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Cálculo de circuitos - Oscilador Retangular com Amplificador Operacional (M095)

O cálculo de circuitos é fundamental para o projeto.

Nos cursos técnicos, os estudantes aprendem a manusear fórmulas e configurações de modo a obter circuitos que façam exatamente o que desejam.

É claro que não é necessário que o projetista conheça todas as fórmulas.

Ele deve saber que elas existem, onde estão e como manuseá-la.

Neste artigo mostramos como calcular a freqüência de um oscilador de grande utilidade para a produção de sinais de baixas freqüências na faixa de alguns hertz a perto de 100 kHz.

Trata-se do oscilador retangular com amplificador operacional cuja configuração é mostrada na figura 1.

 

Nesse oscilador os resistores Re R2 tipicamente mantém uma relação de 10:1 para se obter um sinal retangular de qualidade na saída.

Os valores mostrados no circuito são típicos para amplificadores operacionais comuns como o conhecido 741.

Observe que a fonte de alimentação deve ser simétrica com valores compatíveis com o amplificador operacional empregado.

A forma de onda na saída é retangular, mas na rede RC que determina a freqüência temos um sinal dente de serra que corresponde à carga e descarga de C.

É justamente essa rede que determina a freqüência de operação do circuito.

 

Cálculo

A fórmula empírica que permite calcular a freqüência desse oscilador é:

 

f = 1/(6 x R x C)

 

Onde:

f é a freqüência em hertz (Hz)

C é a capacitância em farads (F)

R é a resistência em ohms (?)

 

Lembramos que as fórmulas empíricas são muito utilizadas em eletrônica.

As fórmulas exatas podem conter constantes e fatores que são pouco relevantes num cálculo comum, quando se leva em conta a tolerância dos componentes usados.

Assim, muitas fórmulas podem ser bem simplificadas se tais fatores forem removidos e mesmo assim, dentro de uma boa faixa de valores de componentes "elas funcionam".

De nada adiante fazer um cálculo complicado que vai dar uma diferença de apenas 1% em relação a um cálculo usando uma fórmula mais simples se as tolerâncias dos componentes utilizados são maiores do que 5%.

Vamos dar um exemplo de aplicação dessa fórmula.

Calcular o valor de C no circuito mostrado na figura 2, para que ele gere um sinal de 10 kHz.

 

Temos:

f = 10 kHz

R = 10 k ohms

C = ?

 

Usando potências de 10 para expressar os valores a serem utilizados temos:

 

f = 104 Hz

R = 104 ohms

C = ?

 

 

Aplicando esses valores na fórmula temos:

104 = 1/(6 x 104 x C)

 

Isolando C:

C = 1/6 x 10-8

 

C = 0,166 x 10-8

 

C = 0,00166 uF = 1,6 nF

 

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