Circuitos electronicos

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António M. S. Francisco
Actualizado Março de 2006

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Circuitos electronicos

  1. 1. CIRCUITOS ELECTRÓNICOS FONTES de ALIMENTAÇÃO FONTES de CORRENTE OSCILADORES TEMPORIZADORES António M. S. Francisco Actualizado Março de 2006
  2. 2. Circuitos electrónicosÍNDICE1. Fontes de Alimentação .................................................................................................... 2 1.1. Fontes de alimentação sem transformador ................................................................ 2 1.2. Fonte de alimentação com transístor regulador série ................................................ 5 1.3. Fontes de alimentação com integrados reguladores da série 78XX ........................ 10 1.4. Fonte de alimentação variável .................................................................................. 112. Fontes de Corrente ........................................................................................................12 2.1. Regulação com transístor ......................................................................................... 12 2.2. Regulação com díodo Zener sem comando ............................................................. 12 2.2. Regulação com díodo Zener com comando ............................................................. 133. Osciladores ..................................................................................................................... 13 3.1. Oscilador a transístores ............................................................................................ 14 3.1.1. Pisca-pisca ..................................................................................................... 14 3.1.2. Besouro .......................................................................................................... 15 3.2. Osciladores com ICs................................................................................................. 15 3.2.1. Oscilador com o IC 741 .................................................................................. 15 3.2.2. Oscilador com o IC 555 .................................................................................. 16 3.2.3. Osciladores com portas lógicas ...................................................................... 174. Temporizadores.............................................................................................................. 19 4.1. Temporizador com o IC 555 ..................................................................................... 19 4.2. Temporizadores com portas lógicas ......................................................................... 19 4.3. Temporizador com flip-flop tipo D ............................................................................. 20INTERNET:Outras publicações do autor em: http://amsfrancisco.planetaclix.pt http://automatos.planetaclix.pt http://motores.planetaclix.ptAntónio Francisco 1
  3. 3. Circuitos electrónicos1. FONTES DE TENSÃOAs fontes de tensão, também designadas por fonte de alimentação, quando alimentadas apartir da rede, obedecem à seguinte estrutura: Rede ⇒ Redução de tensão ⇒ Rectificação ⇒ Filtragem ⇒ Regulação 230Vac Transformador Díodos Condensador Díodo Zener, ou condensador electrolítico Transístores, de plástico ou ICs1.1. FONTES DE ALIMENTAÇÃO SEM TRANSFORMADORDesde que as correntes a fornecer pelas alimentações sejam da ordem das poucas dezenasde mA, as fontes podem ser realizadas sem se utilizarem transformadores.Contudo, neste tipo de alimentações o potencial da rede está presente nos terminais dafonte, com perigo de choque eléctrico para o utilizador, daí terem de ser tomadas as devidasprecauções de isolamento e manuseamento das montagens.Tal como nas fontes que utilizam transformador, a primeira situação a resolver é reduzir os230V da rede para um valor muito mais baixo; 6, 9, 12V ou outro.A solução, adoptada neste tipo de fontes, consiste em utilizar a oposição à correntealternada, provocada pela reactância capacitiva (Xc) de um condensador, para se conseguira queda de tensão (q.d.t.) necessária à redução da tensão. 