projeto eletronica analogica
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Universidade Federal do Ceará
Departamento de Engenharia Elétrica
Eletrônica Analógica
Projeto Final
Gerador de Sinais com ci 555
Equipe: Jeymyson Alves de Sousa 338887
José Roberto Pereira dos Santos 336371
Matheus Maia Roque 336357
Sumário
1. Introdução ............................................................................................................................. 3
2. Desenvolvimento do projeto ................................................................................................. 4
2.1. Fonte simétrica .............................................................................................................. 4
2.2. Gerador de sinais ........................................................................................................... 5
2.3. Circuito amplificador .................................................................................................... 7
2.4. Execução do projeto ...................................................................................................... 9
3. Conclusões .......................................................................................................................... 10
Anexo A - Lista de Materiais ...................................................................................................... 11
Anexo B - Placa de circuito Impresso ......................................................................................... 13
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1. Introdução
Um gerador de sinais possui grande aplicabilidade no teste de aparelhos e
equipamentos eletrônicos, e na verificação do funcionamento de amplificadores, filtros e
da resposta em frequência de diversos circuitos. Tendo em vista essa gama de aplicações,
optou-se como objeto do projeto final da disciplina de Eletrônica Analógica, a criação de
um gerador de funções.
Neste relatório são descritos todos os procedimentos necessários a implementação
do gerador utilizando componentes eletrônicos básicos como resistores, capacitores e
transistores.
O gerador é capaz de produzir quatro formas de ondas: as três comuns (quadrada,
senoidal, triangular) e uma quarta que se assemelha a uma onda dente de serra, além disso
ele possui ajuste de frequência na faixa de 1kHz a 8kHz e ajuste da tensão de saída
(aproximadamente 1V a 20V), devido ao acoplamento de um circuito amplificador com
ganho variável, utilizando o LM741 (Amplificador Operacional).
Para alimentação do gerador e do circuito amplificador, foi criada uma fonte
simétrica que fornece tensões em +12Vcc e -12Vcc.
Assim o projeto final é composto por três partes: a fonte simétrica, o gerador de
sinais e o circuito amplificador.
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2. Desenvolvimento do projeto
2.1. Fonte simétrica
O circuito da figura 1 apresenta a fonte simétrica construída. Para o regulador de
tensão optou-se por utilizar os circuitos integrados mostrados (7812 e 7912), pois eles
oferecem melhor regulação e ocupam menos espaço que componentes discretos, tornando
o circuito mais compacto.
Os reguladores 78xx possuem como limitação uma tensão máxima de 35V e uma
tensão mínima de entrada de 3V acima da sua regulação, o mesmo vale para série 79xx.
A diferença ente eles é que o 78xx fornece regulação positiva e o 79xx regulação negativa.
Figura 1 - Esquemático fonte simétrica
Considerando uma oscilação em torno de 10%, encontra-se que o circuito está
dentro das especificações, onde a tensão de entrada está acima do 15V mínimos (fig. 1)
necessários a regulação de 12V.
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2.2. Gerador de sinais
A figura 2 apresenta o circuito do gerador de sinais. Nela o 555 está configurado
no modo astável. Nesta forma é gerado na saída do ci uma onda quadrada com duração
dos níveis Alto e Baixo proporcionais às malhas RC, não sendo necessário nenhum pulso
específico para iniciar o seu funcionamento.
A frequência da onda quadrada de saída é definida por:
𝑓 =1,44
(2𝑅7 + 𝑅1) ∗ 𝐶3
Assim variando-se R7, varia-se a frequência, por isso o resistor R7 foi substituído
por um potenciômetro.
A partir da onda quadrada, as diferentes constantes de tempo formadas pelas
malhas RC se encarregam de gerar as outras formas de onda.
A parte mais a direita do circuito (parte contornada) é responsável pela
estabilização do sinal e eliminação do ruído.
Figura 2 - Esquemático do Gerador de sinais
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Figura 3 - Formas de onda do gerador de sinais
Simulação do gerador de sinais
A simulação foi realizada utilizando o software Proteus, a figura 3 apresenta as
quatro formas de onda disponíveis. Seus valores de pico a pico variam, mas apresentam
valores simulados inferiores a 1V.
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2.3. Circuito amplificador
Para implementação do circuito amplificador, utilizou-se o circuito da figura 4
(inversor com ganho), a alimentação (+12Vcc e -12Vcc) é oriunda da fonte já apresentada
e o ganho variável advém da variação do potenciômetro (pot).
