Base de Tempo para Osciloscópio (INS303)

Escrito por Newton C Braga

Um circuito importante para o projeto de um osciloscópio é a base de tempo. O circuito que apresentamos não tem alta velocidade, servindo de base para osciloscópios para a faixa de áudio, que podem ser elaborados com base em tubos de baixo custo ou aproveitados de equipamentos fora de uso. Sua linearidade permite a observação precisa das formas de onda na faixa de alguns hertz até 10 kHz, aproximadamente e, além disso, ele é dotado de uma entrada de sincronismo.

Obs. Este artigo é de 1989, servindo apenas para instrumentos mais antigos ou outras finalidades, já que se trata de uma base de tempo de frequência bastante baixa.

A observação precisa de fenômenos periódicos num osciloscópio depende de uma base de tempo que forneça um sinal dente-de-serra, com características de linearidade bastante críticas.

Além disso, o circuito deve ter uma entrada de disparo externa para ser sincronizado com o sinal observado de modo que o retraço ou volta do ponto na tela ocorra sempre no mesmo ponto de um ciclo do sinal observado, como sugere a figura 1.

 

Figura 1 – Necessidade de sincronismo
Figura 1 – Necessidade de sincronismo

 

Sem o sincronismo não teremos a superposição exata do traçado em cada ciclo observado, mas. sim traçados diversos que levam a uma imagem de difícil observação.

A base de tempo que propomos neste artigo é simples e pode ser elaborada com apenas 3 semicondutores, operando a faixa de freqüências que vai de 50 a 500 Hz aproximadamente.

Com uma base de tempo nesta faixa, podemos observam um sinal de até 10 kHz aproximadamente, quando então teremos atéi12 ciclos completos na telá, conforme mostra a figura 2.

 

   Figura 2 – Ciclos observados
Figura 2 – Ciclos observados

 

Quando o sinal tem a mesma freqüência da base de tempo, observamos apenas um cicIo, conforme sugerido na mesma figura

O circuito pode ser alimentado com tensões entre 9 e 12 V e o sinal tem uma amplitude máxima .pico-a-pico de 200 até 500 mV, ou até mais.

 

O CIRCUITO

Para obter um sinal dente-de-serra com uma subida bem linear,empregarmos um oscilador de relaxação com transistor unijunção, mas carregamos o capacitor no emissor deste transistor através de uma fonte de corrente constante.

Esta fonte de corrente constante é formada por um transistor PNP onde sua resistência entre emissor e coletor depende da tensão no capacitor de modo a manter constante a corrente de carga deste componente.

Podemos ajustar esta corrente e, portanto a velocidade da carga do capacitor, através de um potenciômetro (P1) que será também oncontrole dé freqüência do circuito (figura 3).

 

Figura 3 – Carga constante e descarga
Figura 3 – Carga constante e descarga

 

O sinal dente-de-serra é obtido no emissor do transistor unijunção e levado à base de um transistor PNP, que o amplificará.

Na base 2 do transistor unijunção temos a aplicação do sinal de sincronismo.

Este sinal atua exatamente sobre o ponto de disparo do transistor, devendo cortar o ciclo no ponto exato, pois significa um aumento (ou diminuição) da tensão entre base 1 e base 2 que determina, a partir da relação intrínseca do transistor unijunção sua tensão que deve alcançada no emissor para que ocorr o disparo.

Na base B1 do transistor unijunção temos também a produção de pulsos de curta duração e grande intensidade, que podem ser usados para fazer o apagamento do feixe de elétrons no TRC, de modo a termos o retorno deste feixe sem que ele apareça.

A alimentação do circuito deve ser feita com tensão estabilizada, embora as variações de freqüência apresentadas pelo transistor unijunção pelas variações de tensão sejam pequenas.

A impedância do sinal obtido na saída é da ordem de 10 k, e o capacitor C2 deve ser dimensionado de modo a produzir o disparo do sinal no momento desejado, em função das características do circuito que trabalha o sinal a ser observado.

Para operação em freqüências mais altas podem ocorrer problemas de linearidade, o que deve ser levado em conta pelos montadores que desejem fazer esta modificação.

De qualquer maneira, o transistor unijunção não deve oscilar muito além dos 20 kHz num circuito como este.

 

MONTAGEM

Na figura 4 temos o diagrama completo da base de tempo.

 

Figura 4 – Diagrama completo da base de tempo
Figura 4 – Diagrama completo da base de tempo

 

Na figura 5 temos uma sugestão de placa individual, se bem que o aparelho possa ser projetado como parte de um projeto maior, como por exemplo de um osciloscópio completo.

 

   Figura 5 – Placa para a montagem
Figura 5 – Placa para a montagem

 

Os transistores podem ser os BC558 ou equivalentes e os resistores são todos de 1/8 ou ¼ W, com 5 ou 10% de tolerância.

O capacitor C1 pode ser de poliéster ou cerâmica, o mesmo ocorrendo em relação a C2.

O potenciômetro de ajuste de freqüência é linear e o transistor unijunção deve ser obrigatoriamente 2N2646.

 

PROVA E USO

Para provar, basta verificar a oscilação, aplicando o sinal na entrada de um amplificador.

Para uma verificação mais precisa, aplique o sinal na entrada de um osciloscópio.

Comprovado o funcionamento, a determinação de C2 depende do tipo de sinal obtido no osciloscópio com o qual se deseja fazer o gatilhamento.

O capacitor C2 deve ter uma reatância inferior a 500 Ω na freqüência do sinal de gatilhamento.

 

Q1, Q3 - BC558 ou equivalente - transistores PNP

Q2 - 2N2646 - transistor unijunção

P1 - 4k7 - potenciômetro linear

C1 – 100 nF - capacitor cerâmico ou de poliéster

C2 - 10 a 470 nF - capacitor - ver texto

R1 – 1k5 - resistor (marrom, verde, vermelho)

R2 – 12 k - resistor (marrom, vermelho, laranja)

R3 - 8k2 - resistor (cinza, vermelho, vermelho)

R4 – 470 Ω - resistor (amarelo, violeta, marrom)

R5 – 100 Ω - resistor (marrom, preto, marrom)

Diversos: placa de circuito impresso, fonte de alimentação, fios, solda etc.