Newton C. Braga
BANCO DE CIRCUITOS - Volume 21
100 CIRCUITOS DE OSCILADORES
VOLUME 2
Editora Newton C. Braga São Paulo - 2014
Instituto NCB
www.newtoncbraga.com.br
leitor@newtoncbraga.com.brBANCO DE CIRCUITOS – V.21 - 100 CIRCUITOS DE OSCILADORES - V2
Autor: Newton C. Braga São Paulo - Brasil - 2014
Palavras-chave: Eletrônica - Engenharia Eletrônica - Componentes – Circuitos práticos – Coletânea de circuitos – Projetos eletrônicos – Osciladores – RF - Áudio
Copyright by
INTITUTO NEWTON C BRAGA.
1ª edição
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Diretor responsável: Newton C. Braga
Índice
Apresentação...6 Introdução...7 1 - Oscilador Modulado...9 2 - Oscilador de 100 kHz za 1 MHz...10 3 - Oscilador de 1 kHz...114 - Astável com Transistor PNP...12
5 - Oscilador de 1 kHz (2)...13
6 - Oscilador de Dois Transistores...14
7 - Oscilador Modulado 4093...15
8 - Astável com Transistores...16
9 - Oscilador Hartley de Áudio...17
10 - Oscilador de Relaxação com Transistores...18
11 - Astável com o 4047...19
12 - Oscilador Controlado 555...20
13 - Oscilador Controlado 4093...21
14 - Gerador de Pulsos Variáveis...22
15 - Oscilador Retangular de 1 kHz...23
16 - Oscilador Pierce a Cristal...24
17 - VCO com o 4024...25
18 - VCO TTL com o 74123...26
19 - VCO de Alta Frequência com Transistor...28
20 - VCO com Comparador de Tensão...29
21 - VCO com Operacional...30
22 - VCO com Controle por Potenciômetro...31
23 - VCO CMOS com o 4049...32
24 - VCO CMOS ...33
25 - Oscilador XTAL com Comparador...34
26 - Oscilador XTAL até 30 MHz...35
27 - Oscilador XTAL com o 4001...36
28 - Oscilador XTAL para 27 MHz...37
29 - Oscilador XTAL com o 4060...38
30 - Oscilador XTAL até 65 MHz...39
31 - Oscilador XTAL até 110 MHz...40
33 - Oscilador XTAL até 500 kHz...42
34 - Oscilador XTAL até 100 kHz...43
35 - Oscilador com MOSFET de Dupla Comporta...44
36 - Oscilador de Alta Potência...45
37 - Oscilador de VHA...47
38 - Oscilador de Frequência Variável com Varicap...49
39 - Oscilador de Frequência Variável...50
40 - Oscilador de Sobretom...51
41 - Gerador de Ondas Quadradas...52
42 - Oscilador de 100 MHz...53
43 - Oscilador de Potência para 100 kHz...54
44 - Gerador de Pulsos Aleatórios...55
45 - Oscilador de Duas Frequências...56
46 - Oscilador TTL com o 7414...57
47 - Gerador Dente de Serra com PUT...58
48 - Oscilador Retangular de 100 mA...59
49 - Oscilador de Potência de 1 MHz...60
50 - Oscilador de 3 a 30 MHz...61
51 - Oscilador de 3 Tons...62
52 - Oscilador de Relaxação com o 741...63
53 - Oscilador de Potência com o 741...64
54 - Oscilador de Duplo T com o 741...65
55 - Oscilador XTAL de 500 kHz a 30 MHz...66
56 - Oscilador de Sobretom com Cristal...67
57 - Oscilador Pierce com Cristal...68
58 - Oscilador XTAL em Sobretom...69
59 - Oscilador XTAL de 4 a 20 MHz...70
60 - Oscilador XTAL 7400...71
61 - Oscilador XTAL 7402...72
62 - Oscilador XTAL 4001...73
63 - Gerador de Alta Frequência Econômico...74
64 - Oscilador Dente de Serra...76
65 - Oscilador de Relaxação com SCR...78
66 - Astável 4001...80
67 - Astável de 500 Hz a 5 kHz com o 4001...81
68 - Oscilador de 1 kHz com o 4001...82
70 - Oscilador Senoidal Ponte de Wien...84
71 - Oscilador Ponte de Wien com AGC...85
72 - Oscilador Por Deslocamento de Fase...86
73 - Oscilador Por Deslocamento de Fase (2)...88
74 - Oscilador em Quadratura...89
75 - Oscilador de Bubba...91
76 - Oscilador de Dupla Frequência...93
77 - Gerador de Pulsos Aleatórios (2)...94
78 - Oscilador Controlado Por Temperatura...95
79 - Oscilador de Potência...96
80 - Astável com o 4047...97
81 - Gerador Triangular...98
82 - Oscilador UJT de Áudio...99
83 - Oscilador Hartley com Transistor Bipolar...100
84 - Oscilador Collpits com Transistor...101
85 - Oscilador Ajustável a Cristal...102
86 - Oscilador Ajustável a Cristal (2)...103
87 - Oscilador a Cristal Harmônico...104
88 - Oscilador Ajustável a Cristal (3)...105
89 - VXO...106
90 - VXO com Grande Faixa de Variação...107
91 - VCO – Oscilador Controlado Por Tensão...108
92 - Oscilador Hartley com Transistor...109
93 - Oscilador com MOSFET de Dupla Comporta...110
94 - Oscilador de VHF e UHF...111
95 - Oscilador de Alta Potência...113
96 - Oscilador Colpitts de 7 MHz...115
97 - Oscilador FET de Sobretom...116
98 - Oscilador de 3 a 10 MHz...117
99 - Oscilador com Inversores...118
100 - Gerador de Salva de Tom...119
Apresentação
Durante nossa longa carreira como escritor de artigos e livros técnicos, por diversas vezes abordamos o tema “coletânea de circuitos”, incluindo também informações. Assim, anteriormente, abordando este tema, publicamos as séries “Circuitos e Informações” (7 volumes) e “Circuitos e Soluções” (5 volumes) contendo centenas de circuitos úteis e informações técnicas de todos os tipos. As séries se esgotaram, o tempo passou, mas os leitores ainda nos cobram algo semelhante atualizado e que possa ser usado ainda em projetos de todos os tipos. De fato, circuitos básicos usando componentes discretos comuns, de transistores a circuitos integrados, são ainda amplamente usados como solução simples para problemas imediatos, parte de projetos mais avançados e até com finalidade didática atendendo à solicitação de um professor que necessita de uma aplicação para uma teoria. Assim, voltamos agora com esta série, mas com uma estrutura diferenciada, novos projetos e nova abordagem. O diferencial na abordagem será dividir os diversos volumes da série por temas. Assim, no nosso primeiro volume tivemos circuitos de áudio, depois circuitos de fontes, no terceiro, circuitos osciladores, e neste vigésimo primeiro volume, uma segunda seleção de circuitos de osciladores. A primeira seleção está no volume 3 da série. Em nosso estoque de circuitos, coletados de uma grande variedade de fontes, já temos mais de 8000 deles, muitos dos quais podendo ser acessados de forma dispersa no site do autor. A vantagem de se ter estes circuitos organizados em volumes, além do acesso em qualquer parte, está na fácil localização de um circuito. As informações, por outro lado, será agregadas aos circuitos, com links internos, o que só é possível numa publicação digital. A maioria destes circuitos, colhidos em publicações que, em alguns casos, pode não ser muito atuais, recebe um tratamento especial com comentários, sugestões e atualizações que viabilizam sua execução mesmo em nossos dias. Enfim, com esta série, damos aos leitores a oportunidade de ter em seus tablets, Iphones, Ipads, PCs, notebooks e outras mídias uma fonte de consulta de grande importância tanto para seu trabalho, como para seus estudos ou simples como hobby.