Figura 4 - Esquemático circuito amplificador
Para esse circuito tem-se a seguinte relação entrada-saída:
𝑉𝑖𝑛 − 0
𝑅1=
0 − 𝑉𝑜
𝑃𝑜𝑡≫ 𝑉𝑜 = −𝑉𝑖𝑛 (
𝑃𝑜𝑡
𝑅1) 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 1
Assim, fixando-se R1=1kΩ, sabendo-se que 𝑉𝑖𝑛 ≅ 0,3𝑉 e a alimentação do
Amp – Op é 12Vcc, tem-se que o ganho máximo será de:
𝑔𝑚𝑎𝑥 =12
0.3= 40
Tendo em vista a equação 1, optou-se por um potenciômetro de 50kΩ. Salienta-
se que para valores de 𝑃𝑜𝑡 > 40𝐾Ω, o amp-op irá saturar e a saída tenderá a uma onda
quadrada com valores de pico próximos de +Vcc (12V).
Simulação do amplificador
Para simulação foi utilizado o software Orcad. A seguir estão as formas de onda
da tensão de saída para diferentes ganhos.
U2
LM741
+3
-2
V+7
V-4
OUT6
OS11
OS25
1k
R1 1B
Pot
50k
SET = 0.2
Vin
FREQ = 1kVAMPL = 0.300VOFF = 0
0
0
V1
12
V2
12
V
0
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Figura 5 – Tensões de entra e saída para ganho 10
Na figura 5 a tensão de saída (vermelho) tem amplitude em torno de 3V, e a tensão
de entrada tem amplitude de 0.3V, há portanto um ganho de 10, que é obtido ajustando-
se o potenciômetro para uma resistência de 10kΩ (vide equação 1). A figura a seguir (Fig.
6) apresentação as formas de onda para um ganho de 0.5, obtido quando o potenciômetro
possui resistência de 500Ω.
Figura 6 - tensões de entrada e saída para ganho 0.5
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2.4. Execução do projeto
De posse dos circuitos, fez-se a placa impressa (vide anexos) utilizando o software
Altium. As figuras a seguir mostram o projeto final e os testes realizados para verificar
seu funcionamento.
Figura 7 - Vista Superior do gerador de sinais. Os dois potenciômetros ajustam frequência e tensão e as quatro botoeiras determinam qual será o tipo de onda na saída.
Figura 8 – Formas de onda obtidas através do gerador de sinais
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3. Conclusões
No circuito utilizado percebeu-se um alta nível de ruído na saída de ondas do 555,
para amenizar a deformação dessas ondas foi colocado um resistor de 1M como ilustrado
no corpo do trabalho.
A utilização do CI 555 no modo astável permitiu a variação da frequência das
ondas de saída do circuito em torno de uma faixa de 1Khz a 8Khz. Para valores não
contidos nessa faixa foi possível perceber pela simulação dessa topologia e pela análise
prática, que as ondas de saída são deformadas com alto nível de ruído.
Para estágio de amplificação foi utilizado um AO com realimentação negativa,
com ganho variante a partir de um potenciômetro, a fim de que tivéssemos também
controle sobre a amplitude da onda. Após a amplificação alguns sinas ainda apresentavam
um nível elevado de interferências, sobretudo devido o contato das botoeiras utilizadas
No geral foi alcançado o objetivo do trabalho de se criar um gerador de funções,
onde se pudesse variar a frequência e amplitude dos sinais gerados.
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Anexo A - Lista de Materiais
Fonte simétrica
Material Quantidade
Transformador 220V/ 12V+12V – 5VA 01
Regulador de tensão 7812 01
Regulador de tensão 7912 01
Capacitor eletrolítico 2200uF 02
Capacitor cerâmico 0,1uF 04
Diodo N4007 04
Gerador de sinais
Material Quantidade
Diodo N4007 01
Resistor 1kΩ 03
Resistor 10kΩ 03
Resistor 15kΩ 01
Resistor 4,7kΩ 01
Resistor 100kΩ 02
Resistor 1MΩ 02
Capacitor 1uF 16V 02
Capacitor 47nF 04
Capacitor 10nF 02
Capacitor 100nF 01
TBJ BC547B 02
Ci LM 555 01
Botoeiras 04
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Circuito amplificador
Material Quantidade
LM7041 01
Potenciômetro 50KΩ 01
Resistor 1kΩ 01
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Anexo B - Placa de circuito Impresso
A figura 9 apresenta a placa de circuito impresso da fonte simétrica e do
gerador de sinais criada utilizando o Altium.
Figura 9 - Placa de circuito impresso
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