Apresentamos dois circuitos baseados numa mesma configuração os quais podem ser usados tanto para gerar sinais de formas de onda programadas como também para gerar níveis de tensão pré-ajustados pelo simples comando de toque ou por um comando digital. O circuito é baseado em componentes CMOS de fácil obtenção e pode servir de base para inúmeros projetos mais complexos.
Apresentamos um circuito básico interessante em duas configurações que podem servir de base para diversos projetos práticos.
Como gerador de funções podemos usar o circuito para produzir sinais de formas de ondas programadas numa faixa de frequências que vai de fração de hertz até perto de 200 kHz tipicamente.
As formas de onda sintetizadas a partir de pulsos retangulares podem ser aplicadas a filtros passa baixas e com isso teremos padrões diferentes para uso em instrumentação musical ou ainda no teste de equipamentos de som.
Na aplicação monoestável ou como gerador fixo de tensões a cada pulso de entrada aparece a saída um dos quatro níveis de tensão pré-ajustados.
Nesta configuração o circuito pode ser usado como comando digital de dimmers, velocidade de motores ou ainda para ajuste de instrumentos ou sistemas de aquisição de dados.
O circuito pode ser alimentado com tensões de 5 a 12 Volts sendo estes os valores típicos da tensão máxima de saída dos sinais gerados.
A frequência máxima de operação depende do número de níveis que podem ser gerados ficando em torno de uns 200 kHz para uma alimentação em torno de 10 V.
COMO FUNCIONA
A entrada do circuito admite duas configurações. Podemos usar um 555 monoestável disparado pelo pulso negativo de entrada no seu pino 2.
Podemos disparar este circuito com sensores de toque ou a partir de comandos digitais externos.
O pulso único de saída gerado nestas condições é levado à entrada de um contador 4017 que na versão básica conta até 4.
Temos então em cada instante, conforme o pulso de entrada uma das 4 saídas do 4017 levada ao nível alto.
Estas saídas são ligadas a uma chave digital que tanto pode ser ligada ao positivo da alimentação como pode ser alimentada por um sinal diferente externo, por exemplo, vindo de um segundo oscilador.
Na condição em que o sinal vem da própria alimentação ele passa para a saída correspondente a ativação do 4017.
Na saída do 4066, conjunto de chaves digitais temos 4 trimpots que servem para ajustar o nível correspondente do sinal ou da tensão que vai aparecer na saída.
Na versão monoestável a cada toque temos a produção de uma tensão de saída conforme o ajuste dos trimpots.
Na versão astável, o 555 produz um sinal de comutação sequencial para o 4017 e a chave 4066 de modo que as saídas ajustadas nos trimpots correm continuamente gerando uma forma de onda conforme sugere a figura 1.
Se o 4066 for alimentado por um sinal externo teremos o secionamento deste sinal em níveis sequenciais com a mistura ao sinal gerado, caso em que o circuito pode ser usado para gerar formas de onda ou efeitos especiais.
A tensão de saída do sinal depende da alimentação do circuito que pode ser feita com tensões entre 5 e 12 volts tipicamente.
Como as chaves CMOS 4066 apresentam uma resistência ON da ordem de 150 ohms a corrente máxima de saída em cada saída com alimentação de 12 volts será da ordem de 8 mA.
MONTAGEM
O circuito na versão monoestável é mostrado na figura 2.
A placa de circuito impresso para esta versão é mostrada na figura 3.
Para a versão astável temos o circuito mostrado na figura 4.
A placa de circuito impresso correspondente é mostrada na figura 5.
Na versão monoestável o capacitor C1 determina o tempo de saída no nível alto do 555 e portanto o intervalo mínimo entre os pulsos de comando.
Na versão estável o capacitor C1 determina a faixa de frequências de sinais que podem ser gerados. Para a faixa a faixa de áudio de 500 a 5 000 Hz use um capacitor de 47 nF.
Para frequências muito baixas use um eletrolítico de 4,7 a 220 uF.
Os trimpots são comuns e os demais componentes não são críticos.
O circuito integrado 4066 pode ser substituído pelo equivalente de maior resistência interna que é o 4016 desde que essa mudança de característica não seja importante na aplicação visada.
Para um acionamento por toque temos a configuração mostrada na figura 6.
AJUSTE E USO
Na versão monoestável o valor do resistor R1 depende do tipo de sinal usado no disparo. Valores mais altos são usados com sensores de pequena sensibilidade ou sensores de toque.
Para ajustar os níveis de tensão de saída pode ser usado um multímetro comum na escala apropriada de tensões contínuas.
Aplique os pulsos de comando na entrada em sequência e vá ajustando os níveis de tensão desejados nos trimpots correspondentes.
Para maior número de níveis de tensão o 4017 pode ser configurado para contar até 8 e serem usados dois circuitos integrados 4066 com 8 trimpots de ajuste de saída.
Para ajustar a forma de onda use um filtro passa baixas conforme o mostrado na figura 7 e ligue o circuito num osciloscópio.
O valor do capacitor vai depender da faixa de frequências que se pretende gerar.
Comprovado o funcionamento é só utilizar o aparelho de forma independente ou acoplado a algum outro projeto.
LISTA DE MATERIAL
Circuito 1 - Monoestável
Semicondutores:
CI-1 - 555 - circuito integrado - timer
CI-2 - 4017 - circuito integrado CMOS - contador Johnson
CI-3 - 4066 - circuito integrado CMOS - chaves A/D
Resistores: (1/8W, 5%)
R1 - 22 k ohms a 2,2 M ohms - ver texto
R2 - 10 k ohms a 100 k ohms - depende da aplicação
P1, P2, P3, P4 - 10 k ohms - trim pots
Capacitores:
C1 - 10 nF a 100 nF - depende da aplicação
C2 - 220 uF/12 V - eletrolítico
Diversos:
S1 - Chave de 1 pólo x 2 posições
Placa de circuito impresso, soquetes para os circuitos integrados, fios, solda, etc.
Circuito 2 - Astável
Semicondutores:
CI-1 - 555 - circuito integrado - timer
CI-2 - 4017 - circuito integrado CMOS - contador Johnson
CI-3 - 4066 - circuito integrado CMOS - chaves A/D
Resistores: (1/8 W, 5%)
R1, R2 - 10 k ohms
P1 - 100 k ohms a 1 M ohms - trimpot ou potenciômetro - ver texto
P2 a P5 - 10 k ohms - trimpots
Capacitores:
C1 - 1 nF a 470 uF - ver texto
C2 - 220 uF/12 V - eletrolítico
Diversos:
S1 - Chave de 1 pólo x 2 posições
Placa de circuito impresso, soquetes para os circuitos integrados (opcional), botão para o potenciômetro, fios, solda, etc.
