ATENÇÃO: A partir da amostra da aula, terá uma idéia de onde o treinamento de eletroeletrônica poderá lhe levar.

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1 ATENÇÃO: O material a seguir é parte de uma das aulas da apostila de MÓDULO 3 que por sua vez, faz parte do CURSO de ELETRO ANALÓGICA -DIGITAL que vai do MÓDULO 1 ao 4. A partir da amostra da aula, terá uma idéia de onde o treinamento de eletroeletrônica poderá lhe levar. Você poderá adquirir o arquivo digital da apostila completa (16 aulas), ou ainda na forma impressa que será enviada por por correio. Entre na nova loja virtual CTA Eletrônica e veja como: Além de ter a apostila e estuda-la, torne-se aluno e assim poderá tirar dúvidas de cada uma das questões dos blocos atrelados a cada uma das aulas da apostila, receber as respostas por , fazer parte do ranking de módulos e após a conclusão do módulo com prova final, participar do ranking geral e poder ser chamado por empresas do ramo de eletroeletrônica. Saiba mais como se tornar um aluno acessando nossa página de cursos:

2 AULA 8 VCO E MULTIVIBRADORES - II Oscilador Controlador Tensão / modulador FM digital Circuitos práticos com circuitos integrados (VCO) Multivibradores monoestáveis com circuitos práticos Multivibradores biestáveis (RS e tipo T). Schmitt Trigger - disparador Schmitt (circuitos práticos) OSCILADOR VCO variáveis, cujas resistências dependerão da tensão de controle, como mostra a figura 2. uando a tensão de controle subir a tensão das O oscilador VCO (Voltage-controlled oscillator), é bases de T3 e T4 também irão subir, despolarizando um Oscilador Controlado por Tensão, sendo muito os transistores, fazendo com que eles conduzam utilizado nos aparelhos modernos, pois a partir de menos corrente entre emissor-coletor, que é um nível de tensão podemos controlar sua equivalente a dizer que as resistências (T3 e T4) da frequência, sem ser necessário atuar em trimpot s figura 2, ficarão maiores; quando a tensão de de ajuste. A partir dos VCO s, foi possível controle diminuir os transistores serão mais automatizarmos os aparelhos que dependem de polarizados aumentando a corrente emissor-coletor osciladores deste tipo como eletrodomésticos, que que será equivalente a dizer que as resistências deixam de ter vários botões de ajuste (vertical, diminuíram. horizontal, etc.), pois o controle das frequências, figura 2 passou a ser feita por nível de tensão através de realimentações negativas, como já visto em fontes e amplificadores. Um VCO bem simples, pode ser construído à partir de um multivibrador astável, que já foi mencionado anteriormente e que também pode funcionar como oscilador. Na figura 1, temos um astável modificado T1 +5V par se tornar um VCO. Nela podemos ver que foi FREÜÊNCIA VARIÁVEL DE ACORDO COM A introduzido no lugar dos resistores R1 e R2, dois P1 TENSÃO DE CONTROLE TENSÃO DE CONTROLE transistores PNP, T3 e T4, sendo suas funções as DA FREÜÊNCIA mesmas dos resistores R1 e R2, ou seja, carregar e através de uma corrente da fonte (+5V) Variando os valores das resistências, o tempo de para os capacitores. carga e descarga de irá variar, já que o tempo de figura 1 carga do capacitor é proporcional ao valor do produto de R por C (RxC). Então variando o tempo de carga de, estaremos variando o tempo que T1 fica cortado e o mesmo para e. O tempo que T1 e permanecem saturados irá determinar o período da forma de onda da saída e assim sua frequência (f = 1/T); com isso teremos neste circuito a saída com uma onda de frequência variável T1 +5V controlada pela tensão. Existem muitas maneiras diferentes de construirmos um VCO, inclusive utilizando tanques P1 ressonantes a partir de indutores e capacitores ou ainda diodos varicap, no decorrer dos módulos Neste circuito, o potenciômetro P1 está seguintes apresentaremos outros circuitos VCO e simbolizando a tensão de controle do oscilador que suas utilidades práticas em aparelhos. irá determinar sua frequência; nos aparelhos atuais Outro oscilador controlado por tensão muito usado essa tensão geralmente é comandada pela é o VXO, que é um oscilador a cristal controlado por r e a l i m e n t a ç ã o n e g a t i v a o u p e l o tensão. Este oscilador utiliza um cristal como base MICROPROCESSADOR. de frequência e a tensão de controle faz essa Para melhor entender este circuito podemos frequência ser alterada levemente para mais ou substituir os transistores T3 e T4 por dois resistores menos de acordo com o nivel de tensão. Esses AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO 79

