O cálculo de circuitos é fundamental para o projeto. Nos cursos técnicos, os estudantes aprendem a manusear fórmulas e configurações de modo a obter circuitos que façam exatamente o que desejam. É claro que não é necessário que o projetista conheça todas as fórmulas. Ele deve saber que elas existem, onde estão e como manuseá-la.
Obs: O circuito que ensinamos calcular aqui pode ser visto em funcionamento na nossa seção de Circuitos Simulados – NE0056, com pequenas alterações.
Nesta página mostramos como calcular a freqüência de um oscilador de grande utilidade para a produção de sinais de baixas freqüências na faixa de alguns hertz a perto de 100 kHz. Trata-se do oscilador retangular com amplificador operacional cuja configuração é mostrada na figura 1.
Figura 1 – Configuração básica do oscilador.
Nesse oscilador os resistores Re R2 tipicamente mantém uma relação de 10:1 para se obter um sinal retangular de qualidade na saída. Os valores mostrados no circuito são típicos para amplificadores operacionais comuns como o conhecido 741. Observe que a fonte de alimentação deve ser simétrica com valores compatíveis com o amplificador operacional empregado. A forma de onda na saída é retangular, mas na rede RC que determina a freqüência temos um sinal dente de serra que corresponde à carga e descarga de C. É justamente essa rede que determina a freqüência de operação do circuito.
Cálculo
A fórmula empírica que permite calcular a freqüência desse oscilador é:
f = 1/(6 x R x C)
Onde:
f é a freqüência em hertz (Hz)
C é a capacitância em farads (F)
R é a resistência em ohms (?)
Lembramos que as fórmulas empíricas são muito utilizadas em eletrônica. As fórmulas exatas podem conter constantes e fatores que são pouco relevantes num cálculo comum, quando se leva em conta a tolerância dos componentes usados.Assim, muitas fórmulas podem ser bem simplificadas se tais fatores forem removidos e mesmo assim, dentro de uma boa faixa de valores de componentes “elas funcionam”.
De nada adiante fazer um cálculo complicado que vai dar uma diferença de apenas 1% em relação a um cálculo usando uma fórmula mais simples se as tolerâncias dos componentes utilizados são maiores do que 5%. Vamos dar um exemplo de aplicação dessa fórmula.
Calcular o valor de C no circuito mostrado na figura 2, para que ele gere um sinal de 10 kHz.
Figura 2 – Calcular C para a frequência desejada.
Temos:
f = 10 kHz
R = 10 k ohms
C = ?
Usando potências de 10 para expressar os valores a serem utilizados temos:
f = 104 Hz
R = 104 ohms
C = ?
Aplicando esses valores na fórmula temos:
104 = 1/(6 x 104 x C)
Isolando C:
C = 1/6 x 10-8
C = 0,166 x 10-8
C = 0,00166 uF = 1,6 nF
