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SEL-393 APLICAÇÃO DE CIRCUITOS INTEGRADOS LINEARES

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA - EESC-USP

LABORATÓRIO N 9 - Oscilador Controlado por Tensão

OBJETIVOS: Testar um oscilador controlado por tensão (VCO) que utiliza um transistor JFET como elemento de comutação para se obter uma freqüência que depende de tensão aplicada na entrada do circuito, conforme mostrado na figura 1.

Figura 1 - Oscilador Controlado por Tensão

  1. Princípio de Funcionamento

O primeiro amplificador trabalha como um integrador ( onde VT é uma onda triangular) e o segundo constitui um comparador com histerese. O JFET atua como chave eletrônica. Quando V4 > 0 a tensão no “gate” é nula e portanto a resistência do JFET também é praticamente nula, colocando o nó A para o terra do circuito. Quando V4 < 0 a resistência entre DRENO e FONTE é muito alta ( maior que 100 K ), podendo ser considerado circuito aberto entre D e S, se RDS >> R5 e R.

Quando VQ = + VS temos RDS = 0 e a corrente no capacitor é dada por:

Quando VQ = - VS , RDS se torna muito elevada e a corrente no capacitor é dada por:

Para uma onda simétrica na saída devemos ter: | IC1 | = | IC2 |. Portanto R5 = R e

A freqüência de oscilação será dada por: ,

Onde: e VS é a tensão de saturação na saída do comparador.

  1. Parte Experimental

Monte um “VCO” conforme a figura 1

  1. Adote R = R5 = 10 K e o transistor JFET modelo BF-245B.

  2. Determine os valores convenientes para R1 e R2.

  3. Adote inicialmente C = 1 nF. Varie a tensão de entrada VE de 0,0 à 10,0 V com incrementos de VE = 0,1 V entre 0,0 e 1,0 e incrementos VE = 1,0 V de 1,0 à 10,0 V e verifique a freqüência de oscilação.

  4. Substitua o valor de C para 10 nF e repita as operações do item anterior.

  5. Trace a curva “freqüência X tensão VE” nos dois casos e compare com as curvas teóricas obtidas da expressão da freqüência.

  6. Verifique a linearidade da curva experimental e os desvios entre os valores teóricos e experimentais para os valores de VE = 0,1V; 0,5V; 1,0V; 5,0V e 10,0V. É possível que os desvios sejam maiores nos extremos? Por que?

  1. Questionário

    1. Determine a freqüência de oscilação do circuito da figura, em função da entrada VE e outros parâmetros do circuito.

    2. Quais são os parâmetros mais críticos no oscilador para o seu melhor desempenho?

    3. O que poderia ser feito para melhorar as características da onda quadrada na saída (VQ)?

    4. Pode-se obter uma onda quadrada não simétrica (em amplitude positiva e negativa e períodos de ciclos positivo e negativo) efetuando-se alguma alteração simples no circuito?

    5. No circuito ensaiado, se fosse adotado R6 = 10 K, que valores seriam convenientes na escolha do par de resistores R3 e R4 ?

    6. A tensão V4 está relacionada com a histerese do circuito comparador. Que outra relação deve existir entre R3 e R4 para se obter uma onda quadrada simétrica no ponto Q e onda triangular em T ?

    7. Que ordem de grandeza é conveniente para os valores as resistências R e R5 ? Explique.

    8. Suponhamos que com os valores adotados e calculados para os componentes, o circuito esteja funcionando adequadamente. O que poderia acontecer se conectássemos na saída do circuito (ponto Q) dois diodos zener (conectados em série e em oposição) onde Vz < eosat?

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