Newton C. Braga
Introdução
Depois do sucesso do Banco de Circuitos no meu site e das coleções esgotadas de Circuitos e Informações e Circuitos e Soluções, levo aos meus leitores uma coletânea de circuitos selecionados de minha enorme coleção de documentos técnicos e livros. Durante minha vida toda colecionei praticamente todas as revistas técnicas de eletrônica estrangeiras, dos Estados Unidos, França, Espanha, Itália, Alemanha, Argentina e até mesmo do Japão, possuindo assim um enorme acervo técnico. Não posso reproduzir os artigos completos que descrevem os projetos que saem nessas revistas, por motivos ditados pela lei dos direitos autorais, mas a mesma lei permite que eu utilize uma figura do texto, com citação, comentando seu conteúdo para efeito de informação ou complementação de um conteúdo maior. É exatamente isto que faço na minha seção no site e também disponibilizo neste livro. Estou selecionando os principais circuitos destas publicações, verificando quais ainda podem ser montados em nossos dias, com a eventual indicação de componentes equivalentes, fazendo alterações que julgo necessárias e disponibilizando-os aos nossos leitores. Para o site já existem mais de 5000 circuitos, no momento que escrevo este livro, mas a quantidade aumenta dia a dia. Acesse o site, que ele poderá lhe ajudar a encontrar aquela configuração que você precisa para seu projeto. Os 100 circuitos selecionados para esta edição da série são apenas uma pequena amostra do que você vai encontrar no site. Para esta edição escolhemos uma remessa com 100 circuitos de de osciladores já que a primeira remessa, no volume 3, não conseguiu abrenger tudo que temos em nosso estoque.
Newton C. Braga
Volumes Anteriores:
Volume 1- 100 Circuitos de áudio Volume 2 – 100 Circuitos de fontes Volume 3 – 100 Circuitos osciladores Volume 4 - 100 Circuitos de potência Volume 5 – 100 Circuitos com LEDs
Volume 6 – 100 Circuitos de rádios e transmissores Volume 7 – 100 Circuitos de Filtros
Volume 8 – 100 Circuitos de Alarmes e Sensores Volume 9 – 100 Circuitos de Testes e Instrumentação Volume 10 – 100 Circuitos de Tempo
Volume 11 – 100 Circuitos com Operacionais Volume 12 – 100 Circuitos de Áudio 2
Volume 13 – 100 Circuitos com FETs Volume 14 – 100 Circuitos Diversos
Volume 15 – 100 Circuitos com LEDs e Displays Volume 16 – 100 Circuitos de Potência 2
Volume 17 – 100 Circuitos Automotivos
Volume 18 – 100 Circuitos de Efeitos de Luz e Som Volume 19 – 100 Circuitos Fotoelétricos
Volume 20 – 100 Circuitos de Fontes 2
- Como Testar Componentes em quatro volumes - Como Fazer Montagens
- Os segredos no Uso do Multímetro
1 -
Oscilador Modulado
O oscilador retangular apresentado na figura faz uso de uma das quatro portas NAND de um circuito integrado 4093 e se caracteriza por poder ser modulado em frequência. Um sinal aplicado à comporta do transistor de efeito de campo BF245 (FET) altera a resistência do circuito de carga e descarga do capacitor que determina a frequência do sinal produzido. O circuito pode gerar sinais que vão desde alguns hertz até perto de 4 MHz com alimentação de 10 volts. O sinal modulador pode variar de -1 a +6 V de amplitude. O resistor de 10 k ohms pode ser alterado em função da profundidade e da faixa de modulação desejada. A alimentação para o circuito pode ser feita com tensões de 3 a 15 volts e o sinal gerado tem forma de onda retangular.
2 -
Oscilador de 100 kHz za 1 MHz
Este circuito pode gerar sinais de 100 kHz a 1 MHz dependendo da bobina L1. Para a faixa de ondas médias ela deve ter de 80 a 100 espiras de fio 28 ou 30 AWG num bastão de ferrite com tomada central. Para frequências mais baixas, aumente o número de espiras. O circuito funciona como um transmissor de CM ligando-se o manipulador no ponto indicado. O alcance como transmissor pode ser aumentado ligando-se uma antena ao coletor do transistor. CV é um capacitor variável obtido de um rádio transistorizado AM fora de uso.
3 -
Oscilador de 1 kHz
Este circuito foi encontrado numa publicação argentina de 1973. Ele utiliza uma bobina de AM comum (50 + 50 espiras de fio 28 AWG) para gerar um sinal de aproximadamente 1 KHz. A frequência exata pode ser obtida deslocando-se a bobina sobre o bastão de ferrite. O transistor pode ser um equivalente moderno como o BC548. A alimentação pode ser feita com tensões de 9 a 12 V. O sinal gerado é senoidal. O sinal pode ser retirado do coletor do transistor ou de uma segunda bobina acoplada à bobina osciladora.
4 -
Astável com Transistor PNP
Este astável para a faixa de áudio pode ser usado como injetor de sinais ou alarme. O circuito é de uma publicação dos anos 1970, utilizando transistores de germânio da época. O circuito funcionará com transistores PNP atuais, como o BC558 e alimentação de 6 a 9 V. Os capacitores determinam a frequência de operação, podendo ser alterados. Para reprodução sonora pode ser usada uma cápsula piezoelétrica. Os capacitores podem ter valores comerciais atuais.
5 -
Oscilador de 1 kHz (2)
Este circuito faz uso de transistor de germânio, mas pode ser montado com um transistor de silício como o BC558 e até um BC58 se invertermos a polaridade da alimentação. O transformador é um driver para transistores. O circuito pode ser alimentado por duas ou quatro pilhas. O circuito é de uma antiga publicação argentina dos anos 70. O capacitor de .1 é na verdade 100 nF.
6 -
Oscilador de Dois Transistores
Esta configuração é bastante tradicional, aparecendo em diversas publicações do mundo inteiro. Esta é de uma publicação americana de 1978 com transistores da Raytheon que não mais existem. Podemos usar para T1 o BC548 e para T2 o BC558. A alimentação pode ser feita com tensões de 3 a 6 V e R1 pode ser um potenciômetro atual de 470 k. C1 determina o som, podendo ser reduzido para um som mais agudo. Valores entre 47 nF a 15 uF podem ser usados.
7 -
Oscilador Modulado 4093
O oscilador retangular apresentado faz uso de uma das quatro portas NAND de um circuito integrado 4093 e se caracteriza por poder ser modulado em frequência. Um sinal aplicado à comporta do transistor de efeito de campo BF245 (FET) altera a resistência do circuito de carga e descarga do capacitor que determina a frequência do sinal produzido. O circuito pode gerar sinais que vão desde alguns hertz até perto de 4 MHz com alimentação de 10 volts. O sinal modulador pode variar de -1 a +6 V de amplitude. O resistor de 10 k ohms pode ser alterado em função da profundidade e da faixa de modulação desejada.A alimentação para o circuito pode ser feita com tensões de 3 a 15 volts e o sinal gerado tem forma de onda retangular.
8 -
Astável com Transistores
Este circuito gera um sinal retangular cuja frequência depende dos capacitores eletrolíticos. Esta frequência pode ser ajustada no potenciômetro de 47k ohms. Os transistores podem ser os BC558 e, com eles, diferentemente do original, o circuito funcionará com tensões de 9 a 12 V. O circuito é de uma publicação dos anos 1970.
