Econômico Gerador de Funções (INS337)

Na prova de equipamentos eletrônicos em geral, e principalmente na prova de equipamentos de áudio, o gerador de funções mostra-se de grande utilidade em qualquer oficina. 0 que descrevemos aqui produz sinais em duas faixas de frequência, cobrindo de 300 Hz a 15 000 Hz, e em três formas de onda diferentes: retangular, senoidal e triangular, conforme seleção feita por chave comutadora. O sinal é de boa intensidade, podendo excitar desde a entrada de aparelhos de som, até circuitos lógicos na função retangular.

Um gerador de funções caracteriza-se por produzir sinais de prova de formas de onda (funções) diferentes. Em eletrônica, um gerador de funções de uso geral, normalmente, possui as três formas de onda básicas disponíveis e estas são a senoidal, retangular e triangular. (figura 1)

Figura 1 – as formas de onda geradas

Estas três formas de onda são de grande utilidade, quando produzidas e injetadas, na verificação do funcionamento de equipamentos de áudio, tais como amplificadores, misturadores, pré-amplificadores, etc. e mesmo de circuitos lógicos, conforme o caso.

Com a aplicação de sinais com qualquer das formas, pode-se constatar facilmente a existência de distorções, isso com a ajuda de um osciloscópio.

E, para quem não tem o osciloscópio, o gerador funciona do mesmo modo que um gerador de áudio comum, com a vantagem de produzir três formas de sinais, e não apenas uma ou duas como os geradores de áudio comuns.

O gerador de funções que descrevemos neste artigo, se bem que simples, possui todos os recursos de aparelhos mais elaborados, ou seja, duas faixas de frequências cobrindo de 300 a 15 000 Hz, seleção de formas de onda e controle de intensidade.

A base do circuito é o integrado 741 que aparece duas vezes, fornecendo sinais nas três formas de onda citadas e com intensidades máximas que se situam num máximo de 2 a 3 V de pico.

A impedância de saída é de 150 Ω, o que significa a possibilidade de excitação direta da maioria dos equipamentos de áudio comuns.

A alimentação vem de uma bateria de 9 V, mas o consumo de corrente é muito baixo, o que significa que, apesar do custo de tais fontes de energia, sua durabilidade em tal aparelho compensa plenamente o investimento inicial.

É claro que nada impede que a alimentação seja feita por uma fonte a partir da rede local.

COMO FUNCIONA

Na figura 2 temos um diagrama de blocos em que o aparelho é representado de forma simplificada.

Figura 2 – Diagrama de blocos do aparelho

O primeiro bloco representa o oscilador em Ponte de Wien, onde a frequência é determinada no diagrama final pelos capacitores C1 e C2 e pelos resistores R2 e R3. (figura 3)

Figura 3 – O oscilador de Wien

Este oscilador já produz um sinal de forma de onda senoidal, cuja taxa de distorção deve ser ajustada em P1. A retirada do sinal senoidal é feita diretamente da saída deste oscilador pela chave seletora S1, passando apenas pelo controle de intensidade.

Como o aparelho produz frequências variáveis em duas faixas, isso é previsto no projeto final.

Assim, os capacitores são comutados de modo a cobrir duas faixas de frequências e em lugar dos resistores fixos usamos potenciômetros.

Uma escala sobre o potenciômetro permite obter com relativa precisão as frequências indicadas.

Dizemos relativa, pois isso dependerá da tolerância dos componentes, principalmente dos capacitores que, como sabemos, podem estar em torno de 20%.

De posse de um frequencímetro, entretanto, o leitor que desejar maior precisão pode fazer uma seleção de capacitores segundo os valores previstos.

A segunda etapa consiste hum Schmidt Trigger com dois transistores, que faz a conformação da onda do oscilador, passando-o para retangular.

Esta etapa fica ligada quando passamos a chave seletora para sua segunda posição. Para que este circuito apresente um funcionamento livre de histerese, é utilizado um diodo zener no emissor dos dois transistores.

Temos finalmente o terceiro bloco, que corresponde também a um 741 que altera a forma de onda retangular do sinal da etapa anterior, passando-a a triangular.

Na saída deste integrado temos o sinal triangular selecionado pela terceira posição da chave S1.

O único ajuste que precisa ser feito neste aparelho é em P1, para que a forma de onda senoidal saia o máximo possível livre de deformações, o que, infelizmente, só pode ser constatado com a ajuda de um osciloscópio.

OS COMPONENTES

Todos os componentes são comuns, admitindo-se até equivalências.

Começamos por sugerir uma pequena caixa, cujo painel é ilustrado na figura 4.

Figura 4 – Caixa e painel

Esta caixa é para a versão alimentada por bateria e possui na parte frontal o comutador de frequência, de forma de onda, a chave que liga e desliga, o potenciômetro com a escala e o de controle de intensidade, e um jaque de saída de acordo com a preferência do leitor, sendo nossa sugestão o tipo RCA.

