Exp09AmpOpOscilador555

Prévia do material em texto

Experiência 09 – Oscilador Astável com 555 
 
Objetivo 
➢ Verificar o funcionamento do circuito Oscilador Astável com 555; 
 
Fundamentação Teórica (Pré-Lab) 
Um Oscilador com 555 (temporizador 555) funciona como um Oscilador de Relaxação, 
que combina dois comparadores com um flip-flop RS, um transistor, resistores e 
capacitores como mostra a figura 1. Esta pastilha pode ser usada como um 
Multivibrador Astável, Multivibrador Monoestável, Oscilador Controlado por Tensão, 
Gerador de Rampa etc. 
Nessa experiência montaremos um Oscilador Astável com 555 (figura 2) é um circuito 
que gera um sinal de saída sem sinal de entrada, como o Oscilador de Relaxação. Da 
mesma forma fornece uma onda quadrada (retangular), e sua largura do pulso e 
freqüência são determinadas por dois resistores e um capacitor. 
 
Figura 1 – Circuito Astável com 555 (estrutura interna) 
 
 
A figura 2 mostra um timer 555 na configuração astável do circuito anterior, como 
geralmente aparece num diagrama. Observe o pino 4 (desativar) que está conectado à 
tensão de alimentação e que o pino 5 (controle) está desviando para terra através do 
capacitor de 100nF. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2 – Circuito Astável com 555 
 
Quando a saída Q desse Oscilador (figura 1) é baixa, o transistor está em corte e o 
capacitor está carregando através dos resistores RA e RB. Por isso, a constante de 
tempo de carga é (RA + RB).C. À medida que o capacitor se carrega, a tensão de limiar 
(pino 6) aumenta. Eventualmente, a tensão de limiar ultrapassa +2VCC/3; então o 
comparador superior tem uma saída alta, e isto ativa o flip-flop. Com a saída Q em 
alta, o transistor satura e aterra o pino 7. Agora o capacitor descarrega através de 
RB. Portanto a constante de tempo de descarga é RBC. Quando a tensão do capacitor 
cai ligeiramente abaixo de +VCC/3, o comparador inferior tem uma saída alta, e isto 
desativa o flip-flop. 
A figura 3 mostra a carga e descarga do capacitor e a forma de onda assimétrica de 
saída, com a constante de tempo de carga maior do que a constante de tempo 
descarga. 
 
Figura 3 – Formas de onda do capacitor e da saída 
 
Cálculo prático – Ciclo de trabalho 
D = W 
 T 
 
 
Cálculos teóricos – Frequência f e Ciclo de Trabalho D 
f = 1,44 . D = RA + RB . 
 (RA + 2RB).C RA + 2RB 
 
Questionário (Pré-lab) 
a) Quais os componentes do circuito interno de Timer 555? 
b) Para que servem os pinos 4 e 5 de Timer 555? 
c) Por que Temporizador 555 é melhor que o Oscilador de Relaxação? Faça uma pesquisa 
teórica. 
 
Materiais e Equipamentos 
01 - Fonte de Tensão DC ajustável; 
01 - Osciloscópio; 
01 – Multímetro; 
02 – Cabos com garra (tipo jacaré) para fonte; 
02 – Pontas de Prova de osciloscópio; 
02 – Pontas de Prova de multímetro; 
01 – Protoboard; 
01 – Temporizador NE 555; 
03 – Resistores: 2 de 10kΩ e 1 de 100kΩ; 
03 – Capacitores: 1 de 2,2nF, 2 X 100nF e 1 de 0,47μF; 
Cabinhos de conexão. 
 
Teste preliminares (Lab) 
1. Coloque a fonte de tensão DC em modo independente e ajuste para 15V (no botão de 
tensão do lado esquedo). Meça com o multímetro (escala de tensão DC maior que 15V) a 
tensão de saída. 
2. Se caso o multímetro não esteja marcando aproximadamente 15V mexa no botão de ajuste 
de corrente do lado esquedo. 
3. Verifique se o multiplicador do osciloscópio do canal 1 e 2 estão em x1, em seguida 
verifique se os divisores (botões) das pontas de prova estão em x1, e depois conecte as 
pontas do canal 1 e 2 ao gancho de calibragem para verificar se as ondas quadradas de 
ambos tem 2 Vpp. 
 
1a Parte Experimental (Lab) 
1. Meça os resistores da tabela 1 e preencha a mesma. 
Tabela 1 – Resistores 
RA RB RA ou RB 
10K(Ω) 10K(Ω) 100K(Ω) 
 
 
2. A partir dos valores medidos no ítem 1, calcule a frequência e o ciclo de trabalho 
D do circuito da “figura 02”, de acordo com a tabela 2, e anote na mesma; 
3. Monte o circuito da “figura 02” com RA = 10kΩ e RB = 100kΩ, e energize com 
+15V; 
 
 
4. Conecte o canal 1 do osciloscópio à saída (pino 3). Meça o período T e a largura de 
pulso W. Ajustando o osciloscópio de forma que um ciclo de onda de saída ocupe 
toda tela. Calcule o ciclo de trabalho D prático e anote na tabela 2. 
Tabela 2 – Frequência e fator de trabalho 
C RA RB 
Calculado Medido 
erro 
de f 
(%) 
erro 
de D 
(%) 
f(Hz) D(%) f(Hz) D(%) 
100nF 10kΩ 100kΩ 
100nF 100kΩ 10kΩ 
100nF 10kΩ 10kΩ 
2,2nF 10kΩ 10kΩ 
 
5. Repita o ítem 4 após substituir os resistores RA e RB, e capacitor C pelas outras 
combinações da tabela 2. 
6. Calcule o ciclo de trabalho D e a frequência teóricos, usando os valores medidos 
dos resistores, para cada combinação da tabela 2 e preencha a mesma; 
7. Cálcule os erros entre os valores teóricos e práticos das frequências e dos ciclos 
de trabalho e anote na tabela 2. 
8. Conecte o canal 1 do osciloscópio no capacitor (pino 6) e o canal 2 à saída (pino 3) 
do mesmo. Ajuste o osciloscópio de modo que a forma de onda de carga e descarga 
do capacitor ocupe toda tela e mostre os dois sinais simultaneamente. 
9. Meça os períodos de ambos os sinais e a tensão mínima e máxima, no modo DC do 
osciloscópio. Preencha a tabela 3 e fotografe as formas de onda obtida juntas; 
Tabela 3 – Comparação do período e tensões do sinal do capacitor 
RA RB 
T da 
saída 
T da tensão 
do capacitor 
1/3Vcc 
(calculado) 
1/3Vcc 
(medido) 
2/3Vcc 
(calculado) 
2/3Vcc 
(medido) 
10kΩ 10kΩ 5V 10V 
 
10. Compare colocando as duas fotos das formas de ondas próximas, do circuito da 
experiência anterior, Oscilador de Relaxação, com o circuito dessa experiência. 
 
Questões (Pós-lab) 
1. Da análise das frequências, ciclos de trabalho e seus erros o que podemos concluir? 
2. Com a troca de resistores o que aconteceu com as frequências e ciclos de trabalho? 
Explique por que. 
3. Analise calculando os erros e comente os dados da tabela 3. Os periodos da forma de onda 
de saída e do capacitor foram iguais? Os valores práticos de tensão ficaram próximos aos 
teóricos? Justifique. 
4. Faça uma Conclusão a partir das perguntas e respostas desse questionário, procurando 
atender todos objetivos dessa experiência e fazer suas Considerações Finais.