9 -
Oscilador Hartley de Áudio
Este oscilador antigo aproveita um transformador de saída de rádio transistorizado da época. O capacitor de 2 uF (2,2 uF) em paralelo com o alto-falante pode ser reduzido para um tom mais agudo e o potenciômetro de ajuste pode ter valores maiores, até uns 47k. O transistor pode ser o BC548 e a alimentação feita com tensões a partir de 3 V.
10 -
Oscilador de Relaxação com Transistores
Pulsos de curta duração podem ser obtidos com o oscilador de relaxação que faz uso de transistores comuns e é mostrado na figura. O circuito consta basicamente de uma chave regenerativa com transistores complementares e a sua frequência de operação depende tanto do resistor de 4,7 M ohms (que pode ser alterado) como do valor do capacitor C. A frequência máxima que este circuito pode gerar é da ordem de 100 kHz. A tensão de alimentação deve ficar na faixa indicada para melhor funcionamento do circuito. Em muitas aplicações este circuito substitui os osciladores com relaxação que fazem uso de transistores unijunção.11 -
Astável com o 4047
O circuito que mostramos na figura gera sinais retangulares de até 1 MHz com três tipos de saída, conforme indicado no próprio diagrama.Nos pinos 10 e 11 temos sinais complementares com metade da frequência do sinal original que é obtido no pino 13. A frequência é dada pelos valores de Rx e Cx segundo fórmula que está no próprio diagrama. A alimentação do circuito pode ser feita com tensões de 3 a 15 volts.
12 -
Oscilador Controlado 555
Podemos usar qualquer tipo de transdutor resistivo com resistência central na faixa de 10 k ohms a 1 M ohms no oscilador mostrado na figura cuja frequência máxima de saída está em torno de 100 kHz.A saída é retangular com um ciclo ativo que depende da relação entre a resistência apresentada pelo transdutor e a resistência de 10 k ohms entre os pinos 7 e 6/2.Os sensores podem ser NTCs, PTCs, LDRs ou outros. O circuito pode ser usado como um conversor analógico/digital (resistência/ frequência) para sensoriamento remoto.
13 -
Oscilador Controlado 4093
Um oscilador que pode ter sua frequência controlada por um sensor resistivo é mostrado na figura. A base é uma das portas de um circuito integrado CMOS 4093 e a frequência depende tanto do valor do capacitor usado como da resistência do sensor usado. Esta resistência deve ficar na faixa de 10 k ohms a 1 M ohms para melhor estabilidade de funcionamento. A frequência máxima de operação do circuito está em torno de 4 MHz para uma tensão de alimentação de 10 volts. Uma característica importante deste circuito é que o sinal produzido tem um ciclo ativo de 50%.
14 -
Gerador de Pulsos Variáveis
A largura dos pulsos produzidos pelo oscilador da figura é determinada pelo valor de R1 que pode ficar entre 1k ohms e 100 k ohms. A separação dos pulsos é ajustada no trimpot de 1 M ohms. A frequência final do circuito assim como os parâmetros anteriores também dependem do capacitor C. A frequência máxima de operação deste circuito é da ordem de 4 MHz para uma alimentação de 10 volts. O circuito pode funcionar com tensões de alimentação de 3 a 15 volts.
15 -
Oscilador Retangular de 1 kHz
A base deste circuito é um dos quatro amplificadores Norton existente num circuito integrado LM3900. Os sinais gerados são retangulares numa frequência de 1 kHz para os valores dos componentes indicados no diagrama da figura. O capacitor pode ter seu valor alterado para se obter outra frequência para o sinal, mas o limite superior não vai além de algumas centenas de quilohertz. A fonte de alimentação deve ser simétrica com tensões de 6 a 12 volts.
16 -
Oscilador Pierce a Cristal
Este oscilador tem sua frequência controlada por cristal e sua frequência pode ficar entre 100 kHz e alguns megahertz. Conforme podemos ver pela figura, o circuito faz uso de um transistor de efeito de campo de junção. O choque de RF é de 1 mH e o transistor de efeito de campo admite equivalentes. A alimentação pode ser feita com tensões entre 9 e 16 volts.
17 -
VCO com o 4024
Na figura mostramos um circuito de oscilador controlado por tensão baseado em componente CMOS. A freqüência básica deste circuito depende do capacitor e a tensão de alimentação pode ficar tipicamente entre 6 e 15 V. Veja que valores menores de tensão de alimentação implicam numa faixa menor de freqüências, pois a tensão de controle não deve superar a tensão de alimentação. O sinal produzido é retangular com amplitude igual à tensão de alimentação e a freqüência máxima gerada não passará de alguns megahertz. Para os valores de componentes indicados com um capacitor de 1 nF a faixa de frequências com alimentação de 9 V e tensão de controle de 0 a 9 V vai de 1 a 3 MHz.
18 -
VCO TTL com o 74123
O circuito integrado TTL 74123 consiste num monoestável que pode ser configurado para gerar sinais controlados por tensão, conforme mostra a figura. A freqüência máxima deste circuito pode chegar a algumas dezenas de megahertz e até mais se as subfamílias mais rápidas do 74123 forem usadas.Neste circuito a tensão de controle varia entre 0 e 6 V (pode ser realmente um pouco mais do que os 5 V da alimentação) quando são obtidas freqüências conforme o gráfico da mesma figura.No caso, a freqüência variará entre 10 e 60 kHz tipicamente, com sinais retangulares na saída.A amplitude dos sinais é igual à tensão usada na alimentação, no caso 5 V. Os diodos usados neste circuito são de uso geral como os 1N4148 ou equivalentes.
19 -
VCO de Alta Frequência com Transistor
Na figura mostramos um VCO controlado por Varicap capaz de gerar sinais na faixa de alguns megahertz até mais de 200 MHz. Se bem que o controle da freqüência seja conseguido quando se usa um varicap como o BNB809, até mesmo um diodo comum como o 1N4002 funciona como tal, mas com uma faixa menor de atuação. A bobina, C2 e C3 dependem da frequência central gerada conforme a seguinte tabela:
Faixa de Freqüências L1 C2 C3 1 a 4 MHz 40 espiras 100 pF 220 pF 4 a 10 MHz 12 espiras 47 pF 100 pF 10 a 50 MHz 8 espiras 22 pF 27 pF 50 a 100 MHz 6 espiras 10 pF 10 pF 100 a 150 MHz 3 espiras 4,7 pF 4,7 pF
A bobina é enrolada com fio 28 AWG em forma de 1 cm sem núcleo. Observamos que os valores da tabela são aproximados podendo ser necessárias alterações em função das tolerâncias. O transistor também admite equivalente como o 2N2218 e 2N2222 para se obter uma potência um pouco maior para o sinal. Esse sinal pode ser retirado tanto do coletor do transistor como de uma segunda bobina enrolada sobre L1. O número de espiras dessa bobina depende da impedância desejada, mas em geral ficará entre metade e um quarto das espiras de L1. Os capacitores devem ser todos cerâmicos.
20 -
VCO com Comparador de Tensão
Uma configuração utilizando três dos quatro comparadores de tensão existentes no LM339 é mostrada na figura e é sugerida pela National Semiconductor. Este circuito gera sinais de 700 Hz a 100 kHz, quando a tensão de controle (Vc) varia entre 250 mV e 50 V. O circuito também possui duas saídas nas quais são obtidos sinais retangulares e triangulares. Observe a necessidade de uma polarização de V/2 em dois pontos do circuito. Essa polarização pode ser obtida com um divisor resistivo formado por dois resistores de 10 k ohms ligados em série.
