Oscilador simétrico de onda quadrada com 555

555

Caro leitor, como vai? Neste artigo vou apresentar a vocês um pequeno truque para conseguir obter um oscilador simétrico de onda quadrada utilizando o clássico circuito integrado 555. Essa dica apareceu enquanto limpava meu laboratório e encontrei algumas notas de projetos com 555. Essa é uma das dicas que apresento a vocês.

 

 

O 555 em modo astável tradicional

 

O leitor pode estar se perguntando, o porquê dessa dica. Bom, sabemos que dentre as configurações possíveis o conhecido integrado 555 pode ser configurado em modo astável, conforme ilustra a figura abaixo:

Oscilador simétrico - 555 em modo astável
Figura 1: 555 em modo astável

 

Sabemos que essa configuração situa-se entre as favoritas para se obter de forma fácil um oscilador de onda quadrada ajustável em termos de frequência. O ajuste dessa frequência na configuração atual depende dos valores dos resistores R1, R2 e do capacitor C1. O problema situa-se no fato de que a onda quadrada gerada nessa configuração não vai ser quadrada, pois sua simetria tem que ser ajustada através da relação desses mesmos resistores, que influenciam novamente na frequência, restringindo o uso de valores de resistores além da necessidade do uso de resistores mais precisos.

 

 

O truque para obter uma simetria de 50% (ou bem próximo disso) - Onda quadrada com 555

 

Com uma pequena modificação no circuito astável tradicional poderemos obter a simetria desejada sem ter que lidar com relação entre resistores, utilizamos o conhecido LTSpice para simular o comportamento do nosso modelo. Na figura abaixo mostramos ao leitor a modificação bem como o resultado da simulação de transiente (conhecida por ser adequada para uso de análise de circuitos em estado estacionário), vejamos:

 

Oscilador simétrico - Onda quadrada com 555 com simulação do transiente.
Figura 2: Onda quadrada com 555 - simulação do transiente.

 

Observando o circuito, e comparando com a figura anterior, percebemos que ele ficou mais simples. O pino 7 (Discharge) não vai mais ser utilizado, os pinos 6 (Threshold) e 2 (Trigger) continuam derivando do circuito RC agora formado pelo resistor R1 e pelo capacitor C2 (com os valores atuais a frequência fica em torno de 1 kHz). Por sua vez a rede RC agora deriva do pino 3 (Out) e não mais da tensão de alimentação. Com isso o tempo de carga e de descarga da rede RC será simétrico, fazendo com que os pulsos de onda quadrada também se mantenham. Para calcular a frequência desejada basta que o usuário multiplique R1 por C2 e tome sua função inversa (1/resultado). O circuito pode ser empregado em  nas versões CMOS do 555 (variantes como o TLC555). Em outras versões a mesma abordagem pode ser empregada, porem como o drive do estagio de saída não fornece o nível de tensão da fonte (VCC) a simetria do circuito pode sofrer variações (podendo o sinal resultante ficar com simetria perto dos 40%), portanto leitor, tenha isso em mente.

 

 

Conclusão

 

O 555 sempre vai ser conhecido como um dos mais versáteis circuitos integrados de sinais mistos, um pouco de criatividade torna fácil a construção de circuitos úteis e mesmo a melhoria de configurações já existentes. Neste artigo apresentamos como melhorar a configuração astável quando o objetivo situa-se em obter uma onda quadrada simétrica sem a necessidade de ajuste extra. Espero que essa dica seja útil ao leitor.

 

 

Links úteis sobre o 555

 

Para o Datasheet do LM555, clique aqui.

Repositório no Github contendo os arquivos de simulação, clique aqui.

Desenvolvedor, agnóstico em termos de tecnologia, portador de sangue maker. Procura exaustivamente por formas de transformar a ciência "engessada" das universidades no "simples de fazer" para o mundo real. Compra o pão com o dinheiro que ganha brincando de fazer software de tempo real para smart wearables sem esquecer o background em eletrônica. Possui interesses em tópicos como processamento digital de sinais, software de tempo real (bare-metal ou OS hosted) e fusão de sensores e hardware para aquisição de dados. Por ai dizem que sou mestre em engenharia elétrica(USP) e tecnólogo em eletrônica oriundo da FATEC.