Relatório 6, Comparador Regenerativo

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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICAS FEDERAL DO PARANÁ 
CURSO DE ENGENHARIA DE COMPUTAÇÃO 
 
 
 
 
 
 
 
ANDRE LUCAS SILVA 
LUIS FELIPE BENEDITO 
RUANI LAZZAROTTO 
VAGNER MARTINELLO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
COMPARADOR REGENERATIVO 
 
ELETRÔNICA B 
 
RELATÓRIO EXERIMENTAL 6 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PATO BRANCO 
2013
1. Objetivos 
 
Comprovar o funcionamento do comparador regenerativo (ou disparador de Schimitt) do 
tipo inversor. Comprovar o efeito de histerese no comparador regenerativo. 
 
2. Materiais Utilizados 
 
- Matriz de contato; 
- Fios condutores; 
- Multímetro; 
- Osciloscópio; 
- Gerador de Função; 
- 1 Resistor 470 kΩ ½ W; 
- 1 Resistor 10 kΩ ½ W; 
- 1 Resistor 180 kΩ ½ W; 
- 1 Circuito integrado TL084. 
 
3. Procedimento Teórico 
 
Inicialmente, para o estudo do circuito Schmmt Trigger é necessário conhecer um pouco 
mais sobre o circuito integrado TL084. O chip em questão é composto por 14 pinos, cada um 
destinado a uma função ou um amplificador interno diferente. 
 
 
Figura 1: Pinos de conexão TL084. 
 
Para o funcionamento do circuito é necessário a alimentação do dispositivo através dos 
pinos 4 e 11 conforme a polaridade de sinal indicado pelo fabricante. E ainda, conforme o 
amplificador que se deseja usar, os pinos de entrada são 2/3, 5/6, 12/13 e 9/10, porém a saída 
são respectivamente os pinos 1, 7, 14 e 8. 
O circuito comparador regenerativo, também denominado Schmitt Trigger, é 
implementado através do circuito apresentado pela Figura 1 mostrada logo abaixo: 
 
470 kΩ 
180 kΩ 
10 kΩ Vo
Vi
 
Figura 1: Circuito comparador regenerativo. 
 
Um estudo extra sobre o Schmitt Trigger foi realizado fora do laboratório. Com isso, 
realizamos simulação do circuito e calculamos a tensão em que o circuito dispara esboçando a 
curva de histerese do circuito. 
O Schmmitt Trigger é um circuito usado para tornar uma forma de onda irregular ou 
senoidal em uma forma de onda quadrada, ou seja, livre de imperfeições. Para isso, o circuito 
comparador regenerativo atua através de uma faixa de valores de referência, sendo uma 
superior e outra inferior, ambas dependentes do valor de saturação do amplificador 
operacional e dos resistores de realimentação empregados no projeto do circuito. 
Com o objetivo de descobrir a tensão em que o circuito dispara e traçar a curva de 
histerese característica do mesmo, coletamos a tensão de saturação do amplificador 
operacional através da folha de dados do mesmo e calculamos os valores de referência citados 
anteriormente: 
 
 
 
 
 Eq.1 
 
 
 
 
 Eq.2 
 
Para o valor de histerese, temos: 
 
 Eq.3 
 
Conhecendo a tensão de saturação do amplificador e a faixa de valores de tensão para o 
qual o circuito realizara operações sobre o sinal de entrada é possível traçar a curva de 
histerese do circuito. Para o circuito estudado obtivemos a curva representada pela Figura 2: 
 
 
Figura 2: Curva de histerese do circuito comparador regenerativo. 
 
Utilizando o software Multisim 11.0 implementamos o circuito comparador regenerativo 
conforme mostrado através da Figura 3: 
 
 
Figura 3: Simulação circuito comparador regenerativo. 
 
3
2
11
4
1
15 V 
15 V 
180kΩ
10kΩ
470kΩ
XFG1
XSC1
A B
Ext Trig
+
+
_
_ + _
Configurando o gerador de função para fornecer ao circuito uma onda triangular com 
amplitude 5 Vp e 300 Hz de frequência, obtivemos o gráfico abaixo que relaciona o sinal de 
entrada(vermelho) com o sinal de saída(azul) do circuito: 
 
 
Figura 4: Resposta do sistema comparador regenerativo a uma entrada triangular de 5 Vp e 300 Hz. 
 
Observe que quando o sinal de entrada passa pela amplitude +3,708 Vp a saída comuta de 
nível lógico alto para nível lógico baixo até que o sinal de entrada passe pela amplitude -3,695 
Vp e retorne ao nível logico alto. 
Posteriormente, aumenta-se a frequência do sinal de entrada gradativamente até obter 
uma discrepância do sinal na saída. Ao chegar próximo de 100 Hz o circuito se comporta como 
mostrado pela Figura 5: 
 
 
Figura 5: Resposta do circuito comparador regenerativo a uma entrada triangular de 5 Vp e 5 KHz. 
 
Observe que ao aumentar a frequência o sinal de saída não apresenta a mesma dinâmica 
do sinal de saída da Figura 4. 
 