21 -
VCO com Operacional
O circuito mostrado na figura utiliza dois dos quatro amplificadores operacionais encontrados no circuito integrado LM324. A maioria dos amplificadores operacionais comuns pode ser usada na mesma configuração, dependendo de suas características apenas o limite da faixa de freqüências geradas. A freqüência central do circuito é dada pelo capacitor e o transistor usado pode ser qualquer um de uso geral como o BC548. A tensão de controle pode variar entre 0 e 50 V tipicamente, já que temos valores elevados de resistores na entrada e um circuito limitador. O circuito possui duas saídas nas quais são obtidos sinais triangulares e retangulares. A fonte de alimentação não precisa ser simétrica, mas deve ser observada a necessidade de uma tensão de polarização V/2 (metade da tensão de alimentação) na entrada positiva do segundo operacional. Essa tensão pode ser obtida com um divisor formado por dois resistores de 10 k ohms ligados em série.
22 -
VCO com Controle por Potenciômetro
Na figura mostramos como agregar um potenciômetro de 100 k ohms para se implementar um oscilador controlado por esse componente. O sinal gerado por este circuito é retangular com amplitude igual à tensão usada na sua alimentação. O 4046 consiste num PLL CMOS não muito fácil de obter atualmente.
23 -
VCO CMOS com o 4049
Uma versão simples de VCO CMOS usando inversores do 4049 é mostrada na figura. Este circuito pode ser alimentado com tensões entre 3 e 15 V sendo a freqüência gerada dependente do capacitor e do resistor. A tensão de controle deve ficar entre 0 e a tensão de alimentação. O sinal produzido é retangular e neste caso a amplitude do sinal é constante, igual à tensão de alimentação. Lembramos que este circuito não opera além de alguns megahertz.
24 -
VCO CMOS
O princípio de funcionamento do VCO mostrado na figura é o de se controlar a frequência de oscilação pela tensão de alimentação. A diferença está apenas no fato de que são usados inversores disparadores de um circuito integrado 4584. Da mesma forma, tanto o resistor, como o capacitor, podem ser alterados em função da faixa de freqüências desejadas e a tensão de controle deve ficar entre 3 e 15 V.
25 -
Oscilador XTAL com Comparador
Freqüências até pouco mais de 100 kHz podem ser obtidas com um oscilador baseado num dos quatro comparadores de tensão existentes no circuito integrado LM139/239 ou 339, conforme mostra a figura. A alimentação pode ser feita com tensões de 5 a 12 V e o sinal obtido na saída é retangular com um ciclo ativo de aproximadamente 50%. Os outros comparadores do mesmo circuito integrado podem ser usados em outras aplicações, já que são independentes. Observe a existência do resistor de pull-up necessário ao circuito já que sua saída é feita com um transistor com o coletor aberto.
26 -
Oscilador XTAL até 30 MHz
O circuito mostrado na figura pode gerar sinais de boa intensidade até uma freqüência de 30 MHz, dependendo apenas do cristal usado e do circuito tanque de saída. O circuito formado por L1 e VC deve ser ressonante na freqüência de operação do circuito. Observamos que os transistores de efeito de campo de junção MPF102 e BF245 praticamente têm as mesmas características, mas sua pinagem é diferente. O sinal é retirado por 3 ou 4 espiras de uma bobina enrolada sobre L1.
27 -
Oscilador XTAL com o 4001
A freqüência máxima do oscilador mostrado na figura 10 é da ordem de 5 MHz, dependendo da tensão de alimentação. Com tensões mais baixas, o circuito se torna mais lento e não consegue oscilar nas freqüências mais altas. Os 5 MHz são conseguidos com tensões acima de 9 V. Os capacitores são cerâmicos e como os circuitos integrados 4001 e 4011 possuem 4 portas, das quais apenas 3 são usadas, e sendo elas intercambiáveis, a pinagem não é dada. Os capacitores usados devem ser cerâmicos e o sinal obtido na saída deste circuito é retangular.
28 -
Oscilador XTAL para 27 MHz
O oscilador mostrado na figura pode servir de base para circuitos de transceptores e walk-talkies operando na faixa dos 11 metros (27 MHz).O circuito ressonante formado pelo capacitor de 47 pF em paralelo com a bobina é importante para se obter a máxima intensidade de sinal para a saída. A bobina consiste em 6 espiras de fio 28 em forma de 0,5 cm. Pode-se usar uma bobina com núcleo ajustável ou então substituir o capacitor por um trimmer que varra a faixa de 5 a 50 pF. Os demais capacitores do circuito devem ser cerâmicos e os transistores admitem equivalentes como o 2N2222.
29 -
Oscilador XTAL com o 4060
O circuito integrado CMOS 4060 consiste num contador divisor de freqüências com elementos internos já incorporados para a elaboração de um oscilador externo tanto do tipo RC como controlado a cristal. Na figura mostramos como implementar um o oscilador a cristal com freqüências até uns 4 MHz usando este componente. Observamos que a freqüência máxima depende da tensão de alimentação, assim os 4 MHz só serão alcançados com alimentação superior a 9 V. O trimmer ajusta o ponto ideal de oscilação de modo que o circuito seja inicializado ao se ligar a alimentação. Isso é conseguido compensando-se as capacitâncias internas do cristal. Lembramos que o sinal obtido na saída deste circuito é retangular.
30 -
Oscilador XTAL até 65 MHz
Com o circuito mostrado na figura é possível gerar sinais até 65 MHz. Os valores de L e de C1 dependem da faixa de freqüências do sinal a ser gerado, conforme a seguinte tabela:
Faixa de Freqüências C1 L
15 a 25 MHz 100 pF 12 espiras 25 a 50 MHz 56 pF 8 espiras 50 a 65 MHz 27 pF 8 espiras
As bobinas são enroladas em formas de 0,5 cm. Os capacitores são cerâmicos e o transistor pode ser qualquer tipo NPN de RF como o BF494, BF495 ou 2N2222. A alimentação pode ser feita com tensões entre 9 e 12 V e pequenas alterações nos valores dos capacitores podem ser necessárias para compensar as tolerâncias dos componentes.
31 -
Oscilador XTAL até 110 MHz
Com o circuito mostrado na figura é possível gerar sinais até uma freqüência de 110 MHz. A bobina L tem seu valor dependendo da faixa de freqüências em que vai operar o oscilador, segundo a seguinte tabela:
Faixa de Freqüências L
60 a 85 MHz 7 espiras de fio 28 em forma de 0,5 cm 85 a 110 MHz 4 espiras de fio 28 em forma de o,5 cm
Os capacitores são cerâmicos e o resistor em paralelo com o cristal tem valores que dependem da freqüência. Para a faixa de 60 a 85 MHz ele deve ser aumentado para 3k3 ohms ou mesmo 4k7 ohms. Transistores equivalentes ao BF494 como o BF495 e mesmo 2N2222 podem ser usados neste circuito.
32 -
Oscilador XTAL até 3 MHz
A freqüência máxima do oscilador mostrado na figura está em torno de 3 MHz. O trimmer ajusta o melhor ponto de oscilação de modo a compensar as capacitâncias internas do próprio cristal. O circuito deve ser alimentado com tensões de 6 a 12 V e todos os capacitores devem ser cerâmicos. Em função da freqüência do cristal os capacitores de 220 pF devem ter seu valor alterado de modo a se obter melhor realimentação. Esses componentes devem ter seus valores aumentados proporcionalmente com freqüências menores.