Os componentes são os seguintes:

Para os integrados CI-1 e CI-2 podem ser usados os 741 DIL de 8 pinos de qualquer procedência, dada pelo prefixo.

Um suporte eventualmente facilitará os leitores que tenham problemas de soldagem.

Os transistores são NPN de uso geral, como os BC548 ou equivalentes, como os BC237, BC238 ou BC547.

Para D1 e D2 pode ser usado qualquer diodo de uso geral, como o 1N914 ou 1N4148, enquanto que Dz é um zener de 3V3 com 400 mW de dissipação (BZX 790 3V3 ou equivalente).

A chave comutadora de faixa é de 2 x 2 reversível comum, enquanto que a de troca de funções é de 2 polos x 3 posições. Temos ainda a chave que liga e desliga que é um interruptor simples.

O trimpot é comum e todos os resistores podem ser de ¼ ou 1/8 W, com qualquer tolerância. Os capacitores menores são cerâmicos, enquanto que os de mais de 1uF são eletrolíticos com tensão de trabalho a partir de 16 V.

O potenciômetro de saída é de 220 Ω.

O leitor deve ter recursos para a elaboração da placa de circuito impresso.

MONTAGEM

Para a soldagem dos componentes use um ferro de pequena potência e ponta fina.

Ferramentas adicionais são as comuns, tais como alicate de corte lateral, alicate de ponta, etc.

Analise em primeiro lugar o diagrama da figura 5, certificando-se de que entendeu todo o projeto e que possui todo o material.

Figura 5 – Diagrama do aparelho

Depois, confeccione a placa de circuito impresso, verificando se a furação dos componentes não tem pequenas variações segundo os tipos adquiridos. O desenho da placa é mostrado na figura 6.

Figura 6 – Placa para a montagem

Em seguida é só observar os seguintes cuidados nas soldagens:

a) Solde em primeiro lugar os circuitos integrados, observando suas posições de acordo com as marcas que identificam o pino 1. Seja rápido nesta operação para que o calor não os danifique.

b) Solde depois os transistores, também observando que suas posições são dadas pelas partes chatas de seus invólucros.

c) Para soldar os diodos D1 e D2, além do zener Dz, deve-se tomar também cuidado com sua polaridade, a qual é dada pela posição da faixa no invólucro. Veja o desenho na placa.

d) Os resistores têm seus valores dados pelas faixas coloridas, segundo a relação de material. Confira através dela, se tiver dúvidas, e seja rápido na soldagem.

e) Solde os capacitores com cuidado. Os eletrolíticos têm polaridade que deve ser obedecida. Para os capacitores cerâmicos recomendamos que a soldagem seja feita rapidamente, pois o excesso de calor pode danifica-los.

f) A polaridade do conector da bateria e também a ligação de S1 exigem cuidados especiais.

Podemos passar à ligação dos componentes externos:

g) As chaves devem ser ligadas com o máximo de atenção, segundo o diagrama e desenhos da placa, pois se houver qualquer inversão poderá o funcionamento do aparelho ficar comprometido.

h) Complete com a ligação do potenciômetro de intensidade e também do jaque de saída. Veja que o terminal que vai ao cursor do potenciômetro é o central do jaque J1.

Depois, é só conferir tudo e preparar-se para uma prova de funcionamento.

PROVA E USO

Coloque a bateria no conector e ligue a saída do gerador de funções na entrada de um osciloscópio ou, se você não dispuser deste aparelho, na entrada de qualquer amplificador de áudio comum.

Use um cabo com plugue RCA num extremo e duas garras, uma vermelha (condutor central) e outra preta (blindagem) para esta finalidade. (figura 7)

Figura 7 – Procedimentos de teste

Ligue o gerador de funções, em qualquer das duas escalas, com o potenciômetro seletor de frequências no centro da escala.

A chave seletora de formas de onda deve estar na posição senoidal.

No osciloscópio, depois do ajuste, deve aparecer o sinal correspondente.

Ajusta-se o trimpot P1 para que não haja deformação neste sinal até o ponto que for possível.

No amplificador deve-se constatar o funcionamento do gerador pela produção de um som contínuo, um apito.

Gire o potenciômetro de ajuste de frequência para verificar seu efeito. De ponta a ponta da escala deve haver a produção de sinal, o que será verificado visualmente no osciloscópio e auditivamente no amplificador.

Passe a chave para a segunda escala de frequência para verificar seu funcionamento.

Em seguida, altere a forma de onda para retangular e depois triangular, verificando também seu funcionamento.

Observamos que na posição triangular podem ocorrer pequenas deformações nos extremos da faixa, o que deve ser previsto nas suas aplicações. Como estas deformações são previstas e conhecidas, portanto, elas não influirão na maioria das aplicações práticas.

Para usar o aparelho existem muitas opções.

O normal será o seu emprego de modo semelhante a um gerador de áudio e até mesmo de um injetor de sinais, lembrando-se que as formas de onda podem ser selecionadas conforme as aplicações.