8 _Osciladores (1)

Prévia do material em texto

8. Osciladores
8.1 . Temporizador 555
Disciplina: Eletrônica Analógica II
Profª. Jamile Alves
UNIVERSIDADE FEDERAL DE RORAIMA –UFRR
CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
8. Osciladores
Objetivos:
• Discutir o CI temporizador 555, seus modos de operação e 
como ele é usado como oscilador.
Profª. Jamile Alves
8.1 . Teoria da Oscilação senoidal
• Usar um Amplificador com realimentação positiva.
• Sinal grande o suficiente e na fase certa
• Sinal de saída mesmo sem sinal externo na entrada
Ganho de malha e fase
• Inicialmente a fonte CA aciona a entrada o amplificador, vout = Av(vin).
• vout aciona um circuito de realimentação (ressonante).
• B é a fração de realimentação.
• A tensão que retorna em x é vf = AvB(vin).
• Com mesmo deslocamento de fase nos dois circuitos (0o), vf está em fase
com vin.
Profª. Jamile Alves
8.1 . Teoria da Oscilação senoidal
Ganho de malha e fase
• Removemos a fonte CA e ligamos os pontos x e y.
• AvB(vin) aciona a entrada do amplificador.
AvB 1 → o sinal de saída só aumenta.
AvB = 1 → AvB(vin) = vin → onda senoidal estável.
• Ao energizar o circuito, AvB > 1, a tensão de saída
vai aumentando até que AvB diminui pra 1.
Profª. Jamile Alves
8.1 . Teoria da Oscilação senoidal
A tensão de inicialização é o ruído térmico
• Em temperatura ambiente: movimento aleatório de
elétrons livres → tensão de ruído no resistor.
• Tensões com frequências acima de 1000GHz
• No sistema, o ruído amplificado aparece na saída.
• Este ruído amplificado aciona o circuito de realimentação ressonante.
• Na freq. de ressonância: ganho maior que 1 e deslocamento de fase da malha
em 0o.
• As oscilações se mantém apenas na freq. de ressonância.
Profª. Jamile Alves
8.1 . Teoria da Oscilação senoidal
Av B diminui para a unidade
• Reduzindo o ganho Av (limitação devido à saturação)
• Reduzindo a fração de realimentação B.
• À medida que o sinal aumenta, ocorre a limitação por um dos dois meios.
• AvB diminui até chegar a 1 (diminuindo
Av ou B).
Profª. Jamile Alves
8.2 . Oscilador em ponte de Wien
• Frequências baixas e médias, 5 Hz a 1 MHz.
• Usado em geradores de áudio comerciais (ou outras aplicações de baixa
frequência).
• Circuito de atraso - a tensão de saída está atrasada em relação à tensão de
entrada.
• Circuito de avanço - a tensão de saída está adiantada em relação à tensão de
entrada.
• Um oscilador senoidal usa circuitos de deslocamento de fase para produzir
oscilações numa frequência.
Profª. Jamile Alves
8.2 . Oscilador em ponte de Wien
Circuito de atraso: Circuito de avanço:
Profª. Jamile Alves
8.2 . Oscilador em ponte de Wien
Circuitos de avanço-atraso
• Lead-lag circuit
• Circuito de realimentação ressonante
• Na frequência de ressonância fr :
• A saída é máxima;
• A fração de realimentação B chega até 1/3;
• O deslocamento é de 0°.
Profª. Jamile Alves
8.2 . Oscilador em ponte de Wien
Profª. Jamile Alves
8.2 . Oscilador em ponte de Wien
Profª. Jamile Alves
8.3. Temporizador 555
• NE555, LM555, CA555, MC555
• CI temporizador
• Compõe circuitos que podem opera nos modos:
Monoestável (um estado estável) – gera atrasos de tempo precisos
(microssegundos a horas).
Astável (nenhum estado estável) – gera ondas retangulares com ciclo
de trabalho variável.
Profª. Jamile Alves
8.3. Temporizador 555
Operação Monoestável
• Inicialmente tem uma tensão de saída baixa
• O 555 recebe um disparo (trigger) no ponto A
• A saída comuta para nível alto e permanece durante o atraso de tempo W
• Depois comuta para nível baixo, se mantém neste nível até o próximo pulso
de disparo.
Profª. Jamile Alves
8.3. Temporizador 555
Operação Monoestável
• Multivibrador: circuito de dois estados (ele tem zero, um ou dois estados
estáveis).
• 555 no modo monoestável – multivibrador monoestável (um estado estável)
ou multivibrador de único pulso.
Se mantém em estado baixo – Estável
Recebe um disparo e muda temporariamente para estado alto – Instável
Largura do pulso – controlada por resistor e capacitor externo
• Alguns pinos do 555:
Profª. Jamile Alves
8.3. Temporizador 555
Operação Astável
• 555 operando como um multivibrador astável.
• Não apresenta estados estáveis (não se mantém em um dos estados).
• O sistema oscila e produz uma saída retangular.
• Não é necessária uma entrada de disparo – é denominado multivibrador de
operação livre.
Profª. Jamile Alves
8.3. Temporizador 555
Diagrama em bloco funcional – Temporizador 555
• Muitos componentes: diodos, espelhos de
corrente e transistores.
• Diagrama funcional do temporizador 555:
• Divisor de tensão
• Dois comparadores
• Flip-flop RS
• Transistor npn.
• Pino 6 - Comparador superior – ponto de
Comutação em UTP = 2Vcc/3. Limiar
(threshold).
• Pino 2 - Comparador inferior – ponto de
Comutação em LTP = Vcc/3. Disparo (trigger).
Usada para operação monoestável. Para 555 
inativo, tensão de disparo em nível alto.
Profª. Jamile Alves
8.3. Temporizador 555
Diagrama em bloco funcional – Temporizador 555
• Pino 4 – resetar a tensão de saída pra zero.
(é desativado quando conectado em +Vcc).
• Pino 5 - controlar a frequência de saída
quando o temporizador 555 é usado no modo
astável (é desativado quando é conectado 
a um capacitor de desvio para GND).
Profª. Jamile Alves
8.3. Temporizador 555
Flip-flop RS
• flip-flop RS - circuito com dois estados estáveis.
• Um dos transistores está saturado e o outro em corte.
• Transistor da direita saturado - tensão de coletor próxima de zero.
• Não há corrente de base no transistor da esquerda – ele está em corte – e a tensão
de coletor é nível alto.
• A corrente de base mantém o transistor da direita saturado.
Profª. Jamile Alves
• Transistor da esquerda em corte – tensão de
coletor em nível alto.
• Produz corrente de base para o transistor da
direita.
• Estados da saída controlados entradas S e R.
• S em alto: transistor à esquerda satura, Q em
nível alto e Ǭ em nível baixo.
• R em alto: transistor à direita satura, Q em
nível baixo e Ǭ em nível alto.
8.3. Temporizador 555
Operação monoestável
• R e C externos: tensão no capacitor como
tensão de limiar (pino 6).
• Disparo no pino 2: saída retangular no pino 3.
• Q inicia em alto – transistor saturado – tensão
do capacitor nula;
UTP = 2VCC/3 e LTP = VCC/3.
• Disparo em UTP 2VCC/3,
flip-flop setado (S em alto e Q em alto).
• Pino 7 em GND e capacitor se descarrega
na constante de tempo R2C.
• Quando disparo >R2: D ≈ 100%
Profª. Jamile Alves
1. MALVINO, Albert; BATES, David J.; Eletrônica.
McGraw Hill. 8 a Ed. 20 16 . Volume 2.
Profª. Jamile Alves
Referências Bibliográficas