Fórmulas para Osciladores
Autor: Newton C. Braga
UJT – Transistor unijunção
O transistor unijunção e o transistor programável unijunção (PUT) são dispositivos semicondutores destinados para uso como osciladores de relaxação e timers.
Veja a fórmula 1(box 1, lembrando que todos as fórmulas desse artigo são encontrados no mesmo box), nele: Up é a tensão de pico, em volts (V), UD é a queda de tensão no UJT polarizado no sentido direto (0,7 V) e η é a relação intrínseca de transferência (0,3 a 0,8 para UJT comuns) e UBB é a tensão entre bases, em volts (V).
Observe a fórmula 2, onde: RBB é a resistência entre bases, em ohms (Ω) e RB1 e RB2 são as resistências internas equivalentes, em ohms (Ω).
Com oscilador de relaxação observe a fórmula 3, onde: f é a frequência, em hertz (Hz); R é a resistência, em ohms (Ω); C é a capacitância, em farads (F) e η é a relação intrínseca de transferência.
Fórmulas derivadas
Veremos agora algumas fórmulas derivadas:
Uma fórmula simplificada para calcular a frequência pode ser usada em aplicações menos críticas, como visto na fórmula 4, onde: f é a frequência, em hertz (Hz); R é a resistência, em ohms (Ω) e C é a capacitância, em farads (F).
Quando o circuito é usado como timer. Veja a fórmula 5, onde: T é o período, em segundos (s); R é a resistência, em ohms (Ω) e C é a capacitância, em farads (F).
Exemplo de aplicação: Determine a resistência a ser usada num oscilador com UJT para produzir 1000 Hz, com um capacitor de 100 nF. Dados: f = 1.000 Hz = 10³ Hz; C = 100 nF = 0,1 x 10-6 F e R = ?.
Observe no cálculo 1(Box 2) o uso da fórmula 4. Nos cálculos 2 e 3 observe o processo de isolamento de R.
Multivibrador astável
Um multivibrador astável é formado por dois transistores bipolares ligados. Este circuito gera um sinal retangular, cuja frequência e ciclo ativo dependem do tempo de condução de cada transistor.
Pela fórmula 6, onde: tp é o tempo de condução de um transistor, em segundos (s); R é a resistência, em ohms (Ω) e C é a capacitância, em farads (F), obteremos o tempo de condução.
Frequência é dada pela fórmula 7, onde: f é a frequência, em hertz (Hz), R1, R2 são as resistências, em ohms (Ω) e C1, C2 são as capacitâncias, em farads (F).
Oscilador quadrado (50% de ciclo ativo): R1 = R2 = R e C1 = C2 = C. Observe a fórmula 8, onde: f é a frequência, em hertz (Hz); R é a resistência, em ohms (Ω) e C é a capacitância, em farads (F).
Frequência como função de C, quando R1 = R2 = R e C1 = C2 = C. Veja o fórmula 9, onde: f é a frequência, em hertz (Hz) e tp é o tempo de condução, em segundos (s).
Exemplo de aplicação: Determine a frequência do multivibrador astável. Dados: R1 = R2 = 100 k ohms = 100 x 10³ e C1 = C2 = 10 nF = 0,01 x 10-6. Observe os cálculos 4 e 5.
Oscilador com lâmpada de néon
Um lâmpada néon típica dispara com 70 V e, com isso, acende. Se a tensão for reduzida para algo em torno de 50 V, a lâmpada apaga e deixa de conduzir a corrente. A fórmula seguinte é válida para estes parâmetros.
Obtenha o período com a fórmula 10, onde: T é o período, em segundos (s); C é a capacitância, em farads (F); R é a resistência, em ohms (Ω); U é a tensão de alimentação, em volts (V); Ut é a tensão de disparo, em volts (V) – 70 tip e Uh é a tensão de manutenção, em volts (V) – 60 tip.
A frequência é obtida pela fórmula 11, onde: f é a frequência, em hertz (Hz); C é a capacitância, em farads (F); U é a tensão de alimentação, em volts (V); Ut é a tensão de disparo, em volts (V) e Uh é a tensão de manutenção, em volts (V).
Oscilador de deslocamento de fase
Um circuito produz sinais senoidais de baixa frequência. A faixa vai de alguns hertz a algumas centenas de quilohertz. Qualquer transistor NPN de uso geral pode ser usado na configuração básica. A seguinte fórmula é usada para calcular a frequência deste circuito.
Obtenha a frequência pela fórmula 12, onde: f é frequência, em hertz (Hz); Π é a constante 3,1416; R é a resistência, em ohms (Ω) e C é a capacitância, em farads (F). Obs.: 4,88 = 2√6
Exemplo de aplicação: Determine a frequência de operação de um circuito oscilador.
Dados: C = 10 nF = 0,01; F = 0,01 x 10-6; R = 20 k Ω = 20 x 10³ e f = ?. A aplicação da fórmula é vista nos cálculos 6 e 7.
Oscilador de ponte de Wien
A configuração básica deste tipo de oscilador produz sinais senoidais numa faixa de frequência de alguns hertz e algumas dezenas de quilohertz. Nas aplicações práticas recomenda-se o uso de C1 = C2 e R1 = R2.
Observe a fórmula 13, onde: f é a frequência, em hertz (Hz), R1 e R2 são as capacitâncias em ohms (Ω), C1 e C2 são as capacitâncias em farads (F) e Π é a constante 3,1416.
Exemplo de aplicação: Cálculo da frequência de um oscilador em Ponte de Wien, onde C1 = C 2 = 20 nF e R 1 = R 2 = 20 k Ω. Dados: R 1 = R 2 = 20 k Ω e C 1 = C2 = 20 nF. Observe os cálculos 8, 9, 10, 11 e 12.
* Matéria originalmente publicada na revista Saber Eletrônica; Ano:48; N°467; jan / Fev – 2013