1 Xc = 2πfCDeste modo evita-se a utilização de um transformador que é o elemento mais caro damontagem. Como a potência activa dissipada pelo condensador é nula, não existem perdas.Circuito 1 + 230Vac Vo -Circuito 2 + 230Vac Vo -António Francisco 2
  4. 4. Circuitos electrónicos • Nos circuitos 1 e 2 é realizada a rectificação de meia onda. • No circuito 1 com a carga desligada a totalidade da corrente AC passa pelo Zener. • No circuito 2 com a carga desligada passa pelo Zener metade da corrente total, a outra metade passa por D2. • Entre o circuito 1 e 2 a diferença principal está nas características do díodo Zener, ele está sujeito a um maior esforço no circuito 1.Exemplo:Cálculo do valor dos componentes para uma alimentação de 12VDC com uma intensidadede corrente de saída (Io) de 30mA.Cálculo de C1O condensador C1 é o elemento fundamental do circuito, a corrente de saída da fontedepende, essencialmente, do valor da sua reactância capacitiva.Como a q.d.t. em R1, R2, e nos díodos, face à q.d.t. em C1, é muito pequena pode-sedesprezar.Realizando o circuito rectificação de meia onda, podemos considerar a corrente total nocondensador (Ic) igual a duas vezes a corrente de saída (2xIo); soma da alternância positivacom a alternância negativa.Assim: Vi Vi = Xc.Ic ⇒ Xc = Ic Fazendo Ic=2xIo, o valor de Xc será: 230V =3833Ω Xc = 2x30mA 1 1 1 Sendo: Xc = ⇒ C= = =0,83μF 2πfC 2πfXc 2x3,14x50x3833 C1 = 1μF, 400V (série E12)A tensão de trabalho do condensador (VR) terá de ser 400V, visto o condensador estarsujeito a uma tensão de pico de 2 x230 = 325V.Outros componentesR1 - Resistência que se destina a limitar a corrente de pico que atravessa o díodo Zener no caso de, no momento da ligação, a tensão da rede passar por um valor elevado. (Um condensador no momento da aplicação de tensão representa um curto-circuito. Assim, se se ligar a alimentação no preciso momento em que a tensão é máxima, ( 2 x230), a totalidade dessa tensão, se não se utilizasse a resistência R1, seria aplicada aos terminais do Zener o que o inutilizava). R1 = 47Ω a 100Ω, ≥2WR2 - Resistência que se destina a descarregar o condensador C1 quando se desliga os 230V da rede. R2 = 220kΩ, 1/2 WAntónio Francisco 3
  5. 5. Circuitos electrónicosD1 e D2 - Díodos rectificadores de silício D1=D2 = 1N 4004 Díodos de tensão directa VR=400V, corrente directa IF=1A e corrente directa repetitiva de pico IFRM= 50A. Estes díodos possuem características que ultrapassam em muito as necessárias para o circuito. No entanto, são estes os díodos normalmente utilizados devido ao seu baixo custo.Dz - Díodo Zener que se destina a regular a tensão de saída. • No circuito 1, caso se desligue a carga, a totalidade da corrente (alternância positiva e alternância negativa) atravessa o díodo. Nesta situação, a potência máxima a que o Zener está sujeito vale: Ptot=VzxIc=12x60mA=0,72W Como o díodo, para garantir a sua fiabilidade, deve possuir pelo menos o dobro da potência calculada, o Zener a utilizar deve ter as seguintes características: Dz = 12V / 1,5W • No circuito 2 com a carga desligada, passa pelo Zener metade da corrente total, a que corresponde a uma alternância. A corrente da outra alternância passa pelo díodo D2. Daí, a potência máxima a que ele está sujeito valer: Ic Ptot = Vzx = 12x30mA = 0,36W 2 Pelas razões apontadas para o circuito 1, o díodo Zener, neste caso, terá as seguintes características: Dz = 12V, 1WC2 - Condensador electrolítico que se destina a realizar a filtragem. O seu valor deve estar compreendido entre 100 e 470μF e possuir uma tensão de trabalho (VR) superior ao valor de Vz.Nota:Para se obter uma fonte de alimentação que forneça a mesma corrente, mas com tensão desaída diferente, terá de se substituir, nos circuitos, o díodo Zener por outro com a tensão Vzpretendida.Atenção!A tensão fornecida por estas fontes está ao potencial da rede, pelo que se devemtomar as devidas precauções de isolamento e manuseamento nos circuitos com elaalimentados.António Francisco 4
