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5 circuitos geradores de onda senoidal simples explorados

Um gerador de onda senoidal é na verdade um circuito oscilador de onda senoidal que gera uma forma de onda senoidal exponencialmente ascendente e descendente.

Os 5 circuitos geradores de onda senoidal simples apresentados no artigo a seguir são fáceis de construir, pois incorporam um pequeno número de componentes eletrônicos comuns e podem ser usados ​​para gerar uma forma de onda exponencialmente variável com uma frequência especificada. A frequência é determinada por uma rede de realimentação RC entre a entrada e a saída dos circuitos.

O tipo de forma de onda senoidal que pode ser obtida a partir dos seguintes circuitos pode ser visto no diagrama a seguir:

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1) oscilador de onda senoidal de alta qualidade

O circuito gerador de onda senoidal indicado abaixo não é apenas fácil de construir, mas também fornece uma saída excepcionalmente pura com um nível total de ruído e distorção efetivamente abaixo de 0,1%.

O projeto é um simples oscilador Wien Bridge configurado em torno de um amplificador operacional.

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No entanto, o circuito consiste em um termistor Th1 usado para estabilizar o ganho de malha fechada do circuito com uma magnitude que pode gerar um sinal de onda senoidal de saída de muito boa qualidade com uma amplitude de cerca de 2 volts pico a pico.

A única desvantagem deste circuito é a presença do termistor RA53, que possui uma propriedade útil de autoaquecimento. Este tipo de termistor pode ser muito mais caro em comparação com os termistores normais.

No entanto, o design fácil deste gerador de onda senoidal e a excelente saída de onda senoidal desta técnica de estabilização provavelmente justificam o alto custo.

Alternativamente, você pode substituir o termistor por uma pequena lâmpada incandescente de 6 V para obter o mesmo efeito

Os capacitores C1, C2 e os resistores R1, R2 são usados ​​para fixar a frequência de operação da onda senoidal de saída. Aqui, o valor do resistor R1 pode ser o mesmo que R2 e, da mesma forma, C1 e C2 também podem ter valores idênticos.

A frequência da onda senoidal pode ser determinada através da seguinte fórmula

Frequência = 1/2πCR

Isso implica que, se a frequência de operação for de aproximadamente 1 kHz, então C1 e C2 podem ser em torno de 4n7, e R1 e R2 podem ser ajustados em 33k. Modificar os resistores ou os capacitores permite uma variação opostamente proporcional no valor da frequência.

Recomenda-se ter os valores dos dois resistores entre alguns kilohms e muitos megaohms. Para os capacitores, qualquer valor na faixa de alguns pFs ou mais pode ser bom.

Dito isto, você não pode usar capacitores do tipo polarizado, como elementos eletrolíticos ou de tântalo, e, na prática, essa condição restringe o valor do capacitor a cerca de 2,2uF no máximo.

É possível tornar a frequência de saída da onda senoidal ajustável substituindo R1 e R2 por resistores fixos e colocando um potenciômetro em série, e certamente é essencial utilizar um potenciômetro de grupo duplo para garantir que os valores das séries R1 e R2 possam ser alterado de forma combinada.

O circuito funciona com uma tensão de alimentação mínima de cerca de 6 volts, e o circuito pode tolerar um máximo absoluto de 36 volts. Este circuito gerador de onda senoidal simples pode ser acionado de forma eficiente através de uma fonte de alimentação balanceada dupla usando a fonte de 0V com derivação central sendo gerada pelos resistores R3 e R4.

Se o circuito for alimentado por fontes duplas genuínas, obviamente, R3 + R4 tendem a ser desnecessários e podem ser eliminados.

2) Gerador de onda senoidal simplificado

A próxima figura abaixo mostra o projeto do circuito de outro gerador de onda senoidal que é essencialmente exatamente igual ao projeto anterior. Porém trabalha com uma técnica de estabilização de ganho que não depende de um termistor caro.

