Dente de serra linear (ART698)

Escrito por Newton C Braga

Sinais dente de serra são usados em muitas aplicações que envolvam varredura ou base de tempo como, conversores analógicos-para-digitais, circuitos de varredura, geradores de varredura e muito mais. Para esses circuitos, as configurações devem ser lineares, o que nem sempre ocorre quando usamos configurações tradicionais. Veja nesse artigo como gerar um sinal dente de serra linear. Muito mais sobre o assunto já pode ser indicado nesta revisão de 2012 como o livro Curso de Eletrônica - Vol 2 - Eletrônica analógica e diversos circuitos práticos disponíveis no site.

Quando se necessita de um sinal dente de serra normalmente emprega-se um oscilador de relaxação, onde um capacitor se carrega através de um resistor até ser atingida a tensão de disparo de um dispositivo ou configuração com características de resistência negativa.

No entanto, o que ocorre nesse caso é que a carga do capacitor através do dispositivo é exponencial e não linear, conforme mostra a figura 1, o que significa que o sinal gerado não é um verdadeiro dente de serra.

 

O sinal sobre o capacitor não é um dente-de-serra.
O sinal sobre o capacitor não é um dente-de-serra.

 

Nas aplicações críticas que envolvem instrumentação, aquisição de dados ou geração de sinais de precisão, essa forma de onda não pode ser aplicada. Necessita-se de um sinal dente de serra linear, onde a subida da tensão deve ser feita linearmente.

O que ocorre no circuito comum dente de serra é que a corrente de carga no capacitor diminui à medida que a tensão sobre o capacitor aumenta. Para que a tensão suba linearmente à medida que o capacitor se carrega a solução mais simples consiste em se agregar um circuito que permita obter uma corrente constante de carga no capacitor.

Conforme mostra a figura 2, o que se faz é agregar uma fonte de corrente constante ao circuito RC que determina a constante de tempo do oscilador de relaxação.

 

Agregando-se uma fonte de corrente constante obtemos um sinal do tipo dente-de-serra.
Agregando-se uma fonte de corrente constante obtemos um sinal do tipo dente-de-serra.

 

Indo além, podemos ter então um circuito completo de uma boa base linear dente-de-serra utilizando um astável com o conhecido circuito integrado 555, mas agregando à rede RC uma fonte de corrente constante com um transistor.

Esse transistor, além de proporcionar uma carga constante do capacitor e com isso a subida linear da tensão no elemento de disparo também serve de amplificador para os sinais. Na figura 3 temos então o circuito completo obtido para essa finalidade.

 

Circuito completo para um dente-de-serra linear.
Circuito completo para um dente-de-serra linear.

 

Para os componentes mostrados no circuito a freqüência do sinal gerado está em torno de 1,2 kHz, mas alterações podem ser feitas para ser obtida a freqüência desejada.

A corrente constante obtida nesse circuito para a carga do capacitor é da ordem de 50m uA, mas podem ser alterados os componentes para que outros valores sejam obtidos conforme a aplicação.

Observamos ainda que a amplitude do sinal dente de serra varia entre aproximadamente 1/3 e 2/3 da tensão de alimentação.

O circuito poderá ser alimentado com tensões de 5 a 12 V tipicamente e o equivalente CMOS do 555 poderá ser empregado.

A freqüência máxima de oscilação em que os sinais se mantém ainda lineares não vai além de algumas dezenas de quilohertz.

 

 

CI-1 - 555 - circuito integrado, timer

Q1 - BC558 - transistor PNP de uso geral

C1 - 22 nF - capacitor cerâmico ou poliéster

C2 - 100 nF - capacitor cerâmico ou poliéster

R1 - 12 k ? x 1/8 W - resistor

R2 - 1,2 k ? x 1/8 W - resistor

R3 - 1,5 k ? x 1/8 W - resistor

Diversos:

Placa de circuito impresso, fios, solda, etc.