Introdução e funcionalidades do gerador de funções

GERADOR DE FUNÇÕES

É um equipamento muito útil para a análise do comportamento dos circuitos.[pic 2]

É um instrumento que nos proporciona sinais de entrada para o equipamento sob teste, que são os mais parecidos possíveis com aqueles com que na realidade trabalhará.

Parâmetros mais importantes:

Os diferentes tipos de sinais que são capazes de nos proporcionar, ou seja, sinais sinusoidais, quadrados, triangulares, em rampa, um sinal de varrimento ou disparo, geração de impulsos, modulação AM e FM para alguns destes sinais, etc.

A escala de frequência de trabalho.

A amplitude do sinal de saída.

A precisão e estabilidade da frequência do sinal de saída determinam a qualidade do equipamento.

A distorção da onda sinusoidal. Se o sinal gerado tiver uma distorção elevada não poderemos estar seguros se a distorção de saída do equipamento sob teste é própria ou do gerador.

Os painéis de controlo costumam ser bastante ergonómicos, para que possamos identificar de uma maneira rápida as diferentes funções e opções de que dispõe o equipamento.

Podemos variar a simetria do sinal, tanto no referente ao seu nível, e neste caso acrescenta uma certa componente contínua do sinal (DC OFFSET), como na frequência onde, sobretudo no sinal quadrado, podemos modificar o seu ciclo de trabalho (Duty cycle) entre os 80% e os 20% do sinal original.

Têm a possibilidade de fornecer sinais modulados em amplitude (AM), frequência (FM) e fase (PM). Devemos Ter em conta o índice de modulação para os sinais de AM, o desvio de frequência para os de FM.

Dispõem de um disparo interno muito útil para criar formas de onda em porta, por "rajada" e sincronizadas em fase, de modo que este sinal se pode utilizar para a sincronização do gerador de funções com outros instrumentos.

Formas de onda

Nos laboratórios de electrónica os geradores de funções constituem uma das ferramentas usuais de trabalho. Estes aparelhos geram ondas normalmente de três tipos: sinusoidais, triangulares e quadradas. Nalguns geradores existe ainda uma outra hipótese de geração de impulsos.

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DC OFFSET

O botão de DC OFFSET permite somar ao sinal de saída um sinal contínuo cujo valor pode ser variado continuamente entre –10 V e +10 V.

Os botões de atenuação afectam também o nível da tensão DC.

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Atenção: Se a entrada do osciloscópio, onde está a visualizar a onda, se encontrar no modo DC, o deslocamento introduzido pela adição do sinal contínuo será visível. No entanto, se a entrada estiver em modo AC, a componente contínua será filtrada, e o sinal visualizado não o incluirá.

Pode somar a qualquer das ondas escolhidas uma componente contínua. Se pedir um valor excessivo de componente contínua, o amplificador interno satura.
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Imagem obtida no osciloscópio para valores excessivos de tensão dc offset positiva

Imagem obtida no osciloscópio para uma tensão dc offset negativa de valor excessivo.

Atenuação da amplitude de saída

Os valores da atenuação são expressos em dB (decibel).

O dB exprime uma relação entre a entrada e saída, isto é, um ganho.

Para calcular o ganho, em dB, de um sistema, usa-se a seguinte fórmula:

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Em que Uo representa o sinal de saída e Ui o sinal da entrada.

Para um ganho em corrente a fórmula de cálculo é a mesma:

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Porém, no caso de um ganho de potência a fórmula passa a ser:

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Sempre que o ganho (Uo/Ui, Io/Ii ou Po/Pi) seja maior que 1, o resultado será um valor de ganho; em dB, positivo.

Se, pelo contrário, o ganho for inferior a 1, isto é, se o sinal de saída tiver um valor menor que o sinal de entrada, o resultado será um ganho, em dB, negativo. Neste caso, diz-se que existe uma atenuação.

Duty Cycle (Ciclo de trabalho ou simetria do sinal)

Uma das funções que por vezes está disponível nos geradores de funções é o chamado Duty Cycle, que traduz a relação temporal existente entre o meio ciclo positivo e o período de uma onda quadrada.

Normalmente, o Duty Cycle é de 50%, isto é, a onda tem um valor positivo durante meio período e um valor negativo no restante meio período.

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Pela definição

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Em que:

T é o período da onda

t+ é o intervalo de tempo em que a onda é positiva.

Por exemplo, uma onda quadrada com uma frequência de 1 KHz e um Duty Cycle de 75%

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terá o seguinte aspecto:

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Para a onda triangular o Duty cycle é definido como sendo:

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Onde T+ é o tempo que a onda fica com inclinação positiva   e T é o período.

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Duty cycle de 80%

Duty cycle de 50%

Duty cycle de 20%

Pode ainda gerar um dente de serra ajustando o botão de assimetria a partir duma onda triangular.[pic 20]

SWEEP (varrimento)

Neste modo de funcionamento, a frequência à saída do gerador de funções varia de forma contínua, desde um valor inicial até um valor final, sendo a duração desse intervalo de tempo variável.

A frequência inicial, a frequência final e o intervalo de tempo ao longo do qual ocorre a variação são seleccionáveis independentemente.