O circuito integrado NE567 é um dos mais versáteis dos PLLs com que o projetista pode contar para aplicações cuja freqüência não supere os 500 kHz. Servindo como reconhecedor de tom ou demodulador de FM ele pode ser utilizado em muitos projetos como solução simples e imediata, já que pode ser obtido com facilidade a um preço muito baixo. Neste artigo, selecionamos 10 circuitos básicos que empregam este circuito integrado.
O circuito integrado NE567 consiste num PLL que pode ser alimentado com tensões de 5 a 9 V e que opera em freqüências de 0,1 Hz a 500 kHz. Os PLLs (Phase Locked Loop) ou Elo Travado Por Fase são circuitos amplamente usados em sistemas de comunicações, como geradores de freqüências, etc. Também podemos usar este circuito como reconhecedor de tom, demodulador de FM ou PWM, ou ainda como oscilador de baixas e médias freqüências.
Na figura 1 temos a sua pinagem, observando-se que, quando ele “trava” reconhecendo um tom de freqüência para a qual foi ajustado, sua saída vai ao nível baixo, podendo drenar uma corrente de até 100 mA.
Essa elevada corrente de saída permite excitar diretamente relés e outras cargas, se bem que nas aplicações comuns sejam usados normalmente transistores no interfaceamento.
Na figura 2 temos então o primeiro circuito que é a aplicação básica do NE567 para a detecção de um tom aplicado à sua entrada.
A sensibilidade deste circuito é de 50 mV. O ajuste da freqüência é feito no trimpot. Veja que nesse circuito temos um transistor PNP excitando uma carga que pode ser um relé, lâmpada indicadora ou ainda um solenóide.
Observamos que o NE567 precisa de uma certa quantidade de ciclos do sinal para que ele seja reconhecido. Esse número vai depender dos valores dos componentes e da intensidade do sinal. Em alguns casos ele pode chegar a pelo menos 14 ciclos do sinal da freqüência que deve ser reconhecida para que ele “trave” indo ao nível baixo.
O capacitor C3 não é crítico, fixando a faixa passante do filtro. R1 pode ter valores na faixa de 2 a 20 k ohms tipicamente, sendo comum o uso de um trimpot de 100 k para o ajuste da freqüência sintonizada.
C2 é o capacitor do filtro-passa baixas. Esse capacitor deve ser selecionado em função da intensidade do sinal de entrada.
Na verdade, a velocidade de resposta do circuito pode ser otimizada com a escolha apropriada de C2 e C3, havendo para isso fórmulas empíricas que permitem calcular esses componentes.
Essas fórmulas são:
C2 = 130 000/fo (nF)
C3 = 250 000/fo (nF)
Onde fo é a freqüência de operação em hertz e o resultado é obtido em nanofarads.
Por exemplo, para 100 kHz (100 000 Hz), os valores de C2 e C3 ideais serão:
C2 = 130 000/100 000 = 1,3 nF
C3 = 260 000/100 000 = 2,6 nF
Outro ponto importante a ser considerado quando diversos tons são utilizados numa mesma linha em que existam circuitos como este ligados é que sua rejeição a harmônicas não é das maiores.
Assim, num sistema múltiplo devem ser evitadas freqüências harmônicas, para que o reconhecimento dessas não ocorra de forma errática. O segundo circuito a ser apresentado consiste num sistema que pode reconhecer um tom que seja sobreposto à tensão da rede de energia. O circuito é mostrado na figura 3.
Esse circuito precisa de um sinal de entrada de 50 mV a 500 mV para que, ao reconhecer o tom, o relé seja ativado. Uma aplicação para este circuito é num sistema de controle remoto via rede ou no sensoriamento remoto do funcionamento de uma máquina usando a rede de energia para transmitir a informação.
O transformador T1 pode ser enrolado num bastão de ferrite consistindo em 200 + 200 espiras de fio esmaltado 32 AWG ou mais fino. Os valores dos demais componentes são selecionados para uma freqüência de portadora de 100 kHz.
Essa mesma configuração pode ser ligada na saída de um receptor IR ou de rádio para se obter um controle remoto modulado em tom. Deve-se considerar que o fato de que harmônicas podem causar o acionamento aleatório limita bastante o número de canais que formam um sistema de controle remoto.
Assim, na prática, o ajuste das freqüências já se torna crítico quando se ultrapassa o limite de 6 canais. Nesse caso, um canal já pode interferir no outro, tanto por problemas de seletividade como pelo reconhecimento de harmônicas.
Uma solução para o uso de mais de 6 canais num sistema modulado em tom que faça uso de LM567 como decodificadores, consiste no uso de tons seqüenciais. A aplicação da figura 4 mostra como fazer o reconhecimento de dois tons sequenciais usando dois NE567 em paralelo.
Neste circuito, as constantes de tempo dos circuitos são calculadas de modo que a saída do primeiro ainda se mantenha no nível baixo quando o segundo tom chegar ao segundo, de modo a se conseguir os níveis baixos simultâneos na porta NOR que fornece o sinal externo.
