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Base de Tempo Linear (INS331)

Na análise de formas de ondas com o osciloscópio necessita-se de um sinal superposto, cuja forma de onda seja dente-de-serra de características absolutamente lineares. Mesmo usando um transistor unijunção como oscilador de relaxação, cujas características normais são exponenciais, podemos obter uma forma de onda linear dentro da faixa de 50 a 500 Hz.

Os osciladores de relaxação com transistores unijunção, assim como todos os circuitos cujas oscilações são determinadas pela carga e descarga de um capacitor, apresentam características exponenciais, ou seja, a forma de onda inclina-se para baixo, à medida que nos aproximamos dos pontos de máximo, conforme mostra a figura 1.

 

Figura 1 – Forma de onda do oscilador de relaxação
Figura 1 – Forma de onda do oscilador de relaxação

 

Essa forma de onda exponencial deve-se justamente ao fato de que, à medida que o capacitor se carrega, é cada vez mais difícil “empurrar" mais cargas. A consequência disso é uma diminuição gradual da velocidade da carga.

Para obter uma velocidade de carga constante e consequentemente uma forma de onda com características lineares, o recurso que empregamos consiste em se ligar, ao circuito de carga do capacitor, um transistor que atua como um "controle automático de carga", conduzindo mais intensamente a corrente, à medida que o capacitor necessita de mais “cargas".

Este mesmo transistor, por meio de sua polarização de base, permite um controle da frequência de operação do oscilador numa faixa relativamente ampla, entre 50 Hz e 500 Hz, valores entre os quais se obtém um funcionamento linear com boa precisão.

Essa frequência básica é determinada pelo valor do capacitor C1 e pelo valor combinado de R4 e da resistência apresentada pelo transistor, entre seu coletor e emissor, durante o processo de carga.

Analisando então o funcionamento do circuito que é dado na figura 2, na sua parte básica, e dado totalmente na figura 3, temos o seguinte:

 

Figura 2 – Circuito básico
Figura 2 – Circuito básico

 

 

Figura 3 – Circuito completo
Figura 3 – Circuito completo

 

O capacitor C1 carrega-se através do transistor Q1 e de R4 numa velocidade constante, que depende do ajuste de R2.

Obtém-se com isso uma tensão linearmente crescente no terminal de emissor do transistor unijunção, até o ponto em que este dispositivo comuta, passando do estado de não condução para plena condução.

Neste momento, o capacitor C1 descarrega-se rapidamente por meio do emissor à R6, reiniciando-se em seguida um novo ciclo.

O sinal linear desejado é retirado do emissor do transistor unijunção, sendo amplificado pelo transistor Q3.

A saída de sinal deste transistor é de alta impedância, o que significa que este circuito só deve ser ligado a osciloscópios cuja impedância de entrada seja superior a 10 k.

Para usar este circuito como base num osciloscópio, devemos ligar sua saída à entrada horizontal do osciloscópio e a forma de onda analisada à entrada vertical, conforme mostra a figura 4.

 

Figura 4 – Usando com o osciloscópio
Figura 4 – Usando com o osciloscópio

 

O osciloscópio, nestas condições, usará este circuito como sincronismo, dispensando-se o uso do sincronismo interno.

Os pulsos obtidos no resistor R6 podem ser usados para apagar o retorno do sinal, possibilitando assim uma melhor visualização do sinal analisada

Por meio de C2 pode ser feito o sincronismo externo do circuito, usando para esta finalidade um sinal cuja amplitude máxima seja de 1V e que no mínimo tenha 200 mV de pico.

Este sinal ajuda a comutação de Q2, permitindo com isso a obtenção de uma imagem estável na tela do osciloscópio.

A montagem do circuito pode ser feita numa placa de circuito impresso e sua alimentação virá de uma fonte de 9 a 12 V, dando-se preferência a uma configuração estabilizada.

 

Lista de Material

Q1, Q3 - BC557 ou BC558 - transistores PNP

Q2 - 2N2646 - transistor unijunção

RI - 1k5 x 1/8 W - resistor (marrom, verde, vermelho)

R2 - 4k7 x 1/8 W - resistor (amarelo, violeta, vermelho)

R3, R4, R7 – 10 k x 1/8 W- resistores (marrom, preto, laranja)

R5 – 470 R x 1/8 W - resistor (amarelo, violeta, marrom)

R6 - 100 Ω x 1/8 W - resistor (marrom, preto, marrom)

C1, C2 – 100 nF (104) - capacitor de poliéster ou cerâmico (C2 até 470 nF, conforme frequência)

Diversos: placa de circuito impresso, fonte de 9 a 12 V, caixa para montagem, fios, etc.

 

 

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