Oscilador Não Linear para Gerar Ondas Triangulares e Quadradas

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Circuitos Eletrônicos Analógicos - 2021/02
Oscilador Não Linear
João Lucas Oliveira - 2019027644
3 de janeiro de 2023
1 Introdução
Os osciladores convertem uma entrada DC em uma saída AC. Esta forma de onda de saída
pode ter uma ampla gama de formas e frequências diferentes e pode ser complexa em forma
ou ser uma simples onda senoidal pura, dependendo da aplicação. Os osciladores são usados
em muitos equipamentos de teste produzindo ondas senoidais, formas de onda quadradas,
dente de serra ou triangulares ou apenas um trem de pulsos repetitivos de largura variável
ou constante. Dá-se o nome de oscilador não-linear aos circuitos capazes de gerar formas
de onda triangulares, quadradas, pulsos e sinais temporizados a partir do uso de circuitos
não-lineares. A frequência e amplitude dos sinais dependem diretamente dos componentes,
da malha de realimentação e dos valores de alimentação utilizados no projeto.
2 Objetivos
Projetar um gerador de onda triangular/quadrada que atenda as seguintes especificações:
• Frequência de oscilação de 44kHz;
• Tensão de pico igual a 8V;
• Tensão de alimentação dos Amp.Ops de +/- 15V;
3 Desenvolvimento
A topologia do circuito utilizado nesse projeto se encontra na figura 1. O circuito é
composto de um biestável com um integrador na malha de realimentação.
Figura 1: Circuito do oscilador não linear.
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Para a escolha dos componentes, temos as seguintes relações:
Vth = −
R3
R1
L− , Vtl = −
R3
R1
L+
Para a escolha do capacitor e da resistência R2, temos:
t1 = −
R2C1(Vth − Vtl)
L−
, t2 =
R2C1(Vth − Vtl)
L+
Tendo em vista que t1 e t2 são o meio ciclo da onda, podemos descobrir os seus valores
através da frequência.
T =
1
f
, t1 = t2 =
T
2
= 11.36 · 10−6
Com isso, podemos definir os valores dos componentes:
R1 = R3 = 2000Ω
R2C1 =
∣∣∣11.36·10−6·(−8)8−(−8) ∣∣∣ = 5.68 · 10−6 −→ R2 = 1000Ω, C1 = 5.68nF
4 Resultados das simulações
Com os valores de todos os componentes do oscilador conhecido, é possível testar o seu
funcionamento. Foi utilizado o LTspice para fazer esse teste, mas teve que ser adicionado um
limitador na saída da onda quadrada, como mostrado na figura 5.
Figura 2: Limitador de tensão.
Após essa modificação, os valores calculados para os componentes foram substituídos no
circuito da figura 1 e podemos ver as saídas dos sinas e suas FFT nas figuras abaixo.
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Figura 3: output das ondas geradas pelo circuito.
Figura 4: FFT da onda quadrada.
Figura 5: FFT da onda triangular.
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5 Conclusão
Com esse projeto, foi possível compreender o funcionamento e o processo para o desenvol-
vimento de um oscilador não linear para atender certas situações previamente estabelecidas.
Os objetivos do trabalho foram atingidos, foi obtido valores de tensão máximo muito
próximo de 8V e a frequência de oscilação para ambas as saídas do circuito ficou muito
próxima de 44 kHz.
6 Referências
[1] Adel S. Sedra, Kenneth C. Smith - Microelectronic Circuits, Oxford UniversityPress,
Seventh edition.
[2] Gerador de Onda Triangular - Amplificador Operacional, disponível em: < youtube.
com/watch?v=UObjTM44pRk&ab_channel=Eletr%C3%B4nicaGeral>
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