Relatório Osciladores

1Circuitos osciladores ativos

IFPB - INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DA PARAÍBACURSO SUPERIOR EM ENGENHARIA ELÉTRICA

DISCIPLINA: PRINCIPIOS DE TELECOMUNICAÇÕESPROFESSOR DR. JEFFERSON COSTA E SILVA

RELATÓRIO 02Circuitos Osciladores

João Pessoa – PB

2012


INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO CIÊNCIA E TECNOLOGIA DA PARAÍBACURSO SUPERIOR EM ENGENHARIA ELÉTRICA

DISCIPLINA: PRINCIPIOS DE TELECOMUNICAÇÕESPROFESSOR DR. JEFFERSON COSTA E SILVA

ALUNOS: RAFAEL OLIVEIRA CARVALHO, TIAGO AUGUSTO TEXEIRA, FRANK BRUNNO GOUVEIA

RELATÓRIO 01

João Pessoa – PB

Relatório apresentado ao Professor Jefferson da Costa e Silva, referente ao estudo de circuitos osciladores, da disciplina Principio de Telecomunicações, do curso superior em Engenharia Elétrica do IFPB.


SUMÁRIO

1 Introdução 4

2 Objetivo 5

3 Material Utilizado 6

4 Métodos 7

4.1 Filtros Ativos e Amplificadores Operacionais 7

4.2 Passa-faixa 8

4.3 Rejeita-faixa 9

5 Procedimento experimentais 10

6 Conclusão 20

Bibliografia 21


1 INTRODUÇÃO

Num sistema eletrônico, de um modo geral, é necessário dispor de um oscilador

ou de um gerador de onda. A existência de uma fonte de oscilações é essencial em

qualquer instrumento de medida de acontecimentos cíclicos, em qualquer instrumento

que inicialize medidas ou processos e em qualquer instrumento que envolva fenômenos

periódicos. Por exemplo, osciladores ou geradores de ondas são usados em multímetros

digitais, osciloscópios, rádios, computadores e quase todos os periféricos de

computadores. Não é um exagero afirmar que um circuito oscilador, de qualquer tipo, é

um ingrediente tão fundamental quanto uma fonte de alimentação.

As características requeridas a cada oscilador dependem do tipo de aplicação. Se

esse oscilador é usado como fonte de pulsos regularmente espaçados, por exemplo

como clock para um circuito digital, então o fator mais importante é uma rápida

transição de um nível para outro (slew rate). Se esse oscilador é utilizado para gerar a

base de tempo de um frequencímetro, então é importante que tenha uma boa

estabilidade e precisão. A capacidade de ajuste da frequência de oscilação é, também,

fundamental num oscilador local de um dispositivo transmissor ou receptor de dados. A

capacidade de gerar formas de ondas precisas é essencial na construção de um

amplificador horizontal de um osciloscópio. O controle de amplitude, estabilidade da

frequência de oscilação e uma baixa distorção são, também, parâmetros importantes nos

geradores de ondas. Os geradores de ondas dividem-se em duas categorias: osciladores

sintonizados (tuned oscillators) e osciladores de relaxação (relaxation oscillators).

Osciladores sintonizados usam os conceitos da teoria dos sistemas. É criado um

par de polos complexos conjugados exatamente colocados no eixo imaginário do plano

complexo para garantir a instabilidade do circuito e a consequente oscilação.

Osciladores de relaxação utilizam dispositivos biestáveis tais como:

interruptores, Schmitt triggers, portas lógicas e flip-flops que repetidamente carregam

e descarregam um condensador. Ondas triangulares, ondas tipo dente de serra,

quadradas e pulsos são obtidos facilmente com este tipo de osciladores.

O objetivo deste trabalho é proceder ao estudo das condições de oscilação de

circuitos ativos RC e ainda pincelar sobre as características principais dos

amplificadores operacionais utilizados.

Para se obter um oscilador com base em um amplificador operacional temos

duas possibilidades: usar um circuito de relaxação, ou ainda fazer uma realimentação

positiva através de uma rede que determine a frequência como já foi dito mais acima. Se


bem que as frequências máximas que os amplificadores operacionais podem gerar

quando usados como osciladores sejam da ordem de poucos mega-hertz, com os tipos

comuns, eles consistem em excelentes soluções quando sinais nessa faixa devam ser

gerados. Os circuito oscilador mostrado a seguir são obtidos com base em

amplificadores operacionais de uso geral, como o LM741, da linha TL com transistores

de efeito de campo.

No entanto, nada impede que modificações sejam realizadas no sentido de se

utilizar as mesmas configurações com outros operacionais, inclusive com tipos que

operam com tensões mais baixas, ou que possam alcançar frequências mais altas.