  6. 6. Circuitos electrónicos1.2. FONTE DE ALIMENTAÇÃO COM TRANSÍSTOR REGULADOR SÉRIE 230Vac VS + VR1 VBE Vi VO VZ –Funcionamento:Pela analise da malha de saída do circuito verificamos que a tensão de saída (Vo) é igual a: Vo = Vz - VBEComo a tensão Vz e VBE são valores praticamente constantes, a tensão de saída Vo variamuito pouco. Deste modo, quer varie a corrente fornecida pela fonte ou a tensão de entradaVi, a tensão de saída (dentro de determinados limites) mantém-se praticamente constante.EXEMPLO:Determinar os valores dos componentes para uma fonte de 12V, 400mAEm primeiro lugar há que escolher a tensão Vz do díodo Zener para a tensão de saídapretendida.Como se pretende Vo=12V, o díodo Zener que possibilita o valor mais próximo é o quepossui Vz=13V, uma vez que a tensão VBE ≅0,7V. Vo = Vz - VBE = 13 - 0,7 = 12,3VA fonte, em vez de possuir uma tensão de saída de 12V, terá de possui uma tensão de12,3V.Neste tipo de fonte para que seja possível uma boa regulação do par transístor desaída-díodo Zener é necessário que a tensão de entrada Vi seja superior, em pelo menos3V, em relação à tensão de saída Vo.Contudo, não é conveniente aumentar muito a tensão de entrada, através do aumento dovalor da tensão do secundário do transformador, porque isso aumenta e muito a dissipaçãode potência no transístor.Cálculo de C1A tensão Vi possui ripple, que é tanto mais acentuado quanto maior for a corrente fornecidapela fonte e menor o valor da capacidade C1. Portanto, este condensador tem queassegurar, através do valor da sua capacidade, que a tensão Vi seja sempre superior em,pelo menos 3V, à tensão Vo.O valor da capacidade de C1 depende da finalidade da fonte. Se a carga a alimentar éinfluenciada pelo ripple, este valor terá de ser pequeno, tipicamente 10% do valor da tensãode saída.Se o ripple não afecta grandemente a carga, este valor pode atingir os 40%.O valor da tensão de ondulação (ripple) pico a pico numa rectificação de ½ onda pode sercalculada a partir da seguinte expressão:António Francisco 5
  7. 7. Circuitos electrónicos I VRpp = fCe numa rectificação de onda completa a partir de: I VRpp = 2fCSe considerarmos para esta fonte um valor de ripple de 15% da tensão de saída temos: VRpp = 12x15%=1,8VComo: I 0,4 C1 = = =2222μF ⇒ 2000μF (série E12) 2 fVRpp 2 x50 x1,8Cálculo de Tr1Sendo a rectificação realizada por uma montagem em ponte, a corrente em cada alternânciapassa por dois díodos rectificadores, daí existir uma q.d.t. de 2x0,7V. A esta q.d.t. há aindaque somar a q.d.t. devida ao ripple.O valor máxima da tensão (pico) no secundário do transformador (Vsmáx) será de: Vsmáx = Vimin + VRpp + 2VFPara garantir uma boa regulação do par díodo Zener-transístor é necessário que a tensão Viseja superior em pelo menos 3V à tensão Vo. Assim: Vi ≥ 3+Vo ≥ 3+12,3 ≥ 15,3Deste modo, opta-se pelo valor da tensão de entrada mínima de: Vimin=16VComo: Vsmáx = Vimin + VRpp + 2VF Vsmáx = 16 + 1,8 + 2x0,7 Vsmáx = 19,2VCom Vsmáx = 19,2V, a tensão eficaz no secundário do transformador vale: VS max VsRMS = =13,5V, como Io=400mA (dado do problema) 2António Francisco 6
