Capítulo. Meta deste capítulo Entender o princípio de funcionamento de osciladores controlados por tensão.

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1 1 Osciladres Capítul Cntrlads pr Tensã Meta deste capítul Entender princípi de funcinament de sciladres cntrlads pr tensã. bjetivs Entender princípi de funcinament de sciladres cntrlads pr tensã; Analisar sciladres cntrlads pr tensã; Prjetar s cmpnentes de sciladres cntrlads pr tensã; Avaliar funcinament pr simulaçã de sciladres cntrlads pr tensã; Implementar e ensaiar sciladres cntrlads pr tensã. Pré-requisits Ter estudad capítul sbre multivibradres. Cntinuidade A cntinuidade n estud de sciladres e multivibradres se dará pela revisã geral ds assunts abrdads. Prf. Clóvis Antôni Petry. Flrianóplis, març de 201.

2 Capítul 1 Osciladres cntrlads pr tensã 2 1 Intrduçã Os sciladres estudads até presente mment apresentavam frequência fixa de scilaçã e tensã de saída indeterminada u fixa. Em muitas situações é desejável que a frequência e/u tensã de saída pssam ter seus valres alterads pel usuári. A frequência pde ser alterada mdificand-se a cnstante de temp d sciladr, seja alterand valr d resistr, capacitr u indutr, cnfrme cas. Pr utr lad, em diversas aplicações, cm pr exempl em áudi, recepçã de sinais, etc., é interessante que a frequência da scilaçã seja cntrlada pr uma tensã presente n circuit. Iss tem aplicaçã em circuits de sintnia autmática, seja em rádi-receptres, televisres e utrs equipaments d gêner. Neste cas empregam-se s sciladres cntrlads pr tensã (VCO). O bjetiv deste capítul é estud de sciladres cntrlads pr tensã (VCO), utilizand-se para tal um cmpnente específic, circuit integrad. 2 Osciladr Cntrlad pr Tensã cm CI Um sciladr cntrlad pr tensã (VCO) é um circuit que ferece um sinal variável de saída (nrmalmente uma frma de nda quadrada u triangular) cuja frequência é cntrlada pr uma tensã em crrente cntínua [1]. O circuit integrad é dedicad para sciladres cntrlads pr tensã, u seja, cm pucs cmpnentes externs é pssível se bter um VCO, apresentand na saída frmas de nda quadrada e triangular. A frequência de scilaçã é determinada pr um cnjunt de resistr e capacitr, cnectads externamente. Da precisã destes cmpnentes depende a estabilidade da frequência cm a qual circuit irá scilar. Na Figura 1 mstra-se diagrama de blcs d circuit integrad. Pde-se ntar pela figura que apresenta uma fnte de crrente que prvcará a carga e descarga d capacitr. A velcidade de carga e descarga d capacitr dependerá da crrente cntrlada pel resistr, que afetará diretamente a frequência de scilaçã. Além diss, pde ser aplicada uma tensã externa que irá alterar a velcidade de carga e descarga d capacitr, daí pssibilitand a implementaçã de sciladres cntrlads pr tensã. O cmparadr cm histerese (Schmitt Trigger) é respnsável pr resetar prcess de carga e iniciar prcess de descarga d capacitr em determinads mments, e resetar prcess de descarga e iniciar prcess de carga d mesm capacitr n mment seguinte. Tant a nda triangular (carga e descarga n capacitr) cm a quadrada (saída d cmparadr Osciladres e Multivibradres

3 Capítul 1 Osciladres cntrlads pr tensã cm histerese) estã presentes nas saídas d circuit integrad. Estes sinais sã amplificads antes de serem dispnibilizads nas saídas d. Em linhas gerais, as características elétricas d circuit integrad pdem ser resumidas cm segue: Valr d resistr : 2kΩ 20kΩ ; Tensã de mdulaçã: 0,7 v C ; Frequência de scilaçã: F 1MHz ; Tensã de alimentaçã: 10V 2V. R Entrada de Mdulaçã Fnte de Crrente Schmitt Trigger Amp Amp 7 GND 1 Figura 1 - Estrutura básica d circuit integrad. A frequência de scilaçã (central quand fr VCO) é determinada pr: F VCO cm CI e Frequência Fixa Na Figura 2 mstra-se um sciladr cntrlad pr tensã cm circuit integrad, nde a tensã de mdulaçã (v c ) é fixada pel divisr de tensã frmad pr e R. A tensã de cntrle será: v C R 10k 12 10,V 1,k +10k Osciladres e Multivibradres

