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Osciladores são circuitos necessários numa infinidade de aplicações práticas. Sempre que precisarmos de uma forma de onda determinada, numa certa frequência, a solução está em um oscilador, e para isso o desenvolvedor também tem uma infinidade de opções. Neste artigo, fornecemos alguns osciladores prontos que, com pequenas alterações envolvendo tanto a determinação da frequência quanto a intensidade do sinal, poderão atender às necessidades específicas. Damos também as fórmulas que permitem calcular os componentes para as frequênciasdesejadas, mantendo os demais fixos. O projetista que souber calcular e otimizar um projeto não terá dificuldades em adaptar qualquer dos osciladores que descrevemos para a aplicação que tiver em mente.

 

 

 

Oscilador com Transistor de Efeito de Campo (FET)

Na figura 1 temos um oscilador controlado a cristal que pode gerar sinais na faixa de 100 kHz a 30 MHz, com base em um FET de junção (JFET). O capacitor C1 deve ser cerâmico e o transistor admite equivalentes como o MPF102 que, no entanto, tem uma disposição de terminais diferente da indicada.

 

 

O “choque de RF” pode ser do tipo comercial ou fabricado (enrolando-se aproximadamente 100 voltas de fio 32 ou mais fino em um núcleo de FI) aproveitado de rádio transistorizado. Na figura 2 temos uma sugestão de placa de circuito impresso para implementação deste simples oscilador.

 

 

 

 

 

 

Multivibrador Astável

Uma outra configuração tradicional de oscilador usada quando se deseja um sinal retangular, é a que emprega dois transistores ligados como multivibrador astável. A configuração vista na figura 3

pode gerar sinais que vão de fração de hertz até algumas dezenas de megahertz, sem problemas, usando transistores comuns.

 

 

Junto ao diagrama temos a fórmula que permite calcular os componentes para a frequência desejada. Fazendo R2 = R3 e C1 = C2, o ciclo ativo será de 50%. Podemos usar capacitores diferentes para obter outros ciclos ativos. Os capacitores podem ter valores entre 10 nF e 100 µF, tipicamente. Os resistores R1 e R4 podem ser alterados assim como R2 e R3 em função da tensão de alimentação. O circuito opera satisfatoriamente entre 3 e 12 V. Na figura 4 temos uma sugestão de placa de circuito impresso para a montagem deste oscilador. Para os valores indicados a frequência estará em torno de 3,5 kHz, com alimentação de 6 V.

 

 



 

 

 

Oscilador RC com Dois Inversores

Uma outra solução para gerar sinais retangulares de alguns hertz até 5 Mhz aproximadamente, é a que faz uso de dois inversores CMOS conforme ilustra a figura 5.

 

 

Este oscilador RC tem sua frequência calculada de modo exato pela primeira fórmula, onde Vtr é a tensão de disparo de cada porta. Uma fórmula mais simples, que despreza esse fator, uma vez que ele é aproximadamente o mesmo para uma ampla faixa de alimentações, é dada abaixo, no próprio diagrama. O resistor Ra deve ser pelo menos 10 vezes maior que R. Valores típicos de R estão na faixa de 10 kohms a 100 kohms e o capacitor entre 100 pF e 100 nF. O sinal gerado é retangular. Qualquer função CMOS que possa ser configurada como inversor pode ser utilizada neste oscilador, como portas NOR, NAND, Inversores, etc. Na figura 6 temos uma sugestão de placa de circuito impresso para implementação deste oscilador.

 

 

 





 

 

Oscilador Integrado 4093

Talvez esta seja uma das soluções de oscilador com circuito integrado com maior quantidade de projetos já publicados nesta Revista. De fato, pela sua versatilidade, capaz de gerar sinais de 0,001 Hz a quase 10 Mhz com facilidade e apenas dois componentes externos, ela consiste na solução ideal quando se necessita de um sinal retangular. No caso, aproveitamos somente uma das quatro portas NAND do 4093, podendo as outras três portas serem usadas com outras finalidades. O circuito básico com a fórmula que permite calcular sua frequência, é dado na figura 7.

 

 

T1 é o período em que a saída permanece no nível alto, enquanto que T2 é o tempo que ela se mantém no nível baixo. Vdd é a tensão de alimentação, Vt a tensão de excursão positiva e Vn a tensão de excursão negativa. Essas duas últimas tensões dependem da alimentação, conforme tabela dada abaixo:

 

 


 

Esses são valores típicos à temperatura ambiente, podendo variar sensivelmente na prática. Assim, eles servem apenas para um cálculo aproximado da frequência. O 4093 pode oscilar até uns 7 ou 8 Mhz com alimentação de 10 V. Valores típicos de R estão na faixa de 1 kohm a 1 Mohm e para C entre 100 pF e 100 µF. Na figura 8 temos uma sugestão de placa de circuito impresso para aproveitarmos somente a primeira porta como oscilador. As demais portas podem ser empregadas em outras funções, ou ainda ligadas em paralelo como inversores para amplificação digital do sinal gerado. A corrente drenada (ou fornecida) por cada saída com alimentação de 10 V é de 2,25 mA.

 

 

 


 

 

 

Oscilador Hartley

Para gerar sinais numa faixa de frequências entre algumas dezenas de quilohertz até 30 ou 40 MHz, o oscilador Hartley mostrado na figura 9 serve perfeitamente.

 

 

Nesse circuito, é o par ressonante LC que determina a frequência de operação. Para altas frequências podemos usar tanto uma bobina com núcleo ajustável quanto um capacitor variável. Os valores de C1 são escolhidos em função da faixa de frequências a serem geradas, assim como a bobina, que deve ser enrolada em um bastão de ferrite para as frequências abaixo de 20 MHz e sem núcleo acima de 20 Mhz. Para os valores de resistores indicados no diagrama, a alimentação pode ficar entre 3 e 12 V. A fórmula junto ao diagrama permite calcular de maneira mais exata a frequência de operação. Na figura 10 temos uma sugestão de placa de circuito impresso para a montagem deste oscilador.

 

 

Observamos que, para frequências acima de 1 MHz, os capacitores devem ser cerâmicos. A tabela abaixo dá o número de espiras em um bastão de 1 cm de diâmetro x 10 cm de comprimento, assim como o valor de C1. O valor de C também é fornecido.

 

 

 

 


 

 

 

Oscilador de Duplo T

Osciladores de duplo T consistem numa solução simples para se gerar sinais senoidais de baixas frequências, até uns 10 kHz tipicamente. Esses circuitos também podem ser usados para gerar oscilações amortecidas, bastando para isso que R/2 seja substituído por um trimpot de mesmo valor. No caso de oscilações amortecidas, o estímulo para sua produção pode ser aplicado à base do transistor através de um capacitor ou um diodo. Na figura 11 temos a configuração básica de um oscilador de duplo T.

 

 

Valores típicos de R estão entre 100 k e 150 kohms e para os capacitores (C) valores entre 4,7 nF e 470 nF podem ser empregados. Observe a necessidade dos componentes do duplo T manterem as relações de valores indicadas no diagrama. A fórmula que permite calcular a frequência em função dos componentes do duplo T também é dada junto ao diagrama, de modo a facilitar o trabalho do desenvolvedor. Uma placa de circuito impresso para a montagem do oscilador é mostrada na

figura 12, caso ele seja usado isoladamente.