Oscilador de áudio

PEÇAS E MATERIAIS

• Duas baterias de 6 volts
• Três transistores NPN — modelos 2N2222 ou 2N3403 recomendados (o catálogo Radio Shack # 276-1617 é um pacote de quinze transistores NPN ideais para este e outros experimentos)
• Dois capacitores de 0,1 µF (catálogo Radio Shack nº 272-135 ou equivalente)
• Um resistor de 1 MΩ
• Dois resistores de 100 kΩ
• Um resistor de 1 kΩ
• Variedade de pares de resistores, menos de 100 kΩ (ex:dois 10 kΩ, dois 5 kΩ, dois 1 kΩ)
• Um diodo emissor de luz (catálogo Radio Shack # 276-026 ou equivalente)
• Detector de áudio com fones de ouvido

REFERÊNCIAS CRUZADAS Aulas de circuitos elétricos , Volume 3, capítulo 4:“Transistores de junção bipolar” Lições em circuitos elétricos , Volume 4, capítulo 10:"Multivibradores"

OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM

• Como construir um circuito multivibrador astável usando transistores discretos

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO







ILUSTRAÇÃO







INSTRUÇÕES

O nome próprio para este circuito é “ multivibrador astável ”. É um circuito oscilador simples e de funcionamento livre, cronometrado pelos tamanhos dos resistores, capacitores e tensão da fonte de alimentação.

Infelizmente, sua forma de onda de saída é muito distorcida, nem onda senoidal nem quadrada. Para o simples propósito de fazer um tom de áudio, no entanto, a distorção não importa muito.

Com uma alimentação de 12 volts, resistores de 100 kΩ e capacitores de 0,1 µF, a frequência de oscilação estará na faixa de áudio baixa. Você pode ouvir este sinal com o detector de áudio conectado com uma ponta de prova ao aterramento e a outra a um dos terminais do coletor do transistor.

Eu recomendo colocar um resistor de 1 MΩ em série com o detector de áudio para minimizar os efeitos de carregamento do circuito e o volume do fone de ouvido:







O multivibrador em si é apenas dois transistores, dois resistores e dois capacitores de conexão cruzada. O terceiro transistor mostrado no esquema e na ilustração serve para acionar o LED, para ser usado como um indicador visual da ação do oscilador.

Use o fio da ponta de prova conectado à base deste amplificador emissor comum para detectar a tensão em diferentes partes do circuito em relação ao aterramento. Dada a baixa frequência de oscilação deste circuito multivibrador, você deve ser capaz de ver o LED piscar rapidamente com o fio da sonda conectado ao terminal coletor de qualquer transistor multivibrador.

Você pode notar que o LED não pisca com o fio da sonda tocando a base de qualquer transistor multivibrador, mas o detector de áudio informa que há uma tensão oscilante ali. Por que é isso? O amplificador transistor de coletor comum do LED é um seguidor de voltagem, o que significa que não amplifica a voltagem.

Portanto, se a tensão em teste for menor que o mínimo exigido pelo LED para acender, ele não acenderá. Uma vez que a junção base-emissor polarizada para frente de um transistor ativo cai apenas cerca de 0,7 volts, não há voltagem suficiente em qualquer uma das bases do transistor para energizar o LED.

O detector de áudio, sendo extraordinariamente sensível, porém, detecta esse sinal de baixa tensão facilmente. Sinta-se à vontade para substituir resistores de valor inferior no lugar das duas unidades de 100 kΩ mostradas. O que acontece com a frequência de oscilação quando você faz isso?

Eu recomendo usar resistores de pelo menos 1 kΩ de tamanho para evitar corrente excessiva do transistor. Uma deficiência de muitos circuitos osciladores é sua dependência de uma quantidade mínima de tensão de alimentação. Muito pouca tensão e o circuito para de oscilar.

Este circuito não é exceção. Você pode querer experimentar tensões de alimentação mais baixas e determinar a tensão mínima necessária para a oscilação, bem como experimentar o efeito que a mudança da tensão de alimentação tem na frequência de oscilação.

Uma deficiência específica deste circuito é a dependência de componentes incompatíveis para uma partida bem-sucedida. Para que o circuito comece a oscilar, um transistor deve ser ligado antes do outro.

Normalmente, há incompatibilidade suficiente nos vários valores de componentes para permitir que isso aconteça, mas é possível que o circuito “congele” e não oscile na inicialização. Se isso acontecer, experimente componentes diferentes (mesmos valores, mas unidades diferentes) no circuito.



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