O Oscilador de Relação
Por: Ramon Melo • 21/11/2017 • Relatório de pesquisa • 2.012 Palavras (9 Páginas) • 179 Visualizações
Centro de Educação Superior de Brasília [pic 1]
Centro Universitário Instituto de Educação Superior de Brasília
Curso: 2080 – Engenharia Elétrica Turma: ENGN5A
Professor: João Matos Pinheiro Filho Data: 12/05/2017
Disciplina: Eletrônica Básica
Oscilador de Relaxação
Integrantes do Grupo 4:
Nome: Erik Warkentin Matrícula: 1512082016
Nome: Kevin Santana Matrícula: 1322082007
Nome: Pedro Almeida Matrícula: 1422082073
Nome: Ramon de Melo Matrícula: 1512082023
Nome: Rodrigo Guimarães Matrícula: 1512082092
Objetivos Pretendidos
Pretende-se, ao longo do relatório, exibir o funcionamento de um oscilador de relaxação. Discutindo os elementos básicos de sua formação, forma de saída de onda, equações de formação, aplicação e ligação com mundo real. Serão apresentadas também cinco questões com resolução ligadas ao tema discutido.
Sumário
Conceitos Básicos 5
Funcionamento 6
Gerador de Onda Quadrada 8
Gerador de Onda Triangular 9
Gerador de Onda Dente de Serra 10
Aplicação 11
Conclusão 13
Questões Propostas 14
Conceitos Básicos
No universo que são as aplicações de amplificadores operacionais, os osciladores de relaxação surgem na necessidade da geração de um sinal, não linear ou senoidal, quando o único sinal disponível é contínuo da própria alimentação. Entende-se, então por osciladores, amplificadores operacionais que geram um sinal de saída sem a necessidade de um sinal de entrada.
Podem, ainda, serem construídos com transistores de unijunção, transistores NPN ou PNP e amplificadores operacionais, a discussão aqui será focada nos osciladores de relaxação construídos a partir de amplificadores operacionais.
Os osciladores de relaxação são classificados da seguinte maneira:
- Multivibradores astáveis,
- Geradores de onda triangulares,
- Geradores de onda dente de serra,
Funcionamento
O oscilador de relaxação é um circuito em que a frequência é controlada pela carga e descarga de um capacitor através de um resistor, seu funcionamento será descrito abaixo:[pic 2]
Figura 1: Elementos básicos que compõe um oscilador de relaxação. (CI 741)
As funções dos componentes do circuito da Figura 1 são:
• R1 e R2 – Fornecer a tensão de referência para a entrada não-inversora do amplificador operacional;
• R - Limitar a tensão de carga no capacitor em um determinado tempo, proveniente
da saída do circuito;
• C - Levar à entrada inversora a tensão, positiva ou negativa, necessária para sempre alterar a saída do amplificador operacional.
Esta operação é simples: o capacitor C é carregado (ou descarregado) pela resistência R colocada entre a entrada inversora e a saída do operacional. Quando o potencial da entrada inversora (do capacitor, exponencial) atinge o valor do potencial da entrada não inversora (o qual é uma fração da tensão de saída do operacional) o sinal na saída é invertido e inicia-se um novo ciclo de descarga (ou carga) do capacitor. Este conceito de memória do estado anterior é conhecido como Schmidt trigger.
A tensão na entrada inversora varia exponencialmente enquanto a entrada não inversora apresenta um limite fixo de valor de saída, em função de R1 e R2. O operacional nesta montagem está operando sempre saturado, sem realimentação.[pic 3]
Figura 2: Forma de onda do oscilador de relaxação.
Gerador de Onda Quadrada
É um gerador de onda retangular, é utilizado para produzir pulsos na saída a partir de um sinal contínuo, utilizado na alimentação. Este tipo de circuito é muito comum em circuitos digitais, onde são usados como clock.
O período é definido como:[pic 4]
Trocando o resistor R por um potenciômetro é possível variar a frequência e, utilizando diodos Zener pode-se definir amplitudes diferentes de saturação.
A dedução da fóruma é apresentada abaixo:
[pic 5]
[pic 6]
[pic 7]
Gerador de Onda Triangular
Quando um sinal constante positivo é aplicado em um capacitor ele produz uma rampa linear descendente, se o sinal for constante e negativo a rampa será ascendente. Essa inversão ocorre devido ao circuito integrador inversor que é colocado na saída de um gerador de onda quadrada.
Figura 3: Circuito gerador de onda triangular.[pic 8]
A freqüência de oscilação (sinal triangular) de saída depende da oscilação de entrada (sinal retangular), ou seja, a freqüência é a mesma. A amplitude (pico a pico) do sinal de saída pode ser calculada por:
[pic 9]
A amplitude da onda triangular da saída é dada pela relação:
[pic 10]
Gerador de Onda Dente de Serra
Os sinais dente de serra são usados como base de tempo na geração de sinais, onde as rampas ascendentes demonstram a velocidade com que a tensão elétrica aumenta em função do tempo, obviamente há um limite estabelecido pela saturação do circuito, neste momento deverá haver um retorno brusco a fim de que o ciclo recomece. Os sinais dente de serra têm aplicação decisiva nos circuitos de varredura de osciloscópios e TVs.
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