Demonstrar o projeto, a simulação e a realização de um oscilador de onda senoidal na configuração ponte de Wien

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Figura 3 – Ponte de Wien

[pic 23]

Fonte: Próprio autor

Foi verificado a saída Vo através de um osciloscópio digital, visto na figura abaixo (Figura X). A saída ficou no formato senoidal em uma frequência de fo = 9,84kHz.

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Figura 4 – Saída Vo em Fo = 9,84kHz

[pic 24]

Fonte: Próprio autor

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Bancada

Para elaboração do projeto físico, converteu-se os parâmetros calculados para os valores comerciais adequando estes valores aos disponíveis pelo professor.

Tabela 1 – Valores utilizados ponte de Wien

Componente

Valor Calculado

Valor Utilizado

R

1,5kΩ

2 x 1,5kΩ

C

10nF

2 x 10nF

RF

100kΩ

100 kΩ

R1

47 kΩ

47 kΩ

RM

1MΩ

1MΩ

D

Modelo: 2 x 1N4148

CI

Modelo: UA741CN

Fonte: Próprio autor

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Ajustou-se duas fontes de tensão em 15 V para setar os valores de -VEE e +VCC (Figura 9).

Figura 9 - Fonte de tensão DC

[pic 25]

Fonte: Próprio autor

O circuito em bancada ficou montado da seguinte maneira, porém ao ligarmos, não obtivemos, nenhuma resposta. Aparentemente, relação do ganho não estava suficiente maior do que 3, na condição reais de operação dos componentes, o circuito estava amortecido, de forma que não se conseguia visualizar nenhuma resposta senoidal. Mostrando, que necessitava alguns pares de ajustes.

Figura 9 – Circuito inicial montado

[pic 26]

Fonte: Próprio autor

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Ajustes

Para solucionar o problema de oscilação foi necessário realizar um ajuste mais preciso na resistência responsável pelo ganho do amplificador. De forma que se optou por substituir o resistor de 100 kΩ por um potenciômetro, para realizar um ajuste fino na resistência.

Tabela 3 – Componentes de ajuste

Componente

Valor Calculado

Valor Utilizado

R3

100kΩ

Potenciômetro 1MΩ

Fonte: Próprio autor

Com a mudança, o circuito pratico passou a oscilar a partir que o potenciômetro ficou ajustado em 107kΩ em diante. Ficando limitado na saturação DC do sinal.

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Resultado Final

O esquema elétrico final ficou da seguinte maneira:

Figura 13 – Esquema elétrico final

[pic 27]

Fonte: próprio autor

O circuito montado em bancada final pode ser observador na figura abaixo. O potenciômetro ficou ajustando em aproximadamente 107k Ω. De forma que o circuito só oscila ao momento de todas as condições são satisfeitas.

Figura 14 - Circuito final

[pic 28]

Fonte: Próprio autor

A saída medida e a entrada tiverem as seguintes características:

Figura 15 - Vo = 8,64V, Vi = 2,88V e Fo = 10,2 kHz

[pic 29]

Fonte: Próprio autor

Pode-se observar que a entrada e a saída estão na mesma frequência central, esta frequência ocorre quando os ângulos de fase dos circuitos RC se coincidem. É visível também que os dois sinais estão defasados 0 graus, obedecendo o critério de oscilação. O ganho Av teve o valor de , valor já esperado para essa configuração.[pic 30]

O circuito teve funcionamento adequado dentre de uma margem de erro de 5% com a ressalva que este somente oscila quando todos os parâmetros e condições são satisfeitas.

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CONCLUSÃO

Ao realizar o projeto prático, concluímos que os resultados obtidos foram consideravelmente satisfatórios, ao realizar todos os cálculos, e ao fazer a montagem do circuito em simulação e em laboratório, vimos que, em simulação os resultados dos cálculos demonstraram-se totalmente coerentes ao que foi proposto, porém simuladores demonstram o mundo ideal com confiabilidade em componentes e equipamentos virtuais, ao qual o mesmo não acontece na prática. Efetuamos um par de ajustes para que o projeto demonstrasse resultados desejados e ao que anteriormente foi simulado e mais condizente com o mundo real. O oscilador ponte de Wien com adição dos componentes para o controle do ganho se mostrou um circuito mais prático.