Como funcionam os osciladores (ART379)

Como escolher a configuração certa de oscilador para uma determinada aplicação? Este é um problema que muitos técnicos, com sólida formação em eletrônica, podem encontrar dificuldades para solucionar. Precisando gerar um sinal de determinada frequência e forma de onda, sempre existem diversas configurações para auxiliar o projetista, mas certamente uma delas pode atender às finalidades melhor. Para descobrir qual é essa configuração é a melhor o técnico precisa conhecer os princípios de funcionamento dos principais osciladores e é justamente disso que vamos falar neste artigo. O leitor que faz projetos deve guardá-lo para consulta permanente.

 

Preciso gerar um sinal de 1 MHz com forma de onda senoidal. Que tipo de oscilador devo usar?

Não sabemos quantas vezes os leitores já tiveram de responder a este tipo de pergunta, folheando esquemários ou sua coleção de revistas na procura de uma configuração que atendesse a essas características. Talvez o leitor até tenha encontrado vários circuitos capazes de gerar o mesmo sinal, mas na hora da escolha mais uma dúvida: qual deles usar?

Dúvidas sobre o uso de osciladores são comuns, e a melhor maneira de saná-las é entendendo como funcionam estes úteis circuitos.

Isso significa que, para sabermos como usar um oscilador, devemos "começar do começo", ou seja, analisar o que é um oscilador e como ele funciona.

Basicamente existem dois tipos de osciladores: os que fazem uso de elementos com características de resistência negativa ou que "disparam" quando uma tensão é atingida, e os que fazem uso e amplificadores que partem para um processo de realimentação positiva, ou simplesmente "jogam" de volta parte do sinal da saída na sua entrada, conforme mostra afigura 1.

 

Tipos básicos de osciladores
Tipos básicos de osciladores

 

Onde usar cada um é algo que vai depender do tipo de sinal gerado, ou seja, faixa de frequências e forma de onda. Vamos analisá-los separadamente.

 

a) OSCILADORES COM DISPOSITIVOS DE RESISTÊNCIA NEGATIVA

Num resistor temos uma característica determinada resistência que tem um valor constante, ou seja, independe da corrente e da tensão. A resistência, conforme sabemos é dada pela tangente do ângulo que a característica corrente em função da tensão forma com o eixo I, conforme mostra a figura 2.

 

Curva característica de um resistor.
Curva característica de um resistor.

 

No entanto, existem componentes que não apresentam uma resistência constante para uma determinada faixa de correntes e tensões. Tomemos por exemplo uma simples lâmpada neon. Aumentando a tensão a partir de zero volt, vemos que a corrente pouco aumenta, o que significa a presença de uma resistência mais ou menos constante de um valor muito alta. Esta resistência de muitos meg? praticamente impede a circulação da corrente.

Quando a tensão chega a um valor em torno de 80 volts, entretanto, repentinamente a lâmpada tem seu comportamento alterado. O gás no seu interior ioniza e ela se torna condutora com uma redução muito grande a sua resistência.

Colocando esse comportamento na forma de um gráfico vemos que a partir do ponto de ionização, quando a lâmpada se torna condutora, a curva se torna descendente com um ângulo que tem uma tangente negativa. Ora, como a tangente desse ângulo indica a resistência, dizemos que neste trecho da curva temos um setor de resistência negativa, conforme mostra a figura 3.

 

Curva característica de uma lâmpada néon.
Curva característica de uma lâmpada néon.

 

Componente que se comportam desta forma "disparam" com determinadas tensões e podem ser usados num tipo de oscilador denominado "oscilador de relaxação".

Analisemos alguns desses osciladores:

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