Como Funciona o 4060 (ART2154)

Um circuito integrado que contenha um divisor de 14 estágios e um oscilador incorporado serve para uma infinidade de aplicações práticas interessantes, como: bases de tempo, tlmers, instrumentos musicais, geradores de efeitos, etc. O circuito integrado que abordamos neste artigo faz tudo isso. Denominado 4060 este integrado contém um contador-divisor até 16 384 e ainda elementos para elaboração de um oscilador próprio.

O circuito integrado 4060 consiste num contador binário do tipo 'ripple' e que opera no sentido crescente com lógica positiva.

Elaborado com tecnologia CMOS, pode ser encontrado em diversas versão que são diferenciadas pelas siglas no final da especificação. Assim a sigla A é para os integrados com alimentação de 3 a 12 V e a sigla B para os que admitem alimentação de 3 a 15 Volts.

Para o tipo B a frequência máxima de operação (clock) é de 12 MHz com a alimentação com tensão máxima.

À medida que a tensão de alimentação é reduzida também diminui a velocidade máxima em que o integrado pode operar.

Observamos que nesta freqüência máxima de operação é válida para as etapas contadoras já que o oscilador tem um limite de operação bem menor em torno de 1 MHz.

Na figura 1, temos a pinagem deste circuito integrado que é apresentado em invólucro DlL (Dual ln Line) de 16 pinos.

 


 

 

 

Pinagem do 4060
Pinagem do 4060

 

Na simbologia da figura 1, as saídas são indicadas pela potência de 2, segundo ocorre a divisão da freqüência aplicada à entrada (Clock).

Assim, a saída 5 corresponde à divisão da freqüência por 25 = 32.

A saída de maior valor de divisão é a 14 que corresponde a 16384.

Para operar os estágios divisores devemos manter a saída Reset no nível baixo (aterrada).

O contador operará com a transição negativa do pulso de clock, ou seja, o contador avançará uma unidade cada vez que ocorrer uma transição do nível alto (positivo) para o nível baixo (zero) na entrada de clock.

Observe que o circuito integrado não possui saídas com divisões por 21: 22, 23:

No setor de oscilação podemos usar diversas configurações externas para obter o funcionamento do circuito.

A primeira possibilidade consiste no uso de um oscilador a cristal e é mostrada na figura 2.

 

Usando oscilador a cristal
Usando oscilador a cristal

 

Nesta configuração o trimmer possibilita encontrar o ponto ideal de operação do circuito para uma partida sem problemas.

Outra possibilidade consiste no uso de um oscilador RC conforme mostra a figura 3.

 

Usando oscilador RC
Usando oscilador RC

 

Entretanto, para este circuito se o resistor Rx for menor que 50 k não se recomenda utilizar alimentação menor que 7 volts.

Tipicamente Rs deve ser de 2 a 10 vezes o valor de Rx.

A constante de tempo do circuito que permite calcular a freqüência de operação do oscilador é dada por:

T = 2,2 x Rx x Cx

Características básicas do circuito são dadas na tabela a seguir:

 


 

 

O circuito interno para oscilador também pode ser modificado para operar como um Schmitt trigger (disparador).

Para isso a configuração usada é mostrada na figura 4.

 

Operação como disparador
Operação como disparador

 

 

Aplicações

Damos a seguir alguns circuitos simples que podem servir de base para projetos, usando este circuito integrado.

 

a) Timer de longo período

Com um capacitor de poliéster com boa estabilidade em relação a um eletrolítico que seria usado um timer comum, podemos obter longa temporização, pois a freqüência é dividida por até 16 384.

Assim, se a freqüência do oscilador for de 1 Hz, teremos uma temporização de 16 384 segundos o que corresponde à mais de 4 horas, conforme a figura 5.

 

Longa temporização
Longa temporização

 

Uma temporização ainda maior pode ser obtida se ligarmos dois 4060 em cascata conforme mostra a figura 6.

 

Ligação em cascata
Ligação em cascata

 

Na saída podemos fazer com que o circuito atue sobre um relé, SCR ou transistor, para ativar por exemplo: um oscilador de áudio simples.

A ativação é mostrada na figura 7.

 

Ativação de circuito externo
Ativação de circuito externo

 

No caso do relé e SCR a carga controlada tem suas características determinadas por estes componentes.

Para o oscilador, a freqüência é determinada pelo ajuste do trimpot.

No caso do relé podemos usar para o circuito alimentação de 6 ou 12 Volts conforme o relé escolhido para a aplicação.

Com a utilização de um potenciômetro no oscilador podemos variar a sua freqüência e com isso obter intervalos reguláveis numa boa faixa para o temporizador, no entanto não devemos esquecer os limites de valor que este componente pode admitir para um funcionamento estável.

 

b) Instrumento musical de 3 oitavas

Usando oscilador com divisores do tipo 4060 podemos dividir por 3 a quantidade de componentes necessários a elaboração de um órgão de 3 oitavas, conforme sugere o circuito básico da figura 8.

 

Instrumento de 3 oitavas
Instrumento de 3 oitavas

 

Afinando cada um dos osciladores para uma nota de uma das oitavas, automaticamente estarão afinadas as mesmas notas das oitavas seguintes do aparelho.

Observe entretanto que os sinais obtidos nas saídas são retangulares, o que significa que, para um órgão ou Sintetizador, eles deverão ser trabalhados por filtros e circuitos de efeitos apropriados.

 

c) Divisor para aplicações lógicas

Na figura 9, temos a maneira simples de se utilizar o circuito como divisor para a freqüência de um sinal por valor conhecido, o que pode ser necessário numa aplicação digital.

 

Divisor lógico
Divisor lógico

 

Lembramos que, nesta aplicação a transição das saídas, ou seja, a contagem ocorre quando o sinal de entrada passa o nível alto para o nível baixo.

Os limites de freqüência para a entrada dados nas tabelas devem ser observados para esta aplicação.

 


Texto
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