  8. 8. Circuitos electrónicosa potência do transformador será de: P = VxI = 13,5x0,4=5,4VATendo em conta as perdas e as potências fabricadas, opta-se por um transformador com asseguintes características: Tensão 230/13,5V; Potência 6VACálculo de D1...D4Estes díodos têm de possuir tensão inversa (VR) e corrente directa (IF) superiores aosseguintes valores: VR >Vsmáx VR >19,2V IF >Io IF >400mAAlém disso, os díodos têm de ser capazes de suportar o pico de corrente que acontece nomomento da ligação (o condensador electrolítico de filtragem comporta-se como umcurto-circuito nesse momento se estiver descarregado).Neste caso, analisando o catálogo do fabricante, podem ser escolhidos quaisquer díodos dasérie: 1N 400XCálculo de R1R1 terá de possuir um valor que garanta a passagem da corrente de Zener mínima(Izmin=5mA) e um valor de corrente de base IB que, tendo em conta o ganho do transístor,possibilite um Ic de 400mA.Assim, se o transístor escolhido tiver um ganho mínimo de 40, o valor de IBmáx será de: Ic 400 IBmáx= = =10mA hFE min 40A corrente total através de R1 terá o valor de: IR1= IBmáx + Izmin =10+5 =15mA Vi - VzSendo: Vi = R1 IR1 + Vz ⇒ R1 = IR1Mesmo na condição mais desfavorável temos que garantir IR1=15mA. Esta situaçãoacontece para o valor mínimo de Vi ou seja 16V. Assim: 16 - 13 R1 = = 200Ω ⇒ 180Ω (série E12) 15mAPotência dissipada em R1 P=RxI2 = 180x0,0152=0,04W R1=180Ω, 1/4WAntónio Francisco 7
  9. 9. Circuitos electrónicosEscolha de T1 no catálogoT1 é um transístor tipo NPN que, para ser escolhido no catálogo, são necessárias asseguintes características: VCEmáx Icmax Ptot hFECálculo de VCEmáxVCEmáx acontece quando a carga está ligada e T1 está ao corte (IB=0). O seu valor é igual aVimax. Vimax = Vimin+ VRpp=16+1,8V=17,8V VCEmáx=17,8VCálculo de ICmáxValor fornecido no problema, ou seja: ICmáx=400mACálculo de PtotA potência total dissipada pelo transístor vale: Ptot= VCEx ICEsta potência pode-se determinar para o transístor a conduzir à máxima corrente de Ic(400mA). Nesta condição VCE vale: VCE = Vi-Vo = 16-12,3 = 3,7V Ptot = 3,7x0,4=1,48W Ptot=1,48WCálculo de hFEO valor de hFE foi escolhido quando do cálculo de IB.Assim, para o transístor foram encontrados os seguintes valores: VCEmáx=17,8V Icmax=400mA Ptot=1,48W hFEmim=40Pela análise do catálogo, e tendo em conta as características e o preço, uma das opçõespossíveis é o transístor NPN com o código BD 135, cujos valores são os seguintes: VCEmáx=45V Icmax=1A Ptot=8W hFEmim=40António Francisco 8
  10. 10. Circuitos electrónicosNota: Mesmo possuindo este transístor uma potência muito superior à necessária é aconselhável, devido ao seu aquecimento, montá-lo num dissipador de calor.Cálculo da Ptot do díodo Zener Ptot=Vz x IzO díodo Zener possui uma tensão Vz de 13V, sendo o valor de Iz determinado para acondição mais desfavorável para o díodo. Esta condição acontece quando a carga estádesligada. Neste caso, toda a corrente IR1 passa pelo díodo Zener. Assim, IZ tem o valormáximo de: Vi max - Vz 17,8 − 13 IZ max = = = 26,6mA R1 180 Ptot=13x26,6mA=0,345WO Zener escolhido terá as seguintes características: Vz=13V, Ptot=1WCálculo da tensão de trabalho de C1A tensão de trabalho de C1 deve ser superior à tensão de pico a que o condensador estásujeito, ou seja superior a Vimax. Vimax =17,8V ⇒ VR(C1) = 25VCálculo de C2O condensador electrolítico C2 destina-se a estabilizar a tensão Zener de modo que, atensão de saída varie o menos possível. O seu valor típico está compreendido entre 100μFe 470μF, e, no caso desta montagem, a tensão de trabalho deve ser superior a Vz.Cálculo do valor do fusívelO fusível destina-se a proteger a montagem, sendo o seu valor determinado a partir dapotência de saída da fonte. Esta vale: P=VoxIo=12,3x0,4=4,9WSendo a tensão de entrada de 230V e desprezando as perdas no transformador, a potênciano secundário, neste caso, será igual à do primário. Nestas condições: 4,9 Pprim.=Psec. ⇒ 230xIfuse=4,9 ⇒ Ifuse = 230 Ifuse=21mA ⇒ 20mAAntónio Francisco 9