Evidentemente, neste caso, deve-se evitar o uso de tons harmônicos para que não ocorra o acionamento errático de eventuais outros blocos que operarem no mesmo sistema.
Na figura 5 temos um circuito em que o segundo reconhecedor de tom se mantém desabilitado até que o primeiro reconheça o tom correspondente.
Com esse recurso, o circuito pode reconhecer dois tons na seqüência certa, o que não ocorre no primeiro caso. Sistemas de chamada (pagers) de gerações passadas utilizavam esse sistema, normalmente empregando três tons seqüenciais, para identificar o receptor a ser chamado.
Aplicações para esse tipo de reconhecedor de sinais são muitas como, por exemplo, a utilização de linhas de dados, telefônicas e outras para a superposição de informações.
Uma aplicação interessante que encontra aplicações na indústria, principalmente quando podem ocorrer flutuações da freqüência de uma rede de energia, é a mostrada na figura 6.
Trata-se de um indicador de freqüência que faz uso de uma lâmpada (LED ou outro tipo de indicador) em sua saída.
O primeiro NE5467 é ajustado para uma freqüência 6% acima da freqüência que se deseja monitorar enquanto que o outro é ajustado para uma freqüência 6% abaixo. Esse valor de freqüência é escolhido justamente em função da seletividade normal do NE567.
Quando os dois NE567 estão travados, isso significa que a freqüência do sinal monitorado está dentro de 1% do valor ajustado, conforme mostra o gráfico da figura 7
Quando a freqüência sai da faixa indicada, a lâmpada apagada, permanecendo acesa apenas a indicadora ligada na saída do CI que ainda se encontrava atracado.
Assim, por essa lâmpada que permanece acesa é possível saber se a freqüência está acima ou abaixo do valor esperado. Na figura 8 mostramos como usar o NE567 como um oscilador de duas freqüências.
Na saída temos um sinal com a freqüência fundamental gerada conforme os valores dos componentes usados. No pino 3 temos um sinal com a metade da freqüência.
Os sinais gerados são retangulares com um ciclo ativo de 50%. Um oscilador retangular que pode controlar cargas até 100 mA é mostrado na figura 9.
Esse circuito possui uma entrada de controle externo da freqüência por tensão, permitindo sua utilização como um VCO (Voltage Controlled Oscillator). A faixa de freqüências que o circuito pode varrer com o controle externo é da ordem de 6%.
Para travar a saída do NE567 pode ser usado o circuito mostrado na figura 10.
Quando o circuito reconhece o tom para o qual foi ajustado, sua saída vai ao nível baixo e assim permanece mesmo depois que o tom desapareça.
Par destravar o circuito, fazendo com que ele fique pronto para reconhecer outro tom de entrada pode ser usado in interruptor de pressão ou então um transistor comandado por um sinal externo.
Para decodificar sinais modulados em freqüência ou largura de pulsos (PWM) a configuração usada é a mostrada na figura 11.
A freqüência central da portadora é ajustada em P1 e na saída temos um sinal cuja amplitude depende do desvio de freqüência do sinal de entrada em relação à freqüência para a qual o PLL foi ajustado.
Esse circuito pode ser usado como decodificador para um sistema de comunicações modulado via rede de energia. A modulação pode ser feita aplicando-se no pino 5 de um 555 como astável, conforme mostra a figura 12.
O sinal retangular modulado gerado pelo 555 é aplicado a uma etapa de potência. Essa etapa de potência joga o sinal diretamente na rede de energia para ser recebido numa estação remota contendo o NE567 como decodificador.
Um outro circuito de aplicação do NE567 é mostrado na figura 13. Ele consiste num decodificador para DTMF, fornecendo saídas decodificadas para os tons telefônicos.
Se bem que existam circuitos próprios que exerçam essa função, o uso do NE567 numa configuração capaz de fazer isso mostra sua versatilidade e além disso, pode ser que justamente esse seja o componente que o leitor disponha para uma experimentação.
A precisão desse circuito na decodificação vai depender das tolerância dos componentes usados.Finalmente, na figura 14 temos um gerador de pulsos, cuja duração em relação ao espaço (relação marca/espaço) depende do ajuste do potenciômetro.
O capacitor C1 determina a faixa de freqüências para os pulsos gerados e na saída temos sinais retangulares. Lembramos que a freqüência máxima de operação desse circuito é 500 kHz.
Agregando um Controle de Sensibilidade
Dependendo da aplicação pode ser necessário agregar um controle de sensibilidade, tanto para se obter maior seletividade como eventualmente para bloquear um sinal interferente.
A figura 15 mostra como fazer isso de maneira simples.
Os diodos são opcionais, servindo apenas para compensar o ajuste com as variações da temperatura.
Conclusão
Apesar de ser um componente bastante tradicional, as utilidades do NE567 ainda hoje são patentes.
Ele pode ser usado como elemento importante de projetos que usam componentes mais avançados, possibilitando uma solução simples, barata e eficiente de se reconhecer tons, decodificar sinais modulados em freqüência e também de se implementar circuitos osciladores.
A faixa de tensões de operação entre 5 e 9 V torna-o ideal para ser utilizado em circuitos lógicos TTL ou CMOS.