33 -
Oscilador XTAL até 500 kHz
O oscilador mostrado na figura pode gerar sinais até 500 kHz e tem boa estabilidade. A bobina L consta de 8 espiras de fio 28 em uma forma de 0,5 cm sem núcleo. Os capacitores devem ser cerâmicos e há uma tolerância tanto na faixa de tensões de alimentação como nos valores dos componentes. Experiências podem ser feitas com os componentes de polarização e mesmo com os capacitores cerâmicos de 560 pF e 1n2 no sentido de se encontrar a combinação que dê melhores resultados com o cristal usado.
34 -
Oscilador XTAL até 100 kHz
O circuito mostrado na figura usa transistores NPN de uso geral e pode ser usado para gerar sinais até 100 kHz. Os capacitores devem ser cerâmicos e eventualmente o capacitor de realimentação de 10 pF precisará ser alterado para compensar as tolerâncias dos componentes usados. A alimentação pode ser feita com tensões de 6 a 12 V, sendo o valor recomendado para os valores usados dos componentes, 9 V.
35 -
Oscilador com MOSFET de Dupla Comporta
O circuito mostrado na figura se caracteriza pela estabilidade e pelo uso de um componente comum. Esse circuito é capaz de gerar sinais na faixa de 100 kHz a 500 kHz dependendo apenas do cristal usado. Os valores dos componentes são para uma alimentação de 12 V com o transistor indicado, originalmente fabricado pela RCA. Equivalentes de dupla comporta podem ser experimentados com eventuais alterações nos componentes de polarização. Alterações no resistor de 100 ohms, em série com a alimentação, permitem usar fontes com outras tensões. Lembramos que a corrente drenada pela etapa é da ordem de 8 mA. Isso permite calcular a queda de tensão no resistor.36 -
Oscilador de Alta Potência
Um único transistor de alta potência MJ15003 é usado no circuito da figura para gerar sinais intensos na faixa de 30 kHz a 1 MHz, dependendo apenas da bobina L1 e do ajuste de CV. O transistor deve ser montado em excelente dissipador de calor e fonte de alimentação deve ser capaz de fornecer uma corrente de pelo menos 3 A. O resistor de polarização, dependendo da aplicação, para maior rendimento precisa ter seu valor experimentado na faixa de 470 ohms a 1,5 k ohms tipicamente. O capacitor C2 pode ser fixo o variável. Para as diversas faixas de freqüências que o circuito pode gerar damos as características de L1 e os valores aproximados de C2 na seguinte tabela:
Faixa de Freqüências C2 L1
50 a 200 kHz 10 nF 30 + 30 espiras 200 kHz a 500 kHz 2,2 nF 15 + 15 espiras 500 kHz a 1 MHz 1 nF 10 + 10 espiras
A bobina é enrolada num bastão de ferrite de 0,8 a 1 cm de diâmetro e de 10 a 15 cm de comprimento. Os valores da tabela não são exatos, já que, devido à tolerâncias dos componentes e capacitâncias/indutâncias parasitas na montagem, podem ser necessárias compensações. Transistores de menor potência como o BD135 ou TIP31 podem funcionar neste circuito, com aumento do resistor R1, gerando sinais que alcançam frequências maiores, chegando aos 15 ou 20 MHz, conforme o caso. Para a faixa de 500 kHz a 1 MHz, pode ser usado um capacitor variável de rádio AM para se ajustar a freqüência.
37 -
Oscilador de VHA
A configuração mostrada na figura é uma das mais tradicionais quando se deseja produzir sinais na faixa que vai de 30 MHz a 800 MHz. A freqüência máxima que pode ser obtida deste circuito depende apenas do transistor usado e da bobina. A alimentação pode ser feita com tensões a partir de 6 V e o consumo da etapa osciladora é bastante baixa. Os capacitores usados devem ser todos cerâmicos. O capacitor C1, que proporciona a realimentação para manter as oscilações, depende da frequência. Assim, na tabela seguinte damos as características deste componente e da bobina para diversas faixas de freqüências. Faixa de Freqüências (MHz) L1/L2 C1 30 - 50 10 espiras/4 espiras 12 pF 50 - 80 7 espiras/3 espiras 6,8 pF 80 – 120 4 espiras/2 espiras 4,7 pF 120 – 180 2 espiras/1 espira 2,2 pF 180 – 300 1 espira/1 espira 1 pF 300 - 800 ½ espira/1/2 espira 0,5 pF
Observamos que para que as freqüências mais altas sejam alcançadas o layout da placa é muito importante pois qualquer trilha mais longa representa indutância e capacitância adicional capaz de afetar o funcionamento do circuito.
Transistores como os BF254, BF494, BF495 alcançam até os 200 MHz. Nesse circuito. Para freqüências maiores sugerimos o uso do BF579, BF689K ou BF979 que chegam facilmente aos 800 MHz.
38 -
Oscilador de Frequência Variável com
Varicap
A grande vantagem do circuito mostrado na figura está no fato de que sua freqüência é controlada por uma tensão contínua. Isso permite que o circuito seja usado em conjunto com conversores digitais para analógico (DAC) controlando-se a freqüência quer seja pela saída paralela de um PC como por um microprocessador. O varicap pode ser do tipo duplo como representado no diagrama ou, na sua falta, podem ser usados dois variacaps separados como os BB809 que são relativamente comuns no nosso mercado. A bobina, formada por 40 espiras de fio 28 num tubo de 1 cm de diâmetro leva o circuito a gerar sinais centralizados aproximadamente em 3,5 MHz. Os capacitores usados no circuito devem ser cerâmicos e o transistor de efeito de campo de junção (JFET) admite equivalente como o MPF102. O circuito pode gerar sinais de até algumas dezenas de megahertz bastando apenas alterar a bobina para a faixa desejada. A largura da faixa varrida depende basicamente das características do varicap usado.
39 -
Oscilador de Frequência Variável
O Variable Frequency Oscillator (VFO) ou Oscilador de Frequência Variável mostrado na figura pode gerar sinais numa faixa de freqüências determinada pela bobina e pelo variável. Para freqüências entre 1 e 5 MHz, por exemplo, o variável pode ser do tipo comum encontrado em receptores de ondas médias e a bobina formada por 25 + 25 espiras de fio 28 AWG num bastão de ferrite de 0,8 a 1,0 cm de diâmetro e 12 a 15 cm de comprimento. O circuito pode gerar sinais até perto de 30 MHz, dependendo apenas dos valores dos componentes usados no circuito ressonante. Os capacitores devem ser cerâmicos e o transistor de efeito de campo de junção (JFET) admite equivalentes.
40 -
Oscilador de Sobretom
Na figura mostramos uma configuração para um oscilador de sobretom controlado por cristal usando um transistor de efeito de campo de junção. A frequência deste oscilador, que depende do cristal, pode ficar entre 100 kHz e 10 MHz tipicamente. Os capacitores devem ser cerâmicos e o transistor de efeito de campo admite equivalente como o MPF102.
41 -
Gerador de Ondas Quadradas
Este circuito foi obtido numa publicação argentina antiga, usando transistores de germânio e diodos também de germânio. O circuito pode ser adaptado para operar com transistores de silício de uso geral como os BC548 e BC558 para isso com eventuais alterações dos resistores R5 e R6. O circuito é alimentado por tensão de 6 a 9 V senoidal que é convertida em quadrada. A frequência máxima é da ordem de alguns quilohertz. O circuito opera como um disparador.