4. Procedimento Prático 
 
Implementamos na prática o circuito simulado apresentado pela Figura 3. Utilizando uma 
matriz de contato, conectamos o circuito integrado TL084 sobre a matriz e fornecemos 
alimentação ±15 volts ao chip do amplificador operacional através dos pinos 4 e 11. 
Com o chip devidamente alimentado, aplicamos um sinal triangular com 5 Vp e 300 Hz na 
entrada do circuito, ou seja, ao pino 2. 
Para o estudo das formas de onda apresentada na entrada e saída do circuito conectamos 
um osciloscópio no circuito de tal forma que o canal 1 capturasse a forma de onda de entrada 
e o canal 2 a forma de onda de saída do circuito no pino 1 do circuito integrado, com isso 
tornando a análise da dinâmica do circuito mais compreensível. 
Após a execução dos passos citados acima, o circuito prático apresenta a configuração 
mostrada na Figura 3 e com isso podemos analisar a resposta do sistema a uma determinada 
entrada. 
Inicialmente aplicamos ao circuito uma onda triangular com amplitude 5 Vp com 300 Hz de 
frequência, com isso capturamos através do osciloscópio o sinal(azul) de resposta do circuito 
apresentado pela Figura 6: 
 
 
Figura 6: Resposta do circuito a um sinal triangular de 5 Vp e 300 Hz. 
 
Note que assim como na simulação, o sinal de entrada ao atingir o valor de referencia 
positivo próximo a +3,738 Vp o sinal de saída é comutado de nível lógico alto para nível lógico 
baixo até que o sinal de entrada atinja o valor de referencia negativo próximo a -3,738 Vp 
efetuando o processo inverso, ou seja, passando de nível lógico baixo para nível lógico alto. 
Observe ainda que o sinal de saída do circuito possui amplitude positiva e negativa. Essas 
amplitudes são estabelecidas pela tensão de saturação positiva e negativa definida pelo 
fabricante do amplificador operacional. Nesse caso, VSAT(+) = 13,50 volts e VSAT(-) = -13,50 volts. 
Após obter a resposta do circuito ao sinal de 5 Vp e 300 Hz, aumentamos gradativamente a 
frequência do circuito a fim de observar o efeito desse aumento sobre o sinal de saída. Com 
isso, coletamos as formas de ondas de entrada e saída do circuito quando atingimos um valor 
de frequência que fosse capaz de apresentar uma distorção no sinal de saída. Observe que ao 
chegar próximo ao valor máximo de frequência desejada, o sinal de saída sofre uma distorção 
como mostrado pela Figura 7: 
 
 
Figura 7: Resposta do circuito a um sinal triangular de 5 Vp e 5 KHz. 
 
O fenômeno observado pelo aumento da frequência do sinal de entrada é relacionado com 
o Slew Rate(SR) do amplificador operacional e pode ser entendido como a máxima variação de 
tensão de saída por unidade de tempo do amplificador. Em outras palavras, está relacionado 
com a velocidade de resposta do amplificador, quanto maior o SR, maior é a tensão que pode 
variar por unidade de tempo. Logo, quanto maior o SR melhor será o amplificador. 
Observando o caso em estudo na Figura 7, ao aumentar a frequência do sinal de entrada o 
SR do amplificador faz com que o sinal de saída contenha um “pulso” pequeno invertido. Com 
isso podemos concluir que a variação de tensão por unidade de tempo do amplificador é 
grande o bastante a ponto de promover o aparecimento do “pulso” citado acima e mostrado 
através da Figura 7. 
 
5. Questionário 
 
5.1. Quais as principais características de um comparador regenerativo?R: O comparador regenerativo pode eliminar imperfeições de sinais de ondas senoidais ou 
muito oscilantes. 
 
5.2. Qual a função dos resistores de 470 KΩ 180 KΩ? O que aconteceria caso algum deles 
fossem trocados? 
R: Os resistores de realimentação positiva nesse caso são implementados a fim de 
estabelecer uma faixa de valores ao qual o Schmmit Trigger irá atuar, ou seja, valores de 
tensão maiores que o valor de referencia superior representará um sinal de saída de nível 
baixo, e vice-versa. Alterando os valores dos resistores de alimentação a faixa de valores 
para o qual o circuito atuará poderá aumentar ou diminuir conforme os valores de 
resistores adotados. 
 
5.3. Qual seria uma aplicação para este tipo de circuito? 
R: Uma aplicação bastante útil desse tipo de circuito é a geração de clock. Um circuito 
digital necessita de um clock para seu funcionamento correto, porém quando mais perfeito 
for o sinal de clock melhor é o funcionamento do circuito em questão. Entretanto, uma das 
maneiras de se obter um bom sinal de clock é usando circuitos disparadores Schmmit. 
Outra aplicação dos compradores regenerativos é a geração de clock de 60Hz usando a 
rede de energia doméstica. 
 
6. Referências 
 
[1] BOYLESTAD, Robert L.; NASHELSKY, Louis. Dispositivos eletrônicos e teoria de 
circuitos. 8. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2004. 
 
[2] PERTENCE JÚNIOR, Antonio. Amplificadores operacionais e filtros ativos: teoria, 
projetos, aplicações e laboratório. 5. ed. São Paulo: Makron, 1996. 
 
[3] CLODOALDO SILVA. Schmmit Trigger. 2007. Disponível em < 
http://www.clubedaeletronica.com.br/digital/HTML/7414.htm> Acessado em 29/03/2013.