Um único circuito integrado de baixo custo permite a obtenção de sinais retangulares de frequências de 2 Hz até além d«os 20 kHz, em 5 faixas de cobertura contínua.
Obs. Este artigo foi publicado originalmente na Revista Monitor numa edição de 1974.
Não será necessário discutir a utilidade de um gerador de áudio numa oficina de reparação, ou na bancada dos que se dedicam a equipamentos de som, para poder convencer a montar este aparelho.
Naturalmente, a sua maior utilidade será revelada se o leitor possuir também um osciloscópio com o qual poderá realizar, com perfeição, o ajuste e reparação de equipamentos de áudio. Mas,
para quem não possui um osciloscópio, este gerador de áudio manifestará toda sua utilidade como versátil injetor de sinais, varrendo toda a gama audível e, com os harmônicos que se estendem de maneira útil a frequências tão elevadas de modo a permitir sua utilização, inclusive, no ajuste de estágios de RF e FI de receptores transistorizados.
Por outro lado, a saída retangular de intensidade ajustável entre valores compatíveis à excitação dos circuitos lógicos integrados mais comuns em aplicações como contadores digitais, relógios, cronômetros, etc., permite a utilização deste gerador como instrumento de grande utilidade na reparação e ajuste desse tipo de equipamento
A inclusão de uma gama de baixa frequência, de 2 a 20 Hz, deve-se justamente a esta possível aplicação, podendo-se, inclusive, estender seu alcance para frequências mais baixas, mediante a alteração do valor do capacitor C1, que deve ser trocado por um de maior capacitância.
O que são amplificadores operacionais
Basicamente, os amplificadores operacionais consistem num amplificador diferencial de elevada impedância de entrada, que excita um estágio amplificador de tensão de maior potência, com baixa impedância de saída.
Na fig, 1 temos representado um amplificador operacional em que existem duas entradas, marcadas com os. sinais (-~) e (+) e uma saída.
Se aplicarmos o sinal a ser amplificado na entrada marcada com o sinal (-), obteremos na saída um sinal com inversão de fase, ou seja, a qualquer variação da tensão de entrada num sentido, corresponderá uma Variação da tensão de saída no sentido oposto.
Por outro lado, se aplicarmos um sinal na entrada marcada com (+) não teremos inversão de fase, isto é, a qualquer variação do sinal de entrada num sentido, corresponderá uma variação no mesmo sentido no sinal de saída.
Acrescentando-se um resistor externo Rx, entre a entrada inversora e a saída, podemos controlar a realimentação negativa e, portanto, o ganho do amplificador. Esse ganho ficará mais ou menos determinado pela relação existente entre o resistor em questão e o resistor de entrada Re.
Percebe o leitor que, quanto menor for Rx, menor será o ganho do amplificador. Quando Rx for infinitamente grande, isto é, quando não existir, o amplificador operacional tem seu máximo ganho.
Para o caso do amplificador operacional ,uA709 usado em nossa montagem, esse ganho é da ordem de 25 000 (O 709 já não mais existe. Pode ser usado o 741.).
No nosso circuito desejamos uma operação como oscilador para o que necessitamos de uma realimentação positiva. Isso é obtido, aplicando-se parcela do sinal de saída, de volta à entrada não inversora, através do divisor de tensão formado por R4, R5 e R6.
Como desejamos uma saída retangular é necessário um recorte apropriado no sinal de realimentação, o que é feito pela rede formada por D1, D2, R1, R2 e R3.
Os capacitores C6 e C7 têm função compensadora, sendo respectivamente acoplados à entrada e à saída do circuito operacional.
Para o amplificador operacional uA709 que usamos nesta montagem são as seguintes as características
Tensão de alimentação ..... 18 - 0 - 18 V (máx.)
Potência de dissipação 500 mW (invólucro metálico)
Ganho de tensão ............ 25 000 (mínimo)
Impedância de entrada ................ 85 k ohms
Impedância de saída .................. 100 ohms
Excursão da tensão de saída . . 12-0-12 V (mín.)