  11. 11. Circuitos electrónicos1.3. FONTES COM INTEGRADOS REGULADORES DA SÉRIE 78XXOs reguladores de tensão integrados da série 78XX possuem três terminais, são muitorobustos, de muito fácil montagem e simplificam consideravelmente a realização de fontesde alimentação convencionais. Um único componente (IC) substitui toda uma montagemmais ou menos complexa. E S + 78XX M Vi Vo -Fabricam-se reguladores para vários valores de tensão; “XX” indica o valor de tensão que ointegrado fornece.Para que estes integrados funcionem correctamente é necessário que à sua entrada atensão seja pelo menos superior em 3V ao valor “XX”, não podendo essa tensão de entrada,na maioria dos casos, ultrapassar os 35V.Devido à simplicidade e baixo custo, é esta a solução normalmente utilizada quando sepretendem realizar fontes de alimentação fixas que forneçam intensidades de corrente até1A.Como estes integrados possuem protecção contra curto-circuitos, sobrecargas e limitaçãointerna da temperatura, caso se deseje uma alimentação que forneça correntes próximas damáxima (1A), o regulador terá de ser montado num dissipador de calor adequado, casocontrário, as protecções actuam e ele reduz automaticamente a tensão de saída. Estatensão mantém-se baixa enquanto a temperatura no IC estiver acima do seu valor máximode funcionamento.A potência dissipada (PD) pelos integrados reguladores calcula-se multiplicando a diferençaentre a tensão de entrada e a tensão de saída do integrado pela corrente máxima que afonte vai fornecer, PD=(Vi-Vo)xIo.Função dos componentesD1...D4 - Díodos rectificadores que terão de possuir características que lhes permitam suportar a máxima tensão inversa do secundário do transformador, a máxima corrente fornecida pela fonte e a corrente de pico no momento da ligação.C1 - Condensador electrolítico que se destina a realizar a filtragem. Como regra prática podemos considerar por cada Ampère de corrente de saída, para fontes não criticas, o valor da capacidade de filtragem de 2200μF.C2 - Condensador de plástico ou cerâmica, com valor típico 100nF, que se destina a realizar a filtragem das altas frequências.C3 - Condensador com valor compreendido entre 0,1μF e alguns μF. Destina a realizar o desacoplamento de alta frequência. Este condensador é normalmente necessário nas alimentações de circuitos digitais devido às variações bruscas dos estados lógicos. Ele serve como reservatório de energia quando da mudança de estados (variações brusca da carga), ou seja, fornece energia durante o tempo que o IC regulador de tensão se adapta à nova situação.António Francisco 10
  12. 12. Circuitos electrónicos1.4. FONTE de ALIMENTAÇÃO VARIÁVEL E S + LM 317T Aj Vo -A fonte deste circuito possui óptimas performances uma vez que é realizada com base numIC específico para este tipo de aplicação, o regulador de tensão LM 317T.Este integrado, quando colocado num dissipador de calor adequado, fornece correntes desaída até 2A e tensões a partir de 1,25V.O valor da tensão de saída (Vo) é obtido através do divisor de tensão formado pelasresistências R1 e R2, e calculado a partir da seguinte expressão: R2 Vo =1,25 x (1+ ) R1Se a resistência R2 for substituída por um potenciómetro, a tensão de saída varia desde1,25V até ao máximo valor fornecido pela fonte.As informações fornecidas para as fontes realizadas com os ICs 78XX também são válidaspara as fontes realizadas com o IC LM 317T.Lista de material R1= 220Ω, 1/4W R2= Potenciómetro linear de 2,2kΩ C1≥ 2200μF, electrolítico C2= 100nF, plástico ou cerâmica C3= C4= 10μF, electrolíticos D1...D4 - Díodos 1N 5401 ou equivalentes IC1= Regulador de tensão LM 317TAntónio Francisco 11
  13. 13. Circuitos electrónicos2. FONTES de CORRENTE2.1. REGULAÇÃO COM TRANSÍSTORA corrente que atravessa a resistência RE e consequentemente a que passa no LED (saída)vale: VBE 0,7 IC1 ≅ IE1 = = RE REOu seja, a corrente é praticamente constante (a tensão VBE tem o valor deaproximadamente 0,7V).A resistência R1 pode ter valor entre 10 KΩ e 22KΩ. Esta resistência destina-se a fornecer acorrente IC de T2 e a corrente de base de T1, o seu valor não é crítico.2.2. REGULAÇÃO COM DÍODO ZENER Sem comandoAntónio Francisco 12