4 Capítul 1 Osciladres cntrlads pr tensã 12 V 1, kω R 1, kω 20 pf Figura 2 VCO cm integrad e frequência fixa. Prtant, a frequência de scilaçã será: F 2 10k 20 p 12 10, 12 2,kHz VCO cm CI e Ajustável cm Ptenciômetr Na Figura mstra-se um sciladr cntrlad pr tensã cm circuit integrad, nde a tensã de mdulaçã (v c ) é btida pel divisr de tensã frmad pr e R e ptenciômetr R. Neste cas a frequência de saída será alterada pela psiçã d ptenciômetr. A tensã de cntrle será: v C lw v C high R 1k + R 12 9,19V 0,1k +1k + k R + R 1k + k + R 12 11,7V 0,1k +1k + k 12 V 10 Ω R kω R 1 kω 220 pf Figura VCO cm integrad e frequência ajustável pr ptenciômetr. Osciladres e Multivibradres

5 Capítul 1 Osciladres cntrlads pr tensã Prtant, a frequência de scilaçã será: F lw F high F 2 10k 220 p 12 11, ,7 khz F 2 10k 220 p 12 9, ,9kHz Assim, pde-se variar a frequência de scilaçã da saída cm: 19,7 khz F 212,9kHz Nte que a variaçã da frequência ds sinais de saída é de aprximadamente dez (10) vezes. Iss crre pels valres adtads para s resistres, que devem respeitar critéri 2kΩ 20kΩ, que apresenta uma relaçã justamente de dez vezes. VCO cm CI e Tensã Mdulante Na Figura mstra-se um sciladr cntrlad pr tensã cm circuit integrad, nde a tensã de mdulaçã (v c ) é inserida externamente. Neste cas a frequência de saída será alterada pel valr aplicad na entrada. O valr da tensã de cntrle sem sinal extern será: v C central R 10k 12 10,V 1,k +10k Lembrand que a tensã de cntrle pde assumir: 0,7 v C 0,7 12 v C 12 9 V v C 12 V 12 V 1, kω C 2 V entrada v C R 220 pf Figura VCO cm integrad e tensã mdulante. Osciladres e Multivibradres

6 Capítul 1 Osciladres cntrlads pr tensã Prtant, a frequência de scilaçã será: Assim, a tensã de entrada pderia ser uma senóide cm amplitude de 1, V (10, 9), fazend a tensã de cntrle variar de aprximadamente 9 V até 11, V, variand a frequência cm: v F 9V c F 2 10k 220 p ,272kHz F v c 10,V F 2 10k 220 p 12 10, ,212kHz F v c 12V F 2 10k 220 p 12 11, 12 1,11kHz Exercícis Gerais Exercíci 01: Calcule a frequência central de um VCO, utilizand circuit integrad, cm mstrad na Figura, cm,7 kω e 0,001 μf. 12 V 1, kω R 1, kω 20 pf Figura Circuit d exercíci 01. Exercíci 02: Que valr de capacitr para é requerid n circuit da Figura para bter uma frequência central de 100 khz. Exercíci 0: Determine capacitr necessári n circuit da Figura para uma saída de 200 khz. Osciladres e Multivibradres

7 12 V 10 Ω R kω R 1 kω 220 pf Figura Circuit d exercíci 02. Referências [1] BOYLESTAD, R. L. e NASHELSKY, L. Dispsitivs Eletrônics e Teria de Circuits. a ed. Ri de Janeir: Prentice Hall d Brasil, 19. [2] A. P. MALVINO. Eletrônica. Vlumes 1 e 2. Editra McGraw Hill d Brasil, Sã Paul, 197. [] LALOND, David E.; Rss, Jhn A. Princípis de Dispsitivs e Circuits Eletrônics vlumes 1 e 2. Makrn Bks. Sã Paul, [] BOGART JR, Thedre F. Dispsitivs e Circuits Eletrônics vlumes 1 e 2. Makrn Bks. a ed, Sã Paul, 2001.