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Os diodos D1 e D2 são empregados para minimizar o ganho de circuito fechado do amplificador assim que a tensão de saída se torna maior do que cerca de +/-0,5 volts, o que efetivamente impede que o circuito entre em um modo oscilante errático. Isso, por sua vez, evita a possibilidade de corte alto e distorção no sinal de saída.

No entanto, você pode encontrar um nível substancial de distorção no sinal de saída da onda senoidal de saída, o que pode não ser aceitável para aplicações nas quais se espera uma onda senoidal de alta qualidade. O nível de saída do sinal de onda senoidal é em torno de 500mV RMS.

3) Usando o Amplificador de Áudio LM380

O circuito é construído em torno de um dispositivo amplificador de potência de áudio (IC1) utilizado em um circuito oscilador de mudança de fase. Um circuito de deslocamento de fase de três seções é usado para fornecer feedback entre a saída e a entrada inversora (−) do IC1. R2 – C1, R3 – C2 e R4 – C3 constituem as três partes, cada uma das quais fornece 60 graus de deslocamento de fase em uma frequência específica. Como resultado, nesta frequência, as três partes têm um deslocamento de fase total de 180 graus. Com as configurações fornecidas, o circuito oscila em aproximadamente 1k5 Hz.

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Um circuito dessa natureza normalmente deve gerar uma saída de onda senoidal, pois um tom de áudio limpo é agradável de ouvir por longos períodos de tempo. Aqui, este tom senoidal replica a forma de onda gerada por uma comunicação real em CW (Morse) quando processada por um receptor. Se o ganho do amplificador apenas compensar marginalmente mais ineficiências no circuito de realimentação, este circuito produzirá uma onda senoidal relativamente pura.

Isso é feito alterando R1 para fornecer o nível de perda desejado por meio do canal de realimentação. Devido à ausência de feedback, ele é recuado próximo ao ponto onde a oscilação termina. C4 e uma conexão de interrupção no soquete de saída fornecem o sinal de saída para os alto-falantes. Se um plugue for inserido no soquete de saída, ele desligará imediatamente o alto-falante. A unidade tem uma potência de saída de cerca de 100 mW rms e um uso de corrente de aproximadamente 20 mA quando a tecla é pressionada.

4) Gerador de onda senoidal de transistor único

Um oscilador de deslocamento de fase transistorizado é um circuito muito fácil de construir que pode ser usado para gerar um sinal de saída de onda senoidal. Dito isto, até que algum tipo de estabilização de ganho seja empregado, ele pode gerar uma saída com níveis extremos de distorção. A frequência de trabalho deste gerador de onda senoidal de transistor é governada por 3 resistores e 3 capacitores.

Devido ao envolvimento de 3 componentes reguladores de frequência, pode não ser possível aplicar este projeto em aplicações que requerem uma capacidade de frequência variável ou ajustável.

Outro problema com este projeto é que pode ser difícil obter estabilização de ganho satisfatoriamente. Por esta razão, pode ser aconselhável usar este oscilador de deslocamento de fase apenas naqueles circuitos onde uma frequência fixa e um sinal de onda senoidal de qualidade inferior são aceitáveis.

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O diagrama de circuito completo para o oscilador de deslocamento de fase transistorizado simples pode ser visto na figura acima.

O transistor Tr1 é aplicado como um amplificador emissor comum de alto ganho com feedback configurado nos pinos coletor/base do BJT por meio de uma rede de deslocamento de fase de 3 estágios.

O primeiro estágio é composto pelo capacitor C1 e R1, o segundo estágio é composto por C2 e R2, e o último estágio é construído usando C3 e o TR1. Com uma frequência específica, temos um deslocamento de fase de 60 graus por meio de cada um dos estágios da rede de deslocamento de fase, proporcionando um deslocamento geral de 180 graus.

Portanto, é um projeto que tem um feedback positivo e não um feedback negativo que é gerado através do amplificador, e o ganho TR1 é suficientemente alto para garantir uma oscilação poderosa em torno desta frequência. Teoricamente, a frequência de operação pode ser calculada usando a fórmula: –

Frequência = 1/2π6CR

Isso significa que o ganho do amplificador é apenas adequado para sustentar a oscilação, porém quando testado praticamente você pode achar que ele é substancialmente maior que isso.

