Divisor Programável de Frequência (ART2437)

Descrevemos o projeto de um Divisor Programável de Frequência Digital (CMOS), que pode fazer a divisão por valores inteiros continuamente na faixa de l a 9999, com a possibilidade de expansão pela simples repetição dos módulos. Aplicações em laboratório, em indústria e recreativas serão sugeridas no decorrer do artigo.

Este divisor programável de frequência utiliza circuitos integrados digitais CMOS e pode fazer divisões por qualquer valor inteiro entre 1 e 9999.

São usadas chaves digitais programáveis que permitem a seleção dos valores da divisão com facilidade, o que leva a inúmeras possibilidades de aplicações práticas.

Dentre estas aplicações sugerimos as seguintes:

Contagem programada de objetos numa linha de montagem automatizada, com a parada, acionamento de alarmes quando o valor desejado é atingido.

A ligação de um oscilador de 1MHz (como mostra a figura 1) na entrada permite fazer um gerador programada de frequências, que produzirá sinais na faixa que vai de 1MHz/9999 até 1MHz/1, o que significa algo como 100 Hz até 1 MHz.

Figura 1 – Oscilador para a entrada

Excitando com um sinal de baixa frequência (1 Hz ou 60 Hz) podemos fazer um timer de precisão, conforme sugestão da figura 2.

Figura 2 – Timer de precisão

Este timer pode gerar pulsos em intervalos de 9999/1 no caso de um padrão de 1Hz ou 9999/60 -166 segundos, no caso de um padrão de 60 Hz.

Outras aplicações podem ser facilmente imaginadas pelos leitores.

Como funciona

A base do circuito é o integrado 4518 um “Dual Synchronous Divide by-10 Counter“ ou traduzindo, um divisor duplo síncrono por 10, do tipo CMOS, cujo aspecto e o circuito interno são mostrados na figura 3.

Figura 3 – O 4518

Conforme podemos perceber este integrado contém dois divisores por 10 que podem ser programados para dividirem a frequência por valores entre 1 e 9.

A programação é feita pelas próprias saídas que seguem a codificação BCD, através de uma chave.

Usando dois integrados deste tipo em cascata podemos fazer a divisão por 9999, já que cada um contém dois divisores que nos fornecem dois dígitos (99) na divisão máxima.

Com o acréscimo de um terceiro integrado podemos ter mais dois dígitos, o que nos leva a divisão por valores até 999999.

Os integrados CMOS usados neste circuito divisor podem trabalhar com frequências até 6 MHz (com alimentação de 10 V) ou 2,5 MHz (com alimentação de 5 V).

Na operação com frequências elevadas recomenda-se que o pino 16 do integrado (alimentação) fique o mais próximo possível do capacitor de filtro da fonte, e que seja desacoplado com a ligação de capacitores de 100 nF (104) cerâmicos.

Estes capacitores serão ligados junto aos próprios pinos 16 dos integrados.

Observe que a programação é feita com uma chave de 10 posições BCD que possui 5 terminais comuns mais as saídas codificadas conforme mostra a figura 4.

Figura 4 – A chave codificadora

A tensão de alimentação do circuito pode variar entre 5 e 15 V.

Montagem

O diagrama completo do divisor é mostrado na figura 5.

Figura 5 – Diagrama do aparelho

Na figura 6 temos a nossa sugestão de placa de circuito impresso.

Figura 6 – Placa de circuito impresso

Além dos cuidados normais com o trato dos componentes, observação de polaridades, recomendamos que:

- A fonte usada seja estabilizada o As conexões das chaves programadoras devem ser feitas com fios curtos.

- O montador deve estar atento para a identificação dos fios de ligação das chaves para que a codificação seja seguida na divisão.

- Os sinais de excitação devem ser compatíveis com as características dos integrados digitais CMOS.

Prova

A prova pode ser feita com ajuda de um osciloscópio e um gