Circuito gerador de função usando um único IC 4049

Neste post, aprenderemos como construir 3 circuitos geradores de funções simples usando um único IC 4049, para gerar ondas quadradas precisas, ondas triangulares e ondas senoidais usando operações de deslocamento fácil.

Usando apenas um ICOS CM 4049 de baixo custo e um punhado de módulos separados, é fácil criar um gerador de funções robusto que fornece uma variedade de três formas de onda ao redor e além do espectro de áudio.

O objetivo do artigo era criar um gerador de freqüência de código aberto básico, econômico e fácil de construir e usar por todos os amadores e profissionais de laboratório.

Sem dúvida, esse objetivo foi alcançado, pois o circuito fornece uma variedade de formas de onda quadradas, triangulares e senoidais, e um espectro de frequência de aproximadamente 12Hz a 70KHz emprega apenas um IC do inversor hexadecimal CMOS e alguns elementos separados. .


Sem dúvida, a arquitetura pode não oferecer a eficiência dos circuitos mais avançados, especialmente em termos de consistência da forma de onda em frequências aumentadas, mas, no entanto, é um instrumento incrivelmente útil para análise de áudio.

Diagrama de blocos

Os conceitos básicos de operação do circuito do diagrama de blocos mostrados acima. A seção principal do gerador de funções é um gerador de onda quadrada / triângulo que consiste em um integrador e um gatilho Schmit.

Quando a saída do gatilho Schmitt é alta, a tensão que é retornada da saída Schmitt para a entrada do integrador permite que a saída do integrador diminua negativamente antes de exceder o nível de saída mais baixo do gatilho Schmitt.

Nesse estágio, a saída do gatilho Schmitt é lenta, portanto, a pequena tensão retornada à entrada do integrador permite que ela suba positivamente antes de atingir o nível superior do gatilho Schmitt.

A saída do acionador Schmitt está alta novamente, e a saída do integrador é negativa novamente, e assim por diante.

As varreduras positivas e negativas da saída do integrador representam uma forma de onda triangular cuja amplitude é calculada pela histerese do gatilho Schmitt (isto é, a diferença entre os limites alto e baixo do gatilho).

A saída do gatilho Schmitt é naturalmente uma onda quadrada composta por estados alternados de saída alta e baixa.

A saída do triângulo é fornecida a um modelador de diodos através de um amplificador de buffer, que arredonda os altos e baixos do triângulo para criar um sinal aproximado de onda senoidal.

Então cada uma das três formas de onda pode ser escolhida por uma chave seletora de três vias S2 e fornecida a um amplificador de buffer de saída.

Como funciona o circuito

circuito gerador de função simples

O diagrama completo do circuito do gerador de funções CMOS, como mostrado na figura acima. O integrador é completamente construído com um inversor CMOS, Nl, enquanto o mecanismo Schmitt incorpora 2 inversores de feedback positivo. É N2 e N3.

O circuito funciona dessa maneira; considerando, no momento, que o limpador P2 está em sua localização mais baixa, com uma saída N3 alta, uma corrente equivalente a:

Ub – U1 / P1 + R1

viaja através de R1 e p1, onde Ub indica a tensão de alimentação e Ut a tensão limite N1.

Como essa corrente não pode se mover em direção à entrada de alta impedância do inversor, ela começa a viajar para C1 / C2, dependendo do capacitor conectado on-line pelo interruptor S1.

Portanto, a queda de tensão em C1 diminui linearmente, de modo que a tensão de saída de N1 aumente linearmente antes que a tensão limite mais baixa do gatilho Schmitt se aproxime, assim como a saída do gatilho Schmitt se torna baixa.

Agora, uma corrente equivalente a -Ut / P1 + R1 flui através de R1 e P1.

Essa corrente sempre flui através de C1, então a tensão de saída de N1 aumenta exponencialmente até que a tensão limite máxima do gatilho Schmitt seja atingida, a saída do gatilho Schmitt aumente e todo o ciclo comece novamente.

