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Sintetizador de Formas de Onda (INS307)

O circuito apresentado pode sintetizar formas de onda na faixa de frequências que vai de 10 a 50 000 Hz, servindo para aplicações em música eletrônica, análise de sistemas e transdutores de áudio, entre outras. O circuito é digital e, alimentado com uma tensão de 6 a 12 V, pode excitar a maioria dos equipamentos de áudio com boa intensidade.

Gerar um sinal de determinada frequência, mas com forma de onda perfeitamente estabelecida, é algo que pode ser necessário em algumas aplicações.

Na música eletrônica, por exemplo, o timbre de um sinal depende de sua forma de onda.

Cada instrumento se distingue do outro pelo timbre quando emitem a mesma nota.

O aparelho que propomos neste artigo pode gerar sinais de qualquer forma de onda, pois, através de trimpots, podemos ajustar em 10 passos a saída desejada.

Usando potenciômetros deslizantes em lugar de trimpots, podemos até visualizar diretamente numa escala esta forma de onda gerada, conforme mostra a figura 1.

 

Figura 1 – Usando potenciômetros deslizantes
Figura 1 – Usando potenciômetros deslizantes

 

A faixa de frequências de operação corresponde ao que normalmente precisamos para aplicação em áudio: 10 a 50 000 Hz.

No entanto, o circuito pode ser gatilhado externamente, possibilitando assim algumas aplicações com transdutores ou mesmo teclado e com a ampliação da faixa para alguns megahertz (alcance do 4017) podemos ter também aplicações em RF.

 

O CIRCUITO

A frequência que o circuito trabalhará é determinada por um 555, que funciona na conhecida configuração astável.

O potenciômetro P1 faz a varredura da faixa numa proporção de 10:1 aproximadamente, enquanto que S1 faz a seleção do capacitor que determinará os limites da faixa.

Usamos três valores de capacitores que permitem varrer a faixa de áudio, mas nada impede que estes valores sejam alterados ou que novos capacitores sejam acrescentados.

Lembramos que o valor mínimo de C1 é da ordem de 500 pF, enquanto que o máximo é determinado apenas peia eventual existência de fugas.

A saída do 555 é um sinal retangular que serve para gatilhar um 4017 (Contador Johnson do 10 estágios CMOS).

A cada pulso do 555, o 4017 tem uma saída que estava no nível alto levada ao nível baixo, enquanto que a seguinte passa ao nível alto.

Isso significa que o pulso de entrada “passa" sucessivamente para as saídas do 4017 num cicio que termina na 10ª saída, correspondente ao pino 11.

No pulso seguinte ao décimo, temos novamente a presença do nível alto na primeira saída, correspondente ao pino 3, com a continuidade do processo.

Em Cada saída temos ligado um trimpot (ou potenciômetro deslizante), que será ajustado para formar um setor do sinal a ser gerado.

Isso significa que podemos dividir a forma gerada em 10 setores, que serão dados pelas posições dos trimpots, conforme mostra a figura 2.

 

Figura 2 – Ajustando a forma de onda
Figura 2 – Ajustando a forma de onda

 

É claro que esta forma de onda será constituída por setores abruptos que devem ser "'arredondados".

Isso pode ser facilmente conseguido com a utilização de um filtro passa-baixas, formado por C5, C6 e R13.

Na figura 3 temos exemplos de formas de onda com os "arredondamentos" produzidos pelo filtro.

 

   Figura 3 – Forma de onda final
Figura 3 – Forma de onda final

 

Os valores de C5 e C6, eventualmente, devem ser alterados em função das frequências de operação, de modo a se obter um mínimo de distorção com maior intensidade de sinal.

A alimentação do circuito pode ser feita com tensões de 6 a 12 V.

Como o consumo de corrente é baixo, pode- mos usar pilhas ou mesmo bateria em lugar de uma fonte.

A amplitude do sinal será de alguns volts, o suficiente para excitar a entra- da de um amplíficador comum.

 

MONTAGEM

Na figura 4 temos o diagrama completo do aparelho.

 

Figura 4 – Diagrama do aparelho
Figura 4 – Diagrama do aparelho

 

Na figura 5 damos uma sugestão de placa de circuito impresso para a montagem.

 

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

 

Os integrados devem ser, preferivelmente, montados em soquetes.

Os resistores são todos de 1/8 ou ¼ W com 5% ou 10% de tolerância.

Os capacitores podem ser cerâmicos ou de poliéster e os diodos são de uso geral de silício como os 1N4148 ou 1N914.

Os trimpots são lineares, podendo, eventualmente, ser substituídos por potenciômetros deslizantes, também lineares.

P1 é um potenciômetro simples linear, no qual também pode estar incorporado o interruptor geral S2.

Para a saída de sinal é usado um jaque comum e a chave S1 é rotativa de 1 polo x 3 posições.

Sugerimos a instalação do conjunto numa caixa plástica.

 

?PROVA E USO

Para a visualização da forma de onda gerada deve ser usado um osciloscópio, que será ligado diretamente na saída do circuito.

Ajustamos então P1 para a frequência desejada e cada potenciômetro, de P2 a P11, para sintetizar a forma de onda desejada.

Feita a comprovação de funcionamento é só utilizar o aparelho.

 

CI-1 - 555 - circuito integrado

CI-2 - 4017 - circuito integrado CMOS

D1 a D10 - 1N4148 - diodos de uso geral

P1 – 100 k - potenciômetro linear

P2 a P11 – 100 k - trimpots ou potenciômetros deslizantes

S1 - chave rotativa de 1 polo x 3 posições

S2 - interruptor simples

C1, C6 – 10 nF - capacitor cerâmico ou de poliéster

C2 – 47 nF - capacitor cerâmico ou de poliéster

C3 – 220 nF - capacitor cerâmico ou de poliéster

C4 – 100 nF - capacitor cerâmico ou de poliéster

C5 - 4,7nF - capacitor cerâmico ou de poliéster

R1, R13 – 10 k - resistores (marrom, preto, laranja)

R2 - 4k7 - resistor (amarelo, violeta, vermelho)

R3 a R12 – 22 k - resistores (vermelho, vermelho, laranja)

Diversos: placa de circuito impresso, suporte de pilhas, caixa para montagem, jaque de saída, knob para P1, fios, solda, soquetes para os integrados etc.

 

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N° do componente 

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Opinião

Terminando mais um ano (OP198)

Estamos chegando ao final de mais um ano de muito trabalho. Não temos que nos queixar de nossas realizações. Fizemos muito e constatamos que temos ainda muito mais por fazer. Os 365 dias de 2019 não foram suficientes para colocarmos em prática todas as nossas ideias, muitas das quais ficaram para o próximo ano.

 

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