Devido a isso, a frequência real de oscilação é bastante baixa em comparação com o número calculado, e a frequência de operação geralmente não é superior a 50% do valor calculado.

Portanto, os valores de parte indicados no diagrama fornecem uma frequência de saída que é de cerca de 1 kHz em vez de 2 kHz. A frequência deste circuito gerador de onda senoidal simples pode ser ajustada alterando os valores C1 e C3, e esses valores devem ser todos idênticos.

Modificações no valor proporcionam uma mudança inversamente proporcional na frequência. A frequência do circuito também pode ser ajustada alterando os valores do resistor, embora seja melhor manter R1 e R2 com um valor mínimo de 3k3, que não deve ultrapassar o valor de 18k.

O transistor TR1 pode ser praticamente qualquer transistor de silício NPN de alto ganho, por exemplo, um BC109C ou BC108C ou um BC547.

5) Outro oscilador de onda senoidal de um transistor

Um oscilador de mudança de fase básico pode ser construído usando um único transistor. A saída é uma onda senoidal com algo como um ‘grumo’, indicando que a porcentagem de distorção é um pouco significativa, em torno de 10%. Isso nem sempre é um problema; ao criar tons de áudio, um grande conteúdo harmônico produz um som muito mais intrigante. Ao inserir um potenciômetro (25 ohms) na ponta do emissor do Q1, a perfeição da onda senoidal pode ser melhorada.

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Quando a resistência é ajustada de tal forma que o circuito oscila apenas ligeiramente, a onda senoidal fica razoavelmente limpa. Mas, se a tensão da fonte de alimentação mudar, a oscilação pode parar completamente. A frequência de trabalho pode ser alterada conectando um potenciômetro de 10k a R3 ou alterando C1, 2, 3. Colocar C1, 2, 3 igual a 100nF reduz a frequência de operação pela metade.

Circuito Gerador de Ondas Senoidais Variáveis

O circuito aqui apresentado gera uma saída de onda senoidal de alta qualidade em três faixas continuamente variáveis ​​(Faixa 1, inferior a 20Hz a mais de 200Hz; Faixa 2, inferior a 200Hz a mais de 2kHz; e Faixa 3, inferior a 2kHz a mais de 20kHz), que abrangem mais do que todo o espectro de frequência de áudio. É utilizado o circuito do tipo Wien Bridge, que é composto por um amplificador com feedback positivo seletivo de frequência dado por uma rede CR. Os elementos capacitivos desta rede podem ser o que for comutado pelos dois capacitores SW1.

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R6, R7 e RV1 são os componentes resistivos, com o último permitindo que a saída da onda senoidal seja ajustada ao longo das faixas mencionadas acima. Esta rede oferece feedback positivo sobre o amplificador operacional baseado em FET IC1, que tem baixo ruído e distorção.

A entrada não inversora de IC1 também é polarizada por RV1a e R6 para uma tomada central na alimentação gerada por R1, R2 e C2. Se formas de onda satisfatórias devem ser alcançadas, o ganho de circuito fechado de IC1 deve ser mantido exatamente na quantidade certa. Para garantir parâmetros operacionais estáveis ​​e um nível de saída senoidal consistente, é utilizado um circuito de controle de ganho automatizado (AGC).

Uma rede de realimentação negativa é formada pelo dreno de R5, R4 e Q1 para a resistência da fonte, que regula o ganho de circuito fechado de IC1. Q1 é primeiro polarizado diretamente através de R3 para fornecer ganho adequado para oscilação poderosa. R8 e C10 ligam um pouco da saída do IC1 a um retificador e rede de suavização composta por D1, D2 e ​​C3. Isso resulta em uma polarização positiva, que tenta desligar Q1, resultando em menor ganho do circuito.

Quanto maior a polarização e menor o ganho, mais difícil o circuito oscila. A saída pode variar de zero a aproximadamente 1V5 rms usando o atenuador ajustável RV2. O uso atual do circuito é de cerca de 7 miliamperes.

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