42 -
Oscilador de 100 MHz
Encontramos este circuito numa antiga publicação argentina da década de 1970. O transistor pode ser o BC558 e para melhor desempenho, podemos usar o BF494, invertendo a alimentação, já que este transistor é NPN. L2 consiste em 4 espiras de fio 26 ou 28 em forma de 1 cm sem núcleo e a tomada é feita na primeira ou segunda espira. L1 é um choque de 100 uH.
43 -
Oscilador de Potência para 100 kHz
Com este oscilador podemos obter um sinal de 10 W de potência na frequência de 100 kHz, O circuito é de uma antiga publicação argentina, podendo ser implementado com um transistor mais moderno como o 2N3055, montado num radiador de calor. A bobina consta de 19 espiras de fio 10 AWG com diâmetro de 0,88 polegadas e secundário de 5 espiras de fio 22. O secundário é o enrolamento ligado a R1 e C1.
44 -
Gerador de Pulsos Aleatórios
Este circuito pode ser usado com a uma Roleta TTL, ou outros circuitos de jogos que devam sortear alguma coisa a partir de um número aleatório de pulsos. O transistor unijunção pode ser o 2N2646 e o bipolar um BC558. Para tecnologia CMOS, o circuito pode ser alimentado com tensões até 12 V. O capacitor C1 determina o tempo que o circuito oscila depois que S1 é solto.
45 -
Oscilador de Duas Frequências
Na figura mostramos como usar o NE567 como um oscilador de duas freqüências. Na saída temos um sinal com a freqüência fundamental gerada conforme os valores dos componentes usados. No pino 3 temos um sinal com a metade da freqüência.Os sinais gerados são retangulares com um ciclo ativo de 50%.
46 -
Oscilador TTL com o 7414
O circuito mostrado na figura tem basicamente a uma configuração do que faz uso de um inversor TTL que permite alcançar algumas dezenas de megahertz utilizando dispositivos da subfamília LS. A fórmula que relaciona os valores dos diversos componentes do circuito com a frequência é dada junto ao diagrama. As tensões T+ e T- são as dos pontos de disparo na subida e descida da tensão, já que se trata de um dispositivo disparador. O circuito integrado usado pode ser o 7414 e a alimentação deve ser feita com 5 volts.
47 -
Gerador Dente de Serra com PUT
O circuito mostrado na figura 4 faz uso de um transistor programável unijunção do tipo BRY39 e gera sinais dente de serra cuja frequência depende do valor do capacitor usado e que pode chegar a algumas centenas de quilohertz. O ajuste da frequência do sinal gerado é feito no trimpot que atua sobre a base de Q1 que, por sua vez, funciona como uma fonte de corrente constante para garantir uma carga linear do capacitor. A tensão de alimentação pode ficar entre 9 e 12 volts.
48 -
Oscilador Retangular de 100 mA
Um oscilador retangular que pode controlar cargas até 100 mA é mostrado na figura. Esse circuito possui uma entrada de controle externo da frequência por tensão, permitindo sua utilização como um VCO (Voltage Controlled Oscillator). A faixa de freqüências que o circuito pode varrer com o controle externo é da ordem de 6%. A alimentação vai de 5 a 10 V.
49 -
Oscilador de Potência de 1 MHz
Este circuito é sugerido pela National Semiconductor e se baseia num transistor de potência incrementado que é o LM195. O circuito é mostrado na figura. Este transistor possui uma corrente máxima de saída de 1 A e na verdade consiste num Darlington com diversos circuitos de apoio e que pode ser excitado com uma corrente de base de apenas 3 uA. O transistor em questão possui um tempo de comutação de 500 ns e uma tensão de 2,0 V de saturação. A sua base pode ser excitada por tensões de até 40 volts sem problemas. Nesta aplicação temos um oscilador RC. O invólucro do transistor é TO-3, mas existe um equivalente em invólucro TO-220 que é o LM395T. Nos dois casos, o transistor deve ser montado num radiador de calor.
50 -
Oscilador de 3 a 30 MHz
A bobina do oscilador mostrado na figura pode ter de 14 a 40 espiras com tomada na metade do enrolamento. Esta bobina é enrolada com fio 28 AWG em núcleo de ferrite de aproximadamente 1 cm de diâmetro. O capacitor variável pode ter valores na faixa de 80 a 220 pF e o sinal pode ser retirado do coletor do transistor ou de uma segunda bobina enrolada junto com L1.
51 -
Oscilador de 3 Tons
De um antigo manual de transistores unijunção, este oscilador gera tons diferentes quando os interruptores de pressão são acionados. O transistor pode ser o 2N2646 e o alto-falante pode ter impedâncias a partir de 4 ohms. Os resistores que determinam os tons podem ser alterados e R5 é opcional. A alimentação pode ser feita com tensões de 9 a 25 V.
52 -
Oscilador de Relaxação com o 741
Este circuito pode gerar sinais na faixa de áudio entre fração de hertz até aproximadamente uns 10 kHz sem problemas. Podemos usá-lo como base para geradores de sinais ou instrumentos musicais simples ou mesmo em alarmes. Na figura temos a configuração usada tendo por base um amplificador operacional do tipo 741. A frequência depende basicamente de P1, R1 e do capacitor C que pode assumir os valores indicados no diagrama. P1 controla a frequência enquanto que P2 controla a simetria do sinal pela fixação da tensão de referência no pino 3 do amplificador operacional. A finalidade do potenciômetro P3 é controlar a intensidade do sinal de saída, podendo este componente ser eliminado do circuito conforme sua aplicação. Lembramos que o sinal de saída é de baixa potência com uma impedância de aproximadamente 50 ohms. Também é possível usar uma etapa amplificadora de potência neste caso de modo a excitar cargas como alto-falantes.
53 -
Oscilador de Potência com o 741
Este circuito é basicamente a mesma configuração anterior com uma etapa de potência com transistores complementares que permitem a excitação direta de um alto-falante de baixa impedância. Na figura temos o circuito completo deste oscilador que exige a utilização de uma fonte simétrica na sua alimentação. A frequência depende do capacitor de 100 nF e é controlada pelo potenciômetro de 100 k ohms. O capacitor pode ser alterado conforme a faixa de frequências que se pretende gerar. Os transistores de potência devem ser montados em radiadores de calor. Estes radiadores devem ser tanto maiores quanto maior for a tensão usada na alimentação.
54 -
Oscilador de Duplo T com o 741
Osciladores de duplo Tpodem ser usados para produzir sinais senoidais na faixa de áudio com bom desempenho. O circuito apresentado na figura é um exemplo de oscilador de duplo T para a faixa de áudio usando um amplificador operacional do tipo 741. Os componentes do duplo T determinam a frequência de operação do oscilador enquanto que o potenciômetro de 100 k ohms no circuito de referência determina a simetria do sinal gerado e, portanto, sua distorção. Observe que a fonte de alimentação deve ser simétrica e que a saída é feita por meio de um capacitor de 1 uF.
Dependendo da
aplicação e da faixa de frequências este capacitor
pode ser alterado ou mesmo eliminado.
55 -
Oscilador XTAL de 500 kHz a 30 MHz
O circuito é o mostrado na figura faz uso de um transistor 2N2222 ou equivalente. Este circuito pode operar em frequências na faixa de 500 kHz até algumas dezenas de Megahertz. Trata-se de um oscilador Colpitts em que a realimentação é feita por derivação capacitiva, com o sinal retirado do emissor do transistor e reaplicado à base. A alimentação do circuito é feita com uma tensão de 12 V e a potência de saída é da ordem de alguns miliwatts. Neste circuito, o cristal opera em sua frequência fundamental.