3 osciladores na realidade não são osciladores de Os multivibradores astáveis podem se tornar frequência variável, pois devem trabalhar numa VCO s com algumas modificações, sendo que à frequência bem determinada, que é a frequência de partir deste, podemos construir um modulador de ressonância do cristal utilizado, mas a principal FM digital bem simples, como mostra a figura 3. função da tensão de controle é ajustar a fase de Nesta figura temos praticamente o mesmo VCO da oscilação, para que ela seja sincronizada com figura 1, trocando apenas a tensão de controle por outros sinais de áudio, controle ou vídeo, que serão um sinal de áudio. uando o sinal de áudio está no vistos com mais detalhes nos próximos módulos. semi-ciclo positivo, a tensão de base dos transistores T3 e T4 sobem, despolarizando os transistores, diminuindo sua corrente emissor- MODULADOR DE FM DIGITAL coletor, aumentando o tempo de carga e descarga dos capacitores e e consequentemente MODULADOR FM DIGITAL diminuindo a frequência do sinal de saída. Já, no semiciclo negativo do sinal, os transistores serão mais polarizados, diminuindo o tempo de carga e descarga dos capacitores, aumentando assim a frequência do sinal de saída. Teremos então na saída do modulador um sinal digital (apenas níveis SINAL MODULADO EM FREÜÊNCIA (FM) altos e baixos), cuja frequência dependerá da amplitude do sinal de entrada (geralmente sinal de T1 áudio), modulando este sinal em frequência (FM). Mais detalhes sobre modulação e FM veremos na ENTRADA DE SINAL DE AUDIO figura 3 aula 10 do módulo 3, quando estaremos estudando os receptores FM. CIRCUITOS PRÁTICOS COM VCO M00EL V Voltage Controlled ECL Oscilador Amplificador figura 4 Descrição O M00EL1648 é um amplificador e oscilador controlado por tensão, que requer um circuito tanque externo paralelo constituído do indutor (L) e um capacitor (C). Um diodo varicap pode ser incorporada no circuito tanque para fornecer uma tensão de entrada variável para o oscilador (VCO). Este dispositivo também pode ser usado em muitas outras aplicações que exijam um clock de frequência fixa. Podemos ver os aspectos físicos destes integrados na figura 4. O M00EL1648 É ideal para aplicações que exigem um oscilador local, sistemas que incluem equipamento de teste eletrônico e digital, telecomunicações de alta velocidade. Baseia-se na topologia do circuito do VCO M648. O processo utiliza uma avançada tecnologia bipolar, que resulta em um projeto que pode operar em grande faixa de frequência. O circuito de saída não é uma tradicional estrutura de coletor aberto, possuindo uma saída buffer, com um valor nominal de 510 ohms. Isso facilita acoplamento do sinal de saída em uma linha de transmissão. Devido a essa configuração de saída, um resistor externo de pull-down não é necessário. Esta saída destina-se a uma unidade de carga ECL (3,0 pf - veja detalhes da tecnologia ECL abaixo). Se o usuário necessitar de dissipação no sinal, um buffer ECL como o EL16 (EL11, EL14) Tipo de Linha Receptor / Driver deve ser usado. Características Frequência de operação típica de até 1100 MHz Baixo-consumo: 19 ma em 5 Vcc PECL Modo de funcionamento: VCC = 4,2 V a 5,5 V com VEE = 0 V 80 AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO

4 NECL Modo de funcionamento: VCC = 0 V com VEE transistores 2 e 3, em conjunto com saída do = -4,2 V até -5,5 V transistor1, fornecem uma saída altamente Capacidade de entrada = 6,0 pf (típico) reforçada, que produz uma onda quadrada. NOTA: O M00EL1648 não é utilizável como um A polarização para o oscilador e buffer de saída é feita cristal oscilador. Na figura 5, temos a diagramação pelos transistores 9 e 11. A fim de minimizar a mais básica deste integrado. corrente, o saída do circuito é realizado como um buffer seguidor de emissor com um resistor para figura 5 massa incorporado no próprio circuito. figura 7 A Figura 6, ilustra o circuito esquemático simplificado para a M00EL1648. O oscilador incorpora uma realimentação positiva pelo acoplamento da base do transistor 6 ao coletor de 7. Um controle automático de ganho (AGC) foi incorporado para limitar a corrente através do par de emissores acoplados (7 e 6) e permitir a melhor resposta de frequência do oscilador. A fim de manter o fator de qualidade () sobre o oscilador, e fornecer alta pureza espectral na saída, o transistor 4 é usado para transferir o sinal do oscilador para o par diferencial de saída 2 e 3.. Os figura 6 TECNOLOGIA ECL: Emissor Coupling Logic, ou ECL, é uma família lógica que atinge alta velocidade usando um overdrive BJT (Transistor Bipolar) amplificador diferencial com um termo de entrada única, cujo emissor atual é limitada, para evitar a lentidão região de saturação de operação do transistor. Em ECL, os transistores nunca estão em saturação, sendo que a tensão de entrada e saída / ter um balanço pequeno (0,8 V). A impedância de entrada é alta, e a resistência de saída é baixa; como resultado, os transistores podem alterar estados de forma rápida, atrasos são baixos entre as portas, e o fanout (dissipação) possui alta capacidade. Além disso, as saídas complementares diminuem o tempo de propagação do circuito inteiro, economizando conversores adicionais. A grande desvantagem do ECL é que o circuito de corrente contínua de saída requer muita energia (corrente). M4046B em 90º. A frequência central entre PCAin e PCBin Phase Locked Loop (Elo travado em fase) sinais (ambos em 50% ciclo de trabalho). O O M4046B, cuja diagramação básica pode ser vista comparador de fase 2 (com ponta de sensoriamento na figura 10, contém dois comparadores de fase (mais lógica) fornece sinais de erro digitais, Pout e LD, e detalhes na aula 13), um oscilador controlado por mantém um 0 deslocamento de fase entre sinais e tensão (VCO), uma saída com seguidor de emissor, e PCAin PCBin. O VCO linear produz um sinal de saída diodo zener. Os comparadores tem duas entradas de VCOout cuja frequência é determinada pela tensão de sinal comum (PCAin PCBin). Entrada PCAin pode ser entrada e VCOin, capacitor e resistores ligados aos usada diretamente acoplada à grande variação de pinos A, b, R1 e R2. O seguidor de emissor tensão ou sinais indiretamente associados (com um SFout, saída com um resistor externo é utilizado capacitor série) de pequena tensão. O comparador de quando o sinal VCOin é necessário, mas não tem fase 1 (uma porta OR exclusivo) fornece um sinal corrente suficiente. O inibidor Inh de entrada, digital de erro Pout, e mantém a mudança de fase quando em nível alto, desativa o VCO e seguidor de AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO 81

5 figura 8a figura 8 emissor minimizando o consumo de energia em standby (modo de desligado). O diodo zener, pode ser usado para auxiliar na regulação de alguma tensão secundária. As aplicações incluem a modulação FM e FSK* e demodulação, síntese e multiplicação de frequência, discriminação de frequência, decodificação de tom, sincronização de dados e condicionamento, tensão para frequência de conversão e controle de velocidade de motor. Os aspectos físicos do integrado podem ser vistos na figura 8, e alguns parâmetros máximos na figura 8a. Na figura 9, podemos ver as interligações externas que fecham a malha de controle do circuito VCO, com o circuito comparador de fase e o filtro LPF. * FSK (Frequency-shift keying) - chaveamento por deslocamento de frequência. Funciona como uma modulação de FM, mas somente com dois níveis de deslocamento: High ou Low. figura 9 figura 10 BLOCK DIAGRAM M4046B figura 10a PIN ASSIGNMENT PCA in 14 PCB in VCO in V DD = PIN 16 V SS = PIN 8 INH SELF BIAS CIRCUIT V SS PHASE COMPARATOR 1 PHASE COMPARATOR 2 VOLTAGE CONTROLLED OSCILLATOR (VCO) SOURCE FOLLOWER 2 P out 13 out 1 LD 4 VCO out 11 R1 12 R2 6 A 7 B 10 SF out 15 ZENER LD P out PCB in VCO out INH A B V SS V DD ZENER PCA in P out R2 R1 SF out VCO in 82 AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO