Universidade Federal de Campina Grande – UFCGCentro de Engenharia Elétrica e Informática

Departamento de Engenharia ElétricaLaboratório de Eletrônica

Turma: 04 Horário: Sex (08:00 – 10:00)Professor: Gutemberg Assis Lira

Alunos: Saul Borges Nobre Mat.: 112210337William Pinheiro Silva Mat.: 112210592

RELATÓRIO DO EXPERIMENTO III

OSCILADORES SENOIDAIS

Osciladores senoidais com amplificadores operacionais

Campina Grande, outubro de 2015

Sumário1. Objetivos..............................................................................................................................1

2. Materiais Utilizados.............................................................................................................1

3. Introdução Teórica...............................................................................................................1

4. Desenvolvimento Experimental..........................................................................................2

4.1. MONTAGEM 1: Oscilador por deslocamento de fase – Três secções.........................2

4.2. MONTAGEM 2: Oscilador por deslocamento de fase – Duas secções........................3

4.3. MONTAGEM 3: Oscilador ponte de Wien...................................................................4

4.3.1. Oscilador ponte de Wien com controle automático de amplitude.....................5

4.3.2. Oscilador ponte de Wien – Gerador de Sinais.....................................................6

5. Conclusões...........................................................................................................................6

6. Referências..........................................................................................................................6

1. Objetivos

Montar e verificar as condições de oscilação [Barkhausen] para circuitos

osciladores senoidais utilizando amplificadores operacionais. Durante a montagem

fizeram-se observações das características dos osciladores projetados [frequência,

amplitude, distorção e estabilidade].

O experimento teve a finalidade de implementar e verificar a funcionalidade

dos osciladores senoidais por deslocamento de fase e tipo Ponte de Wien com

controle automático de amplitude.

Montagem e observação experimental com diversos circuitos usando

amplificador operacional.

Projetar um oscilador senoidal por deslocamento de fase.

Projetar um circuito oscilador tipo Ponte de Wien com controle automático de

amplitude.

Compreender o mecanismo de estabilização da amplitude das oscilações,

utilizando circuitos de estabilização de amplitude com diodos.

Gerar uma onda quadrada e triangular a partir de onda senoidal.

2. Materiais Utilizados

Circuito integrado TL084; Resistores: 10kΩ; Potenciômetro: 500KΩ, 47KΩ; Capacitor 10nF, 100nF; Gerador de sinais; Osciloscópio; Fonte de tensão de 12V e -12V.

3. Introdução Teórica

O amplificador operacional, abreviadamente AmpOp, é um dos componentes

eletrônicos mais versáteis atualmente ao dispor dos projetistas de circuitos. Os

osciladores senoidais são circuitos de larga aplicabilidade em diversos tipos de

equipamentos eletrônicos. Estes circuitos são capazes de gerar um sinal de saída sem a

necessidade de um sinal de entrada com o uso de realimentação positiva. Um

oscilador eletrônico pode ser visto como um conversor de tensão contínua para

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alternada, ou seja, alimentado por uma fonte DC produz em sua saída um sinal AC sem

a necessidade de qualquer entrada. Osciladores são circuitos que produzem sinal

alternado (AC) a partir de um sinal contínuo (DC), ou seja, são circuitos capazes de

converter energia de uma forma DC para AC.

Os osciladores senoidais são circuitos de larga aplicação em projetos relacionados

com a eletrônica analógica, como por exemplo, nos geradores de sinais, moduladores,

demoduladores, misturadores e instrumentos musicais eletrônicos. Estes circuitos são

muito utilizados como parte integrante em transmissores e receptores de rádio,

telefonia celular, televisão, radiocontrole e conversores de energia (DC-AC). São

circuitos básicos com diversas aplicações em telecomunicações, sendo usados como

fonte geradora de sinal [portadora] para a modulação de sinais [moduladores

AM/FM/PM], translação de frequências [misturadores], multiplicadores de frequência

e analisadores de espectro. Neste experimento foram montados um oscilador senoidal

por deslocamento de fase e um oscilador senoidal tipo Ponte de Wien com controle

automático de amplitude e verificação da sua funcionalidade.

4. Desenvolvimento Experimental

4.1. MONTAGEM 1: Oscilador por deslocamento de fase – Três

secções

Montou-se o circuito conforme a Figura 1:

Figura 1: Oscilador senoidal por deslocamento de fase – Três secções

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Em que R é um resistor de 10 kΩ, RF é um potenciômetro e C é um capacitor de

10nF.

Em seguida, ajustou-se o potenciômetro de forma que na saída do circuito obteve-

se um sinal senoidal. Então, tomou-se a medida da frequência de oscilação e o valor da

resistência para qual o circuito oscila, comparando então com os valores obtidos

teoricamente, conforme mostrado na Tabela 1.

Teórico Experimental Erro (%)

Frequência de Oscilação (Hz)

650 622,3 4,26

Rf (Ω) 290 k 305 k 5,17

Tabela 1: Medições na montagem 1 - Oscilador senoidal por deslocamento de fase – Três secções

Como observado na Tabela 1, verificaram-se erros experimentais que podem ser

atribuídos à tolerância dos componentes, das resistências internas dos equipamentos,

assim como erros de quem faz as medições.

4.2. MONTAGEM 2: Oscilador por deslocamento de fase – Duas secções

Montou-se o circuito conforme a Figura 2:

Figura 2 – Oscilador senoidal por deslocamento de fase – Duas secções

Em que R é um resistor de 10 kΩ, RF é um potenciômetro de 47 kΩ e C é um

capacitor de 10 nF. Em seguida, ajustou-se o potenciômetro de forma que na saída do

circuito obteve-se um sinal senoidal. Então, tomou-se a medida da frequência de

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oscilação e o valor da resistência para qual o circuito oscila, comparando então com os

valores obtidos teoricamente, conforme mostrado na Tabela 2.

Teórico Experimental Erro (%)

Frequência de Oscilação (Hz)

1,6 k 1,555 k 2,81

Rf (Ω) 20 k 20,3 k 1,5

Tabela 2: Medições na montagem 2 - Oscilador por deslocamento de fase – Duas secções

Da mesma forma que no oscilador de três secções, ao aumentar o valor de R F, o

amplificador saturava, e ao diminuir, zerava. A ocorrência é devido ao circuito gerar

um sinal senoidal somente quando os polos da sua função de transferência estão sob o

eixo imaginário. Quando esses polos estão no semi-plano direito, o sistema fica

instável e a saída tende para infinito, diferentemente de quando os polos estão no

semi-plano esquerdo, onde o sistema fica estável e tende para zero.

Como observado na Tabela 2, verificaram-se erros experimentais que podem ser

atribuídos à tolerância dos componentes, das resistências internas dos equipamentos,

assim como erros de quem faz as medições.

4.3. MONTAGEM 3: Oscilador ponte de Wien

Montou-se o circuito explicitado na Figura 3:

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Figura 3 – Malha de realimentação da ponte de Wien

Teórico Experimental Erro (%)

Frequência (Hz) 1,59 k 1,6 k 0,6

Em que R é um resistor de 10 kΩ e C é um capacitor de 10 nF. Aplicou-se um sinal

senoidal na entrada de 10 V de amplitude e com frequência inferior a frequência

central do filtro (f0= 1,59 kHz). Variou-se apenas a frequência desse sinal observando o

momento em que a frequência de saída é máxima. Conforme a Tabela 3.

Tabela 3: Medições na montagem 3 - Oscilador ponte de Wien

4.3.1. Oscilador ponte de Wien com controle automático de

amplitude

Montou-se o circuito conforme a Figura 4, adicionando-se alguns

componentes ao oscilador ponte de Wien:

Figura 4 – Oscilador Ponte de Wien com controle automático de amplitude

Após a montagem, mediu-se a frequência de oscilação, comparando-o com o valor

teórico, conforme a Tabela 4.

Teórico Experimental Erro (%)

Frequência (Hz) 4,82 k 4,63 k 3,94

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Tabela 4: Medições na montagem 3 - Oscilador ponte de Wien com controle automático de

amplitude

A utilização dos diodos permitiu o controle da amplitude de oscilação, evitando

assim a saturação ou o decaimento. Da mesma forma que nas outras montagens,

verificaram-se erros experimentais que podem ser atribuídos à tolerância dos

componentes, das resistências internas dos equipamentos, assim como erros de quem

faz as medições.

4.3.2. Oscilador ponte de Wien – Gerador de Sinais

Conectou-se a saída do circuito da Figura 4 a um circuito comparador de tensão

e em seguida um circuito integrador, conforme mostrado na figura 5, obtendo assim

uma onda quadrada e uma triangular de mesma frequência. Em que R1 = 10 kΩ e C1 =

100 nF.

Figura 5 – Circuito gerador de sinais

5. Conclusões

Com esses experimentos foi possível analisar na prática o conteúdo visto em sala

de aula e verificar que a teoria se aproxima muito da prática. Com isso, os objetivos

dos experimentos estabelecidos foram atingidos e nos foi dado uma grande

oportunidade para treinar os conteúdos vistos em sala de aula, assim como, a

visualização de algumas aplicações desses circuitos, tal qual o professor Gutembergue

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havia comentado nas exposições teóricas. Foi possível absorver melhor a teoria sobre

osciladores e suas aplicações na geração de diversos tipos de sinais.

6. Referências

[1] CHAGAS, Notas de Aula Circuitos Elétricos II.

[2] BARÚQUI, Fernando Antônio Pinto. Apostila Eletrônica. Departamento de

Eletrônica – Universidade Federal do Rio de Janeiro.

[3] LOPES, Felipe Vigolvino. Apostila do Minicurso de Eletrônica Básica do PET -

Elétrica. 12ª ed. Campina Grande, Universidade Federal de Campina Grande, 2014.

[4] COSTA, Márcio Holsbach. Apostila de Eletrônica Aplicada da Universidade

Católica de Pelotas.

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