  14. 14. Circuitos electrónicosNesta montagem a corrente de saída, a que passa no LED e na resistência RE, vale: VZ − VBE IE ≅ IC = REEsta corrente também é praticamente constante uma vez que a tensão VZ e VBE também osão.A resistência R1 destina-se a polarizar correctamente o díodo Zener e a fornecer a correntede base de T1. Com comando (0→1)Aplicado um nível de tensão positivo na entrada (RB), Q1 entra em condução, o díodo D1 épolarizado por RC e regula a sua tensão Zener.Tal como no circuito anterior, a corrente que atravessa o LED vale: VZ − VBE IE ≅ IC = REDesligada a tensão da entrada, Q1 deixa de conduzir e consequentemente Q2. Deste modo,deixa de passar corrente no LED.A resistência RC terá de possuir um valor que permita polarizar correctamente o díodoZener e garanta que a corrente IB2 seja a necessária para IC2 (IC2=hFExIB2).3. OSCILADORESOs osciladores, também designados por multivibradores astáveis, são circuitos cuja saídanão tem um estado estável, muda ciclicamente (0-1-0-1-0-1.......).Os osciladores são muito utilizados em electrónica e podem ser obtidos a partir de circuitoscom: transístores, portas lógicas, amplificadores operacionais ou ICs específicos.O valor da frequência de oscilação é determinado normalmente a partir do valor de umaresistência e de um condensador.António Francisco 13
  15. 15. Circuitos electrónicos3 1. OSCILADORES A TRANSÍSTORES3.1.1. Pisca piscaFuncionamentoNeste circuito os transístores funcionam em comutação; quando T1 está ao corte T2 estásaturado e vice-versa, fazendo com que os leds acendam alternadamente.Quando T1 satura acende L1 e descarrega C1, o que provoca que T2 seja colocado aocorte e se apague L2. De seguida, C1 começa a carregar através de RB2 e quando a tensãono terminal ”-” de C1 atinge o valor de aproximadamente 0,7V, o transístor T2 entra emcondução, vai para a zona de saturação e L2 acende-se.Saturado T2, C2 é por ele descarregado e T1 colocado ao corte apagando-se L1. Depois,C2 começa a carregar-se através de RB1 e quando a tensão no seu terminal ”-” atinge ovalor de aproximadamente 0,7V, T1 entra outra vez em condução, repetindo-se o processo.As resistências RB1 e RB2 devem possuir um valor que permita saturar os respectivostransístores.Se RB1=RB2=R e C1=C2=C o oscilador será simétrico, gera uma onda quadrada cujo períodovale: T=1,4RCEXEMPLO: Realização de um oscilador com um período T=1s.Cálculo de RC1 e RC2 Vcc=VF+RC1IC1+VCEsat Vcc=12V (tensão da alimentação) VF=2V (q.d.t. nos leds) IC1=IC2=IF=10mA (corrente nos leds) VCEsat=0V Vcc − VF − VCEsat 12 − 2 − 0 RC1=RC2 = = = 1kΩ IF 10mA RC1=RC2=1kΩ, 1/4WSe os transístores escolhidos forem os BC 337-25, as suas características são:António Francisco 14
  16. 16. Circuitos electrónicos VCEmáx=45V ICmáx=500mA Ptot=0,8W hFEmin=160Como os transístores vão trabalhar ao corte e saturação, o valor de IB será zero ou: Ic IF 10 IB= ⇒ IB1 =IB2 = = = 0,06mA (valor máximo de IB) hFE hFE min 160Cálculo de RB1 e RB2 Vcc=RB1IB1+VBE Vcc − VBE 12 − 0,7 RB1=RB2 = = = 188kΩ ⇒ 180kΩ (série E12) IB1 0,06mA RB1=RB2=180kΩCálculo de C1 e C2 T=1,4RB1C1 T 1 C1=C2 = = =3,9µF ⇒ 4,7µF (série E12) 14RB1 1,4 x180k , C1=C2=4,7μF / 16VCom os valores indicados; RB1=RB2=180kΩ e C1=C2=4,7µF, o oscilador tem o período de: T=1,4RC=1,4x180kx4,7µ=1,18s3.1.2. Besouro3.2. OSCILADORES COM ICs3.2.1. Oscilador com o IC 741António Francisco 15
  17. 17. Circuitos electrónicos 741 3 7 6 2 4O período da oscilação depende do valor de R1 e C1. Com R2=R3=R4 o valor do período édado por: T=1,4R1C1As resistências R3 e R4 são necessárias para criar uma massa fictícia na entrada “+” do IC,uma vez que o amplificador não é alimentado com tensão simétrica. Estas resistências têmde ser iguais.Com os valores indicados no esquema, o oscilador tem um período de 1seg.3.2.2. Oscilador com o IC 555A oscilação à saída (terminal 3) tem o valor alto durante o tempo t1=0,693(R1+R2)C1e o valor baixo durante o tempo: t0=0,693R2C1António Francisco 16