56 -
Oscilador de Sobretom com Cristal
O circuito da figura opera em um sobretom da frequência do cristal, ou seja, na frequência fundamental ou ainda em harmônicas que correspondam a múltiplos ímpares da frequência fundamental como 3f, 5f, 7f, 3, etc. Observe que o circuito LC no dreno do transistor de efeito de campo deve ser sintonizado na frequência em que desejamos as oscilações. O transistor de efeito de campo pode ser de qualquer tipo que oscile na faixa de frequências desejadas. Este circuito opera em frequências de algumas centenas de megahertz.
57 -
Oscilador Pierce com Cristal
O circuito apresentado é um oscilador do tipo Pierce e também opera na frequência fundamental do cristal. Este circuito emprega um transistor de efeito de campo de junção como o BF245 e pode gerar sinais na faixa de algumas centenas de quilohertz até algumas dezenas de megahertz. Na figura mostramos o circuito que é alimentado com uma tensão de 12 V. O importante neste circuito é que o choque XRF tenha uma reatância elevada na frequência de operação.
58 -
Oscilador XTAL em Sobretom
Para operar numa harmônica da frequência do cristal, sintonizada num trimmer no circuito ressonante de coletor do transistor, temos o circuito da figura. O transistor utilizado é o 2N2222 ou equivalente que possa oscilar na frequência desejada. A alimentação deste circuito também é feita com uma tensão de 12V. Alertamos que nestes circuitos osciladores de frequências elevadas, deve-se dar preferência ao uso de capacitores cerâmicos e até mesmo de mica nas funções mais críticas.
59 -
Oscilador XTAL de 4 a 20 MHz
O circuito da figura opera em frequências de 4 a 20 MHz e utiliza também um FET de junção comum como o BF244 ou BF245. A frequência de operação é a fundamental, e o choque de RF deve ter uma reatância elevada na frequência de operação do circuito. Para a faixa indicada, choques de 100 uF a 1 mH podem ser usados. A faixa de tensões de alimentação deste circuito pode variar entre 5 e 15 V quando então teremos um consumo típico de corrente da ordem de 6 mA.
60 -
Oscilador XTAL 7400
O oscilador da figura tem por base o conhecido 7400, sendo indicado para aplicações TTL com cristais de 500 kHz a 10 MHz. Evidentemente, este circuito gera um sinal retangular e o ponto exato de funcionamento é ajustado no trimmer CV de modo que se obtenha um desvio de fase de 180 graus necessário a manutenção das oscilações. A alimentação deve ser feita com uma tensão de 5 V.
61 -
Oscilador XTAL 7402
O circuito mostrado na figura usa um integrado 7402 que consiste em quatro portas NOR de duas entradas e pode operar com cristais de 500 kHz a 10 MHz. Evidentemente, trata-se também de circuito TTL com um sinal retangular de saída e o ponto de funcionamento ajustado no trimmer. Com a utilização de circuitos integrados H (High Power) como o 74H00 ou 74H02, estes circuitos podem alcançar frequências de 40 MHz. Com frequências abaixo de 500 kHz, o circuito pode oscilar, mas será instável. Os valores dos resistores que polarizam as entradas das portas nos dois circuitos podem ser modificados se for notada uma dificuldade para oscilação.
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Oscilador XTAL 4001
Na figura temos uma configuração para integrados CMOS, no caso o 4001, com a frequência determinada pelo cristal. Neste circuito os valores de R e de C dependem da frequência do cristal. Eles devem ser escolhidos de tal modo que sua constante de tempo proporcione uma defasagem de 180 graus no sinal da frequência de oscilação. A alimentação pode ficar entre 5 e 15 V e a frequência máxima está em torno de 10 MHz.
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Gerador de Alta Frequência Econômico
Osciladores de altas frequências podem ser necessários em diversos tipos de aplicações industriais e de consumo como por exemplo em instrumentação, bancada de testes e justes, etc. Também são importantes os osciladores deste tipo para reparar aparelhos de rádio AM ou FM, receivers, sintonizadores, intercomunicadores, e outros. Um gerador de sinais capaz de produzir sinais de altas frequências com boa intensidade é indispensável. O aparelho que descrevemos neste artigo produz um sinal de boa intensidade numa ampla faixa de frequências e é modulado com um tom de áudio, o que facilita bastante sua utilização que exigem sinais deste tipo. Se o leitor ainda não tem um gerador de sinais de pequeno porte ou mesmo um injetor de sinais, não pode perder esta oportunidade para contar a partir de agora com a ajuda deste tipo de equipamento. Por outro lado se precisam de um circuito estável para geração de altas frequências, esta configuração pode ser de grande utilidade.Um processo simples, rápido e eficiente de se encontrar problemas em receptores de rádio AM e FM, intercomunicadores e outros equipamentos de comunicação, é aplicar na sua entrada um sinal de RF. Pela maneira como este sinal ‚ reproduzido no alto-falante (ou fone) podemos localizar os estágios defeituosos. Este mesmo sinal também pode ser útil para a realização de ajustes nas diversas etapas de equipamentos do mesmo tipo levando-o a um melhor desempenho. A bobina L1 consta de 200 voltas de fio esmaltado fino (28 a 32) num bastão de ferrite de 10 cm de comprimento com aproximadamente 1 cm de diâmetro. A bobina L2 consta de 30 espiras do mesmo fio, enrolada ao lado ou sobre L1. Os transistores admitem equivalentes, e os resistores são de 1/8W com 5% ou mais de tolerância. Os capacitores podem ser de poliéster ou cerâmicos.
Para a alimentação podem ser usadas 2 pilhas pequenas em suporte apropriado.
64 -
Oscilador Dente de Serra
Os sinais cuja forma de onda é do tipo dente-de-serra normalmente são gerados por osciladores de relaxação com transistores unijunção, PUTs (Transistores Programáveis Unijunção), SCRs e outros dispositivos semicondutores menos comuns. O circuito que descrevemos neste artigo opera com transistores comuns e sua frequência pode ser ajustada numa ampla faixa de valores. O circuito que descrevemos pode servir de base de tempo para um osciloscópio de baixa frequência, como gerador de tom para instrumentos musicais ou mesmo em conversores A/D usados em instrumentos digitais de medida.Sua principal característica está no fato de usar transistores comuns e por isso não ser crítico e de fácil montagem. A frequência dos sinais gerados depende do capacitor C2 e é ajustada numa ampla faixa de valores por P1. Para os valores desses componentes indicados no diagrama, a frequência pode ser ajustada entre algumas dezenas de hertz até aproximadamente 10 kHz.nAlterações do capacitor C2 podem mudar esta faixa de operação.
Características:
Tensão de alimentação: 9 Vdc Corrente drenada típica: 5 mA
Forma de onda do sinal gerado: dente-de-serra Faixa de frequências: 10 Hz a 100 kHz
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Oscilador de Relaxação com SCR
Este tipo de oscilador usa uma configuração fora do comum e pode ser usado como base de tempo, metrônomo ou ritmador. Metrônomos ou ritmadores são aparelhos que produzem sinais luminosos ou sonoros em intervalos regulares de modo a fixar o compasso de um exercício de ginástica, uma atividade física repetitiva ou mesmo da execução de uma música num instrumento qualquer. O circuito que propomos pode ser usado com as finalidades sugeridas e muitas outras, como por exemplo em sinalização. O ritmo da música executada por um aprendiz nem sempre é constante o que exige o emprego de aparelhos denominados metrônomos. O tipo mais simples é o de pêndulo que além do barulho (tic-tac) tem o balanço para servir de base para que o músico não saia do ritmo. Este mesmo tipo de metrônomo pode ser encontrado nos laboratórios de física experimental para a realização de experimentos que envolvam intervalos de tempo constantes. O circuito que propomos produz apenas o som, e com bom volume, servindo para estudantes de música, para o laboratório de física e também para ginástica. Neste aparelho temos um oscilador de relaxação diferente, com base numa lâmpada neon e um SCR, que produzem pulsos (estalos) de boa intensidade num alto-falante. A faixa de frequências vai de fração de hertz até alguns hertz. O aparelho é alimentado diretamente pela rede de energia de 110V ou 220V e tem excelente rendimento, levando-se em conta o pequeno número de componentes usados.
