負で異なることになります。

速くする(duty: 大)と遅くなる(周波数)のは on 時間 = 充電時間なので、電圧が低いぶん逆の場合より時間が延びる(遅くなる) からです。

ここまで分かれば後は簡単。 放電側経路に 2VBE ぶんだけ pn 接合を追加して再実験してみましたらば予想通り、…

充放電電圧に起因すると思しき)周期変動はほぼ無くなりました

が、最初の 2. は未だ不明(かなーりアリエナイ)です故、もう少し datasheet とにらめっこしてみます。