Para manter a simetria da onda triangular (ou seja, a mesma inclinação para as partes positiva e negativa da forma de onda), as correntes de carga e descarga do capacitor devem ser idênticas, o que significa que Uj, -Ui deve ser idêntico a Ut.


Infelizmente, no entanto, a decisão do parâmetro do inversor CMOS é normalmente de 55%. A fonte de tensão Ub = Ut é aproximadamente 2,7 V com 6 V e Ut aproximadamente 3,3 V.

Esse desafio é superado com o P2, que requer modificação de simetria. No momento, considere que o R-Thai está relacionado à linha de suprimento positiva (posição A).

Independentemente da configuração P2, a alta tensão de saída do gatilho Schmitt sempre permanece em 11.

No entanto, quando a saída de N3 é baixa, R4 e P2 estabelecem um divisor de potencial, de modo que, dependendo da configuração do limpador P2, uma tensão entre 0V e 3V pode retornar a P1.

Isso garante que a tensão não seja mais -Ut e Up2-Ut. Caso a tensão do controle deslizante P2 esteja em torno de 0,6V, o Up2-Ut deve estar em torno de -2,7V, portanto, as correntes de carga e descarga seriam idênticas.

Obviamente, devido à tolerância no valor de Ut, o ajuste P2 deve ser feito para corresponder ao gerador de funções específicas.

Nas situações em que Ut é inferior a 50% da tensão de entrada, pode ser apropriado conectar o topo do R4 ao terra (posição B).

Pode ser encontrado um par de escalas de frequência, que serão atribuídas usando S1; 12 Hz-1 kHz e 1 kHz a aproximadamente 70 kHz.

O controle de frequência granular é dado por P1 que altera a corrente de carga e descarga de C1 ou C2 e, portanto, a frequência através da qual o integrador sobe e desce.

A saída de onda quadrada do N3 é direcionada para um amplificador de buffer através de uma chave seletora de forma de onda, S2, que é composta por um par de inversores polarizados como um amplificador linear (conectado em paralelo para melhorar a eficiência de corrente de saída).

A saída de onda triangular é fornecida através de um amplificador de buffer N4 e, a partir daí, através da chave seletora, para a saída do amplificador de buffer.

Além disso, a saída do triângulo de N4 é adicionada ao modelador de seno, que consiste em R9, R11, C3, Dl e D2.

D1 e D2 atraem pouca corrente para cerca de +/- 0,5 volts, mas sua resistência diversificada cai além dessa tensão e limita logaritmicamente os altos e baixos do pulso do triângulo para criar um equivalente a uma onda senoidal.

A saída sinusoidal é transmitida ao amplificador de saída através de C5 e R10.

P4, que varia o ganho de N4 e, portanto, a amplitude do pulso triangular entregue ao modelador de seio, altera a transparência do seio.

Um nível de sinal muito baixo, e a amplitude do triângulo ficaria abaixo da tensão limite do diodo e continuará inalterada, e em um nível de sinal muito alto, os altos e baixos seriam fortemente cortados, o que não forneceria onda senoidal formada .

As resistências de entrada do amplificador de buffer de saída são escolhidas para que todas as três formas de onda tenham uma tensão de pico de saída mínima nominal de cerca de 1,2 V. O nível de saída pode ser alterado via P3.

Procedimento de configuração

O método de ajuste é simplesmente alterar a simetria do triângulo e a pureza da onda senoidal.

Além disso, a simetria do triângulo é idealmente otimizada ao examinar a entrada de onda quadrada, pois um triângulo simétrico ocorre se o ciclo de trabalho da onda quadrada é de 50% (espaço de 1 a 1 ponto).

Para fazer isso, você terá que ajustar a predefinição P2.

Em uma situação em que a simetria aumenta à medida que o limpador P2 se move em direção à saída de N3, mas a simetria correta não pode ser alcançada, a parte superior de R4 deve ser unida na posição alternativa.

A pureza da onda senoidal é alterada ajustando P4 até que a forma de onda ‘pareça perfeita' ou varie para obter distorção mínima apenas se houver um medidor de distorção para verificar.

Como a tensão de alimentação afeta a tensão de saída das diferentes formas de onda e, portanto, a pureza do seno, o circuito deve ser alimentado por uma fonte robusta de 6V.

Quando as baterias são usadas como baterias da fonte de alimentação, elas nunca devem ser forçadas a ficar muito baixas.

Os circuitos integrados CMOS usados ​​como circuitos lineares drenam uma corrente mais alta do que no modo de comutação usual e, portanto, a tensão de alimentação não deve exceder 6V, ou o circuito integrado pode ficar quente devido à forte dissipação térmica.

Outra ótima maneira de construir um circuito gerador de funções pode ser através do IC 8038, conforme explicado abaixo.

Circuito gerador de função com IC 8038

O IC 8038 é um gerador de formas de onda IC de precisão especialmente projetado para criar formas de onda senoidal, quadrada e triangular, incorporando o menor número de componentes e manipulações eletrônicas.

Sua faixa de frequência de trabalho pode ser determinada através de 8 etapas de frequência, começando de 0,001Hz a 300kHz, através da seleção apropriada dos elementos R-C anexados.

A frequência de oscilação é extremamente estável, independentemente das flutuações de temperatura ou tensão de alimentação em uma ampla faixa.

Circuito gerador de função com IC 8038

Além disso, o gerador de funções IC 8038 oferece uma faixa de frequência de trabalho de até 1MHz. Todas as três saídas fundamentais, sinusoidais, triangulares e de forma de onda quadrada podem ser acessadas ao mesmo tempo através de portas de saída de circuito individuais.

A faixa de frequência do 8038 pode variar através de uma fonte de tensão externa, embora a resposta possa não ser muito linear. O gerador de função proposto também fornece simetria de triângulo ajustável e nível de distorção de onda senoidal ajustável.

Gerador de funções com IC 741

Esse circuito gerador de função baseado em IC 741 oferece maior versatilidade de teste em comparação com o gerador de sinal de onda senoidal típico, fornecendo ondas quadradas e triangulares de 1 kHz e é barato e muito simples de construir. Como parece, a saída é de aproximadamente 3V ptp em onda quadrada e 2V r.m.s. na onda senoidal. Um redutor comutado pode ser incluído rapidamente se você quiser ser mais gentil com o circuito em teste.

Como montar

Comece a encher as peças na placa de circuito impresso, como mostrado no diagrama de design dos componentes, e certifique-se de inserir a polaridade do zener, eletrolítico e IC corretamente.

Como instalar

Para configurar o circuito gerador de funções simples, basta ajustar o RV1 até que a forma de onda senoidal esteja ligeiramente abaixo do nível de recorte. Isso fornece a onda senoidal mais eficaz através do oscilador. O quadrado e o triângulo não exigem ajustes ou configurações específicas.

Como funciona

  1. Neste circuito gerador de função IC 741, o IC1 é configurado na forma de um oscilador de ponte de Viena, operando a uma frequência de 1 kHz.
  2. O controle de amplitude é fornecido pelos diodos D1 e D2. A saída deste IC é roteada através do soquete de saída ou do circuito quádruplo.
  3. Ele está conectado ao SW1a via C4 e é um gatilho Schmidt (Q1-Q2). O zener ZD1 funciona como um gatilho ‘sem histerese'.
  4. O integrador IC2, C5 e R10 gera a onda triangular a partir da onda quadrada de entrada.



FONTE

Nota: Este foi traduzido do Inglês para português (auto)

Pode conter erros de tradução

Olá, se tiver algum erro de tradução (AUTO), falta de link para download etc…

Veja na FONTE até ser revisado o post.

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