Descrição do circuito
A base deste gerador de áudio é um circuito integrado monolítico que agrega um amplificador operacional de uso geral do tipo ,uA709 num encapsulamento metálico de 8 pinos do tipo TO-8.
Neste circuito (fig. 2) o amplificador operacional opera como comparador regenerativo, utilizando uma realimentação positiva de modo a manter as oscilações.
Em tal configuração são as seguintes as características elétricas obtidas para o gerador: operação em 5 faixas de frequências, selecionáveis por um interruptor comutador de 1 polo x 5 posições, sendo o ajuste fino feito pelo potenciômetro linear R5; com a combinação S2 X R6 obtém-se cobertura total da faixa que vai dos 2 aos 20 000 Hz ou mais; são as seguintes as gamas varridas nas diferentes posições de S2:
faixa 1 ................... 2 a 20 Hz
faixa 2 ................... 20 a 200 Hz
faixa 3 ................... 200 a 2000 Hz
faixa 4 ................... 2 a 20 kHz
faixa 5 ................... acima de 20 kHz
Naturalmente, a precisão dos limites de frequência obtidos em cada faixa dependerão da qualidade dos componentes usados, especificamente das tolerâncias dos resistores do divisor de tensão formado por R3, R4 e R5 e pelas tolerâncias dos capacitores C1 a C5;
- baixa impedância de saída (da ordem de 100 ohms com uma tensão de excursão de cerca de 6 V, para uma alimentação de 9 V, valor que pode ser estendido para 12 V, se a alimentação for feita a partir de 4 baterias de 9 V, ou seja, 18 - 0 - 18 V; a intensidade do sinal é ajustada pelo divisor de tensão que consiste em R8, podendo seu valor ser entre 0 V e o máximo, nas condições de alimentação do circuito;
- ajuste de simetria possível, por meio do trimpot, de modo a se obter uma forma de onda perfeitamente retangular dentro de estreitos limites de tolerância, dependendo apenas da precisão com que tal ajuste seja realizado;
- proteção contra curto-circuitos na saída, feita por meio do resistor R7;
- baixo consumo, permitindo a alimentação a partir de baterias miniatura de 9 V, ou tensão maior, caso o leitor assim o desejar.
Montagem
Os componentes São montados numa placa de fiação impressa (fíg_ 3) que deverá ser confeccionada pelo próprio leitor (no protótipo foi usada a técnica fotográfica).
Com exceção da fonte de alimentação, da chave seletora de faixas, do potenciômetro de ajuste fino de frequência (R5) e do potenciômetro de controle de intensidade de sinal (R8), todos os componentes são montados nesta placa de fiação impressa.
O leitor deverá tomar o máximo de cuidado com a fixação do circuito integrado, observando bem a disposição dos seus terminais, do mesmo modo que deverá tomar cuidados especiais com a instalação dos demais componentes polarizados, como os diodos D1, D2 e os capacitores eletrolíticos C1 e C2.
A fonte de alimentação pode ser conectada ao circuito através de interruptor duplo conjugado a R5, ou então, se preferir, através de um interruptor separado.
Todo o conjunto foi alojado numa pequena caixa de acrílico branco, feita especialmente para esta finalidade; a colagem do acrílico usado nesta caixa é feita com clorofórmio que, como se sabe, dissolve o acrílico, permitindo deste modo a obtenção de junções bastante sólidas; cuidado no uso do clorofórmio, que é um anestésico!
(*) Na época a venda do clorofórmio em farmácias era livre. Hoje é proibida.l
Ajustes:
O único ajuste que deve ser realizado é o referente à simetria do sinal, o que é obtido através de R1.
Para isso, uma vez completada a montagem, a unidade deve ter sua saída no seu ponto máximo, na faixa de 200 a 2000 Hz conectada a um osciloscópio os controles de sensibilidade e varredura do osciloscópio deverão ser ajustados de modo a se obter uma imagem em boas condições de observação
A seguir, R1 deve ser ajustado de modo a ser obtida uma forma de onda simétrica, perfeitamente retangular.
Sem osciloscópio tal ajuste não e Viável; quem não o possuir terá de usar o de um amigo!
