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Aulas Liberato Do professor Irineu Gerador func 2015

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Academic year: 2018

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FUNDAÇÃO ESCOLA TÉCNICA

LIBERATO SALZANO VIEIRA DA CUNHA

CURSO DE ELETRÔNICA

Processamento de sinais

Prof. Irineu Alfredo Ronconi Junior Prof. Lucas L. Gutkoski

DESENVOLVENDO UM GERADOR DE FUNÇÕES COM O 741

Esta prática tem como objetivo o desenvolvimento de um gerador de funções que gere onda, senoidal, quadrada e triangular, (com uma variedade de frequências – Opcional), utilizando para isso a teoria do circuito comparador (por saturação), integrador e do oscilador em ponte de Wien, desenvolvidas em aula. Antes de iniciar desenvolvemos a teoria do oscilador senoidal que utiliza como uma resistência variável uma lâmpada incandescente (utilizada por Wien) e ajustamos esta situação para dispositivo mais moderno e prático para o uso na construção de geradores de bancada.

Este tipo de gerador normalmente opera em freqüências baixas (até 1MHz).

Um oscilador senoidal eletrônico se assemelha a um balanço de uma praça de recreação. A criança senta no balanço e é necessária inicialmente uma perturbação (uma ação externa) para que o balanço seja retirado do repouso. Alguém puxa ( ou empurra) o mesmo até alcançar uma determinada altura, longe do ponto de equilíbrio. Este alguém faz o mesmo papel de uma fonte elétrica. Sabe-se que se o “alguém” não continuar, vez por outra, dando um leve empurrão no balanço (realimentando o movimento positivamente) o mesmo irá parar. Por isto um movimento oscilatório, ou o oscilador elétrico necessita de realimentação positiva. Esta situação toda pode ser representada por um diagrama em blocos:

Figura 1 - Diagrama de blocos de um oscilador

A chave Ch tem como função dar o empurrãozinho. Mas não é somente isso, o empurrãozinho deve vir na HORA certa e com a INTENSIDADE certa também, isto é, deve ter um ganho UNITÁRIO, pois se ele for maior que um o sistema irá saturar e se for menor que um parará de oscilar.

Analisando-se as malhas acima, podemos escrever que:

saída r v

v =β. [1]

Se a chave for fechada, e a entrada retirada (ela é necessária somente para dar a partida), teremos:

saída r A v

v = β. [2]

(2)

1 .β=

A [3]

Inicialmente, para a partida do oscilador este ganho deve ser maior que 1, este também é um dos motivos da necessidade da fonte Vent.

Então para um oscilador oscilar teremos que ter a seguinte seqüência :

1- inicialmente o ganho A.β〉1, para dar a partida;

2- Assim que o ganho ideal é atingido, introduz-se uma redução no ganho de malha fechada, isto é

1 .β

A , objetivando como resultado final uma oscilação estável com A.β =1.

Na prática isso é feito introduzindo-se um elemento não-linear na malha fechada, que garanta a redução de ganho.

Um oscilador muito utilizado usando esta técnica é chamado de Oscilador a Ponte de Wien. Ele tem em seu elo de realimentação positiva uma rede RC chamada de “rede de avanço e atraso de fase”. Esta rede faz com que o sinal de saída esteja em fase com o sinal de entrada. A figura a seguir representa isso:

Figura 2 - Rede defasadora RC

Podemos verificar que a tensão de saída é dada pelo divisor de tensão de Z1 e Zz , isto é:

1 2 1 2 2 v z z z v +

= [4]

ou 2 1 2 1 2 z z z v v +

= [5]

Desenvolvendo as equações acima (veja em seu caderno), teremos as seguintes expressões para β e Φ:

2 9 1       − + = R X X R c c

β [6]

e 3       − − = R X X R arctg c c

(3)

Na freqüência crítica teremos β=1/3 e Φ=00 .

A freqüência crítica é aquela em que o circuito oscilará, é dada por:

RC fc

π

2 1

= [Hz} [8]

O oscilador de Wien tem então o seguinte aspecto:

C

RL R

R

L1

R

C

C

RL R

R

L1

R

C

A lâmpada L1 funciona como elemento cuja a resistência varia com o aumento de tensão sobre ela. Isso acontece com as lâmpadas de tugnstenio e assim eram os osciladores há algum tempo atrás. Com o aumento da resistência o ganho cai, isto serve para controlar a realimentação positiva.

Hoje a lâmpada é substituída por diodos zeners, com o mesmo objetivo.

A figura a seguir ilustra um gerador de funções que você irá montar explicando cada passo de seu funcionamento, pois TODAS as ondas geradas foram devidamente estudadas em aula.

Assim sendo você deverá fazer uma descrição detalhada do funcionamento do gerador que você montou. Na saída poderá ser necessário um amplificador a transistor do tipo seguidor de tensão, para que o sinal fique mais firme (adaptação de impedâncias).

UM OSCILADOR DE WIEN PRÁTICO PARA EXPERIMENTAÇÃO EM LABORATÓRIO

Figura 3 - Oscilador para experimentação (Fonte circuit Maker - free)

(4)

Figura 4 - Simulação realizada com o Circuito Maker

PROJETO:

Imagem

Figura 1 - Diagrama de blocos de um oscilador
Figura 2 - Rede defasadora RC
Figura 3 - Oscilador para experimentação (Fonte circuit Maker - free)  Formas de onda geradas no ponto A (simulação):
Figura 4 - Simulação realizada com o Circuito Maker

Referências

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