Oscilador simétrico de onda quadrada com 555

Oscilador simétrico
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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.

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Felipe Neves
Desenvolvedor de sistemas embarcados apaixonado pelo que faz, divide seu tempo entre trabalhar no Venturus desenvolvendo firmware de tudo quanto é coisa, na Aeolus Robotics se envolvendo com o que há de mais legal em robótica e na Overlay Tech desenvolvendo algumas coisas bem legais para o campo de motion control. Possui mestrado em engenharia elétrica pela Poli-USP e possui interesse em tópicos como: Software embarcado, sistemas de tempo real, controle, robótica móvel e manipuladores, Linux embedded e quase qualquer coisa por onde passe um elétron.

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LucasFelipe NevesGlauber Saldanha Recent comment authors
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Lucas
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Lucas

Olá, fiz o mesmo circuito no proteus, mas usei o R1 com 277 ohms para obter uma frequencia de 360Hz, No entando não estou obtendo a frequencia desejada. Revisei o curcuito e é está igual.

Glauber Saldanha
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Glauber Saldanha

Olá Felipe,
Fiquei com uma dúvida: se inserirmos uma carga na saída (pino 3), esse duty-cicle (de 50%) pode sofrer alteração?
E quando a carga tiver um consumo de corrente variável?

Obrigado e parabéns pela publicação.

Felipe Neves
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Felipe Neves

Glauber, voce esta correto, o circuito em si possui algumas limitacoes, tenha em mente que o uso do sinal de output do 555 tem que ter uma carga com impedancia compativel ao estagio de saida (eu realizei testes com resitores entre 10 e 47K sofrendo minima interferencia no resultado final) ou seja, caso deseje utilizar o sinal para acionamento de algum transistor de alta potencia (que possui baixo ganho e baixa impedancia de entrada) seria interessante dotar a saida de um sequidor de tensao por exemplo.

Obrigado pela leitura.