osciladores

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2 - OSCILADORES ASTÁVEIS

Os circuitos digitais trabalham sincronizados, em sua maioria, por sinais retangulares que precisam ser produzidos por algum tipo de oscilador. O oscilador, que produz o sinal de “ CLOCK” ou “relógio” deve ter características especiais e para isso podem ser usadas diversas configurações.

Uma das configurações mais interessantes é justamente aquela que parte de umcircuito bastante semelhante aos flip-flops.

Este circuito recebe o nome de oscilador astável e se caracteriza por não ter dois, nem um estado estável. Este circuito muda constantemente de estado, numa velocidade que depende dos valores dos componentes usados e que, portanto gera um sinal retangular.

2.1 - ASTÁVEIS COM FUNÇÕES LÓGICAS

a) Astável usando inversores

Um primeiro tipo deoscilador RC ou astável pode ser elaborado com base em dois inversores, utilizando a configuração mostrada na figura abaixo.
Neste circuito, R e C determinam a frequência de operação. Resumimos o princípio de funcionamento da seguinte forma: quando o inversor F- 2 está com a saída no nível alto, a saída de F-1 estará no nível baixo, o que faz com que o capacitor carregue via R. Quando a tensão em Catinge o valor que provoca a comutação de F-2, ele troca de estado e sua saída vai ao nível baixo. Nestas condições a saída de F-1 vai ao nível alto, o capacitor é “invertido” começando sua carga, mas com polaridade oposta até que novamente tenhamos o reconhecimento do nível de comutação e um novo ciclo se inicie.
A frequência de operação deste circuito é dada com aproximação pela fórmula: 1/(2x 3,14 x R x C). 3,14 é o famoso “PI” que é constante. C deve ser expresso em farads, R em ohms para que tenhamos a frequência em hertz.

Nos circuitos integrados CMOS costuma-se agregar nas entradas diodos de proteção com a finalidade de protegê-los contra descargas estáticas. Estes diodos afetam o funcionamento dos osciladores, podendo dificultar sua operação. Uma maneira de contornar oproblema causado pela presença dos diodos consiste em modificar o circuito da figura anterior, agregando um resistor adicional da forma indicada na figura abaixo.

Este resistor Rx deve ser pelo menos 10 vezes maior que R. Valores da ordem de 1 MΩ são os mais usados na prática de modo a não afetar a frequência de operação determinada pela fórmula que vimos.

Podemos controlar a frequência destetipo de oscilador colocando um resistor variável no circuito de realimentação, verifique a figura abaixo.

Como o resistor variável é 10 vezes maior do que o resistor que está em série, a faixa de frequências obtida variará numa razão de 10 para 1. Assim, se a frequência mínima for de 100 Hz, a máxima será de 1000 Hz. Veja que não é recomendável que o resistor em série seja muito pequeno, menor que10 kΩ, dadas as características
do circuito.

Como o tempo de carga e descarga do capacitor é o mesmo, o sinal produzido é retangular com um ciclo ativo de 50%, ou seja, o tempo em que ele permanece no nível alto é o mesmo do nível baixo.

Na maioria das aplicações que envolvem o uso de circuitos digitais são necessários circuitos de clock que tenham ciclos ativos de 50%, no entanto, existemaplicações especiais em que um ciclo ativo diferente pode ser necessário.

Para modificar o ciclo ativo, o recurso mais comum consiste em ter percursos diferentes para as correntes de carga e descarga do capacitor, o que pode ser conseguido com o uso de diodos. Assim, para o circuito que tomamos como exemplo é possível modificar o ciclo ativo da maneira indicada na figura abaixo.


Ocapacitor vai carregar-se via R1 e descarregar via D2, o que significa tempos diferentes para a saída no nível alto e baixo. Estes tempos dependem dos capacitores e são dados pelas fórmulas junto ao diagrama.

Para um ajuste do ciclo ativo podemos agregar um potenciômetro ou trimpot ao circuito que vai determinar os percursos para as correntes de carga e descarga do capacitor.

A posição do cursor...
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