  18. 18. Circuitos electrónicosSendo o período da oscilação dado por: T=t0+t1 = 0,693(R1+2R2)C1Ao quociente entre o tempo no estado alto e o período dá-se o nome de factor de ciclo “D”(duty cycle). t1 D= TSe R2>>R1 a forma de onda será quadrada e neste caso o período vale: T=1,4R1C1E o factor de ciclo vale: D=1/2=0,5 ⇒ 50%A alteração do valor da frequência de oscilação é obtida por variação da resistência dopotenciómetro ou por alteração do valor de C1. O valor de R1 deve ser R1 ≥ 1kΩ.3.2.3. Oscilador com portas lógicas (MOS)3.2.3.1. Sem comandoUma vez ligada a alimentação do IC, a saída gera uma onda quadrada.a) Com inversoresb) Com inversor Schmitt trigger3.2.3.2. Com comandoNeste caso, existe um terminal (in) que conforme o estado ”0” ou ”1” bloqueia ou não aoscilação do oscilador.António Francisco 17
  19. 19. Circuitos electrónicosa) Com Nors in outSe a entrada estiver a ”1” o oscilador está bloqueado, quando a entrada vai a ”0” o osciladorcomeça a oscilar.b) Com Nands in outSe a entrada estiver a ”0” o oscilador está bloqueado, quando a entrada vai a ”1” o osciladorcomeça a oscilar.c) Com Nand Schmitt trigger in outSe a entrada estiver a ”1” o oscilador está bloqueado, quando a entrada vai a ”0” o osciladorcomeça a oscilar.Notas:• A resistência R’ pode ser ou não utilizada nas várias montagens. Ela destina-se a tornar a frequência de oscilação independente da tensão de alimentação do IC, caso se utilize, o seu valor deve ser: R’ >> R• Nas montagens anteriores o período da oscilação sem a resistência R’ e no caso de se utilizarem portas MOS vale: T ≅ 1,6RC• Com a resistência R’≅10R o período vale: T ≅ 2,2RC• Em todas as montagens o condensador ”C” é despolarizado. Se se necessitar de um condensador de alguns “µF” esse valor pode ser obtido a partir de dois condensadores electrolíticos iguais ligados em anti-série:António Francisco 18
  20. 20. Circuitos electrónicos4. TEMPORIZADORESOs temporizadores, também designados por multivibradores monoestáveis, são circuitoscuja saída muda de estado apenas durante um tempo pré-estabelecido.Estes circuitos têm de possuir uma entrada para possibilitar o seu disparo (mudança deestado da saída).Tal como nos osciladores, o tempo que a saída muda de estado, isto é, a temporização dotemporizador, depende da capacidade de um condensador e do valor de uma resistência.4.1. TEMPORIZADOR COM O IC 555 in T≅1,1RC outAplicando na entrada (in) um impulso “1→0”, a saída (out) vai a “1” durante um tempo quevale: T=1,1RC4.2. TEMPORIZADORES COM PORTAS LÓGICAS (MOS)a) Com Nors in T≅0,7RC 1 outAplicado à entrada um impulso “0→1”, a saída vai a “1” durante o tempo: T ≅ 0,7RCAntónio Francisco 19
  21. 21. Circuitos electrónicosb) Com Nands in T≅0,7RC 0 outAplicado à entrada um impulso “1→0”, a saída vai a “0” durante o tempo: T ≅ 0,7RC4.3. TEMPORIZADOR COM FLIP-FLOP TIPO D SD in CP CD T≅0,7RC out 1 R1=1MΩ• A saída pode ser retirada do terminal Q ou Q’, os sinais são complementares.• Caso não se coloque o díodo D1 o temporizador pode ser redisparado durante a temporização.• A temporização deste temporizador é determinada pela seguinte expressão: T ≅ 0,7RCAtenção!Em todos as montagens atrás referidas e sempre que se trate de ICs de tecnologia MOS(série 4000 e 74HC) não se podem deixar as entradas não utilizadas no “ar”. Isso provoca ainstabilização do circuito. As entradas não ligadas podem assumir o valor “0” ou “1”.Assim, as entradas não utilizadas têm de ser ligadas directamente ou através deresistências ao “+” ou “-” da alimentação, ou a saídas de outras portas lógicas.António Francisco 20

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