O leitor tem as seguintes possibilidades de uso para este aparelho:
Acompanhamento de música
Fixação de ritmo para exercícios de ginástica ou dança Limitação de tempo por contagem de pulsos
Experiências de física
Características:
Tensão de alimentação: 110/220 VCA Consumo: 1 W (aprox.)
Potência dos pulsos: 4 W (pico) Faixa de frequências: 0,05 a 10 Hz
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Astável 4001
O circuito mostrado na figura gera um sinal retangular cuja freqüência depende de C1. Para um capacitor de 1 nF a frequência gerada será da ordem de 1 kHz mantidos os demais valores dos componentes do diagrama. Lembramos que a freqüência máxima recomendada para este circuito com uma alimentação de 10 V está em torno de 7 MHz. Veja que podemos obter saídas em oposição de fase, retirando os sinais das saídas das duas portas.
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Astável de 500 Hz a 5 kHz com o 4001
Um oscilador cuja frequência pode ser ajustada entre 500 Hz e 5 kHz com o uso de um potenciômetro, é mostrado na figura. Outras faixas de freqüência podem ser obtidas com a troca do capacitor C1. Valores maiores implicam em frequências mais baixas. O sinal produzido por este oscilador é retangular com amplitude igual à da tensão da fonte de alimentação. A tensão da alimentação pode ficar entre 5 e 15 V.
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Oscilador de 1 kHz com o 4001
O oscilador mostrado na figura gera um tom de 1 kHz que é reproduzido no alto-falante com boa potência. Para alimentações até 6 V o transistor pode ser o BC558, mas para tensões maiores, dada a potência desenvolvida recomenda-se o BD136 ou TIP32, os quais devem ser montados em radiadores de calor. A frequência do circuito pode ser alterada pela troca de valores de R2. Valores entre 100 k e 1 M ohms podem ser experimentados. O capacitor C1 também pode ser alterado para que sejam obtidos tons de outras freqüências. Um tweeter piezoelétrico pode ser usado para se gerar ultrassons na faixa de 18 a 25 kHz com as devidas alterações de R2 e C1.
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Oscilador Ponte de Wien
Na figura temos um circuito oscilador por Ponte de Wien (Wien Bridge Oscillator). A frequência do sinal gerado é calculada pela seguinte equação:
Quando ω = 2πfc = 1/RC a realimentação está em fase (feedback positivo) e o ganho é 1/3, o que significa que o circuito requer um amplificador com ganho 3. Quando Rf = 2RC o ganho do amplificador é 3 e a oscilação ocorre numa frequência f = 2πRC. O circuito mostrado na figura oscila numa frequência de 1,65 kHz tanto quanto 1,59 kHz com os componentes mostrados.
70 -
Oscilador Senoidal Ponte de Wien
A figura mostra um circuito Ponte de Wien com realimentação não linear. A resistência da lâmpada RL é selecionada para ter um valor nominal equivalente a metade da resistência de feedback Rf. Com isso a lâmpada atua como um AGC, dada sua característica não linear de operação, mantendo a tensão de saída com pequenas variações. Alguns circuitos utilizam um diodo em lugar da lâmpada, como limitador. Os diodos reduzem a distorção fornecendo uma limitação suave para a tensão de saída. Um AGC deve ser usado quando nenhuma dessas técnicas permite um controle automático de ganho.
71 -
Oscilador Ponte de Wien com AGC
Na figura temos um oscilador típico de Ponte de Wien com AGC. A forma de onda negativa é amostrada por D1 e armazenada em C1. R1 e R2 devem ser escolhidos para centralizar a polarização de Q1 de tal forma que (RG + Rqq1) = Rf/2 na tensão desejada de saída. Quando a tensão de saída se desloca para um valor mais alto, Q1 aumenta sua resistência reduzindo com isso o ganho. No oscilador que mostramos na figura, a fonte de 0,833 é aplicada a entrada positiva do amplificador operacional de modo a centralizar a tensão quiescente de saída em Vcc/2 = 2,5 V.
72 -
Oscilador Por Deslocamento de Fase
Um oscilador de deslocamento de fase pode ser elaborado com apenas um amplificador operacional, conforme mostra a figura .É normal assumir que as diferentes seções de deslocamento de fase são independentes.Assim, podemos escrever a seguinte equação para o circuito:
O deslocamento de fase para o loop completo é de -180 graus, já que o deslocamento de cada um dos três ramos é de – 60 graus.Isso vai ocorrer quando ω = 2πf = 1,732/RC porque a tangente de 60 graus vale 1,73. O valor de ω neste ponto é (1/2)3 , e com isso, o ganho de A deve ser igual a 8 para que o
ganho do sistema seja igual a 1. A frequência de oscilação do circuito na figura com os valores dos componentes usados é de 3,76 kHz, um pouco diferente da frequência calculada que foi de 2,76 kHz. Também deve ser considerado que o ganho para dar início as oscilações deve ser 26, diferente do ganho calculado de 8. Estas discrepâncias são devidas parcialmente devido as variações de características dos componentes, mas o fator que mais contribui para isso é o fato de assumirmos que cada seção da rede RC não influi nas outras. Esta configuração foi muito popular quando os componentes para a elaboração de configurações mais complexas eram caros.
73 -
Oscilador Por Deslocamento de Fase (2)
O circuito oscilador de deslocamento de fase bufferizado mostrado na figura oscila numa frequência de 2,9 kHz, o que está mais próximo da frequência ideal calculada de 2,76 kHz e ele consegue oscilar com um ganho de 8,33 o que está também bem próximo do valor calculado 8. Os buffers ou estágios amplificadores/isoladores evitam que as seções RC carreguem umas as outras e com isso o oscilador pode funcionar bem mais próximo dos valores de ganho e frequência calculados. O ganho, fixado pelo resistor Rc, carrega a terceira seção RC e se um quarto amplificador operacional, numa configuração com 4 deles, bufferizar esta seção, a performance se torna ideal. Sinais senoidais com baixa distorção podem ser obtidos da saída de cada amplificador, mas o melhor sinal estará na última seção RC. Este é um nodo de alta impedância, o que significa que o circuito excitado deve ter uma alta impedância para evitar carga e também um deslocamento da freqüência causado por eventuais variações dessa carga.
74 -
Oscilador em Quadratura
O oscilador de quadratura é um outro tipo de oscilador de deslocamento de fase, onde cada uma das três seções é configurada para proporcionar um deslocamento de fase de 90 graus. As saídas são rotuladas se seno e cosseno porque estão com uma defasagem de 90 graus, conforme mostra a figura . O ganho desta configuração é calculado pela fórmula seguinte:
Quando R1C1 = R2C2 = R3C3 a equação pode ser reduzida para a seguinte forma:
Quando = 1/RC a equação fica reduzida à: 1-180 graus, o que quer dizer que a oscilação ocorre quando = 1/RC. O circuito usado como teste oscilou em 1,65 kHz, um valor um pouco diferente dos 1,59 kHz calculados, e a discrepância foi atribuída às variações de valores dos componentes.
