Osciladores com Comparadores de Tensão (ART1796)

Escrito por Newton C Braga

Os comparadores de tensão dos circuitos integrados LM139, 239 e 339 ou equivalentes como o CA139, 239 e 339 podem ser usados em eficientes circuitos osciladores para as mais diversas finalidades. Neste artigo ensinamos como obter diversos circuitos com estes comparadores.

Os circuitos integrados comparadores de tensão LM/CA 139, 239 e 339 possuem 4 comparadores que podem ser utilizados de forma independente, como mostra a figura 1.

 

   Figura 1 – Os comparadores 139, 239 e 339
Figura 1 – Os comparadores 139, 239 e 339

 

Estes comparadores podem operar com tensões de 2 a 36 V drenando em sua saída uma corrente até 16 mA o que permite o acionamento direto de LEDs.

Também podemos usá-los para acionar dispositivos de controle como transistores, FETs e SCRs.

No entanto, uma aplicação muito comum destes comparadores é como oscilador, caso em que basta ter um circuito de realimentação positiva com um resistor, conforme mostra a figura 2.

 

    Figura 2 – Realimentação para termos um oscilador
Figura 2 – Realimentação para termos um oscilador

 

Numa configuração completa, como a mostrada na figura 3, temos um oscilador de relaxação em que a frequência pode chegar a alguns megahertz (veja nossa seção de matemática para eletrônica em que damos as fórmulas de cálculo).

 

   Figura 3 – Configuração de um oscilador
Figura 3 – Configuração de um oscilador

 

Neste circuito, o capacitor C carrega-se através do resistor até a tensão de disparo, obtendo-se uma forma de onda como a mostrada na figura 4.

 

   Figura 4 – forma de onda no capacitor
Figura 4 – forma de onda no capacitor

 

Na saída temos uma forma de onda retangular.

Temos então na figura 5 o primeiro circuito oscilador que gera um sinal de 1 kHz.

 

    Figura 5 – Oscilador de 1kHz
Figura 5 – Oscilador de 1kHz

 

A precisão da frequência depende dos componentes, sendo o valor obtido aproximado.

Observe que a fonte de alimentação neste caso não precisa ser simétrica.

Para poder controlar a frequência, basta acrescentar ao circuito de realimentação um potenciômetro, conforme mostra a figura 6.

 

   Figura 6 – Oscilador de 400 a 4 000 Hz
Figura 6 – Oscilador de 400 a 4 000 Hz

 

O capacitor pode ter seu valor alterado para se obter outra faixa de frequências de controle.

Para que o sinal acione uma carga de baixa impedância como, por exemplo, um pequeno alto-falante, devemos usar um transistor amplificador, como mostra a figura 7.

 

   Figura 7 – Etapa para acionamento de alto-falante
Figura 7 – Etapa para acionamento de alto-falante

 

Uma montagem prática usando este oscilador é mostrada na figura 8.

 

   Figura 8 – Campainha de 3 tons
Figura 8 – Campainha de 3 tons

 

Este circuito é de uma campainha que gera tons de frequências diferentes, permitindo assim que se identifique qual foi o interruptor acionado.

A alimentação pode ser feita com 4 pilhas ou fonte.

Para uma versão mais potente, usando um transistor de saída, podemos usar o circuito da figura 9.

 

   Figura 9 – Circuito com etapa de potência
Figura 9 – Circuito com etapa de potência

 

O transistor de potência deve ser dotado de um dissipador de calor e a fonte usada deve fornecer pelo menos 500 mA.

Com uma configuração em simetria complementar podemos obter mais potência ainda de um oscilador, mas deve-se ter cuidado, pois quando desligado um dos transistores permanece em condução.

Na figura 10 damos o circuito para esta versão.

 

   Figura 10 – Circuito com saída em simetria complementar
Figura 10 – Circuito com saída em simetria complementar

 

Uma outra aplicação para um oscilador com os componentes desta série é o oscilador controlado pela luz mostrado na figura 11.

 

   Figura 11 – Oscilador controlado pela luz
Figura 11 – Oscilador controlado pela luz

 

O sensor é um LDR comum e o valor do capacitor pode ser alterado numa ampla faixa de valores.

Outra configuração interessante com LDR é a que ativa o oscilador quando ele recebe luz.

Esta configuração é mostrada na figura 12.

 

   Figura 12 – Oscilador ativado pela luz
Figura 12 – Oscilador ativado pela luz

 

Neste caso, a frequência de operação é ajustada pelo potenciômetro.

Mudando o sensor para um NTC, podemos elaborar um oscilador disparado pela temperatura, conforme mostra a figura 13.

 

   Figura 13 – Oscilador disparado pela temperatura
Figura 13 – Oscilador disparado pela temperatura

 

Para excitarmos um relé com os comparadores de tensão que estamos analisando, basta utilizar o circuito mostrado na figura 14.

 

   Figura 14 – Ativando um relé
Figura 14 – Ativando um relé

 

Para relés de 6 V a corrente de acionamento pode ser até 100 mA e para relés de 12 V, até 50 mA.

Para se modificar o ciclo ativo do sinal gerado, podemos utilizar o circuito mostrado na figura 15.

 

   Figura 15 – Alterando o ciclo ativo
Figura 15 – Alterando o ciclo ativo

 

Os potenciômetros alteram a frequência e também a largura dos pulsos gerados pelo oscilador, o que permite sua utilização em controles PWM.

O acionamento de um LED, num pisca-pisca simples é mostrado na figura 16.

 

   Figura 16 – Pisca-Pisca dom LED
Figura 16 – Pisca-Pisca dom LED

 

A frequência depende do capacitor que pode ser alterado numa ampla faixa de valores.

Podemos obter frequências na faixa de algumas centenas de quilohertz até alguns megahertz controlando o oscilador através de um cristal, conforme mostra a figura 17.

 

   Figura 17 – Oscilador a cristal
Figura 17 – Oscilador a cristal

 

Na figura 18 temos uma configuração controlada pela tensão aplicada a um diodo zener.

 

   Figura 18 – Um oscilador controlado por tensão
Figura 18 – Um oscilador controlado por tensão

 

Finalmente, na figura 19 temos um circuito mais complexo em que três comparadores são utilizados num VCO ou oscilador controlado por tensão.

 

   Figura 19 – Um VCO
Figura 19 – Um VCO

 

Neste circuito temos duas formas de onda para os sinais produzidos e os capacitores da primeira porta determinam a frequência do circuito.

Muitos circuitos mais de osciladores com comparadores de tensão podem ser encontrados no site, principalmente na seção Banco de Circuitos.