Vale resalvar, que na maioria dos casos, a alimentação desses osciladores deve

ser feita com uma fonte simétrica.


2 OBJETIVO

Através da análise experimental tem-se por objetivo conhecer os princípios de

funcionamento dos circuitos osciladores construídos com componentes ativos.

Assim, espera-se aprender os conceitos fundamentais sobre circuitos osciladores.


3 MATERIAL UTILIZADO

A Tabela 1 descreve o material utilizado na montagem do circuito oscilador

utilizando o amplificador operacional 741.

Tabela 1 - Materiais utilizados

Item Quantidade Especificação1 1 Osciloscópio2 1 Protoboard3 1 Fonte de alimentação4 2 Capacitor 47 nF5 2 Resistor de 10kΩ6 1 Potenciômetro de 10kΩ7 1 Amplificador operacional LM7418 1 Resistor 270 Ω9 1 Resistor 160 Ω


4 METODOS

Os amplificadores operacionais são tijolos básicos de muitos projetos, servindo

para uma infinidade de funções, como amplificação de sinais, realização de operações

matemáticas e lógicas, filtros, e obviamente osciladores.


5 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS

Na primeira etapa da prática de laboratório nº 2, foi montado um circuito

oscilador (Figura 1). Para isso, utilizou-se um amplificador operacional LM741 com um

encapsulamento plástico de oito pinos (Figura 2), dois capacitores de 47nF, dois

resistores de 10KΩ e um potenciômetro de 10KΩ

Figura 1 – Oscilador em ponte de Wien

Figura 2 – Amplificador Operacional

Primeiramente, energizou-se o circuito oscilador e o amplificador operacional

com 10V e -10V nos pinos 7 e 4 respectivamente do CI LM741. Ajustou-se o

potenciômetro até obter um sinal de saída o mais próximo possível de um sinal senoidal.

(Figura 3).


Figura 3 – Sinal Senoidal (Primeira etapa)

Encontrou-se o sinal senoidal e mediu-se a frequência de oscilação e Tensão

(Vpp). Comparando os valores da Tabela 2 com os valores calculados obtidos pelas

Equações 1 e 2.

Tabela 2 – Valores medidos (Primeira Etapa)

Frequência de Oscilação Tensão (Vpp)

342Hz 17,4V

Fosc= 1

2 π∗√R 1∗R 2∗C 1∗C 2

Fosc= 12 π∗√10 K∗10 K∗47 n∗47 n

Fosc=338,63 Hz

E (% )= Fmed−FteoFteo

E (% )=342−338,63338,63

E (% )=342−338,63338,63

E (% )=0,99 %

(1)

(1.2)

(1.3)

(2)

(2.1)

(2.2)

(2.3)

Na segunda etapa da prática de laboratório nº 2, foi montado circuito oscilador

(Figura 1). Para isso, utilizou-se um amplificador operacional LM741 com um


encapsulamento plástico de oito pinos (Figura 2), dois capacitores de 47nF, dois

resistores de 160Ω e 270Ω e um potenciômetro de 10KΩ.

Encontrou-se o sinal senoidal (Figura 4) e mediu-se a frequência de oscilação e

Tensão (Vpp). Comparando os valores da Tabela 2 com os valores calculados obtidos

pelas Equações 3 e 4.

Figura 4 – Sinal Senoidal (Segunda etapa)

Tabela 3 – Valores medidos (Segunda etapa)

Frequência de Oscilação Tensão (Vpp)

15,4KHz 15,4V

Fosc= 1

2 π∗√160∗270∗47 n∗47 n

Fosc=16,29 KHz

E (% )=15,4 K−16,29 K16,29 K

|E (% )|=5,46 %

(3)

(3.1)

(4)

(4.1)


6 CONCLUSÃO

Osciladores são amplificadores que geram um sinal de saída sem a necessidade

de um sinal de entrada. São compostos por elementos configurados para ganhos

elevados e largura de banda pequena. As condições de realimentação são: realimentação

positiva (deve voltar em fase com o sinal de entrada) e o ganho de voltagem global do

circuito deve ser maior do que 1 (o ganho do amplificador deve ser suficiente para

superar as perdas associadas com qualquer rede de realimentação seletiva em relação à

frequência) (KATO, 2011).


BIBLIOGRÁFIA

Circuitos Osciladores. Universidade do Minho, Departamento de Eletrônica Industrial,

laboratórios Integrados II; Disponível < http://li2.dei.uminho.pt/guias/TP1.pdf >;

Acessado dia 12/12/2012.

KATO, E. R. R. Osciladores. UFSCar; Disponível em

<http://www2.dc.ufscar.br/~kato/Download/osciladores.pdf. Acessado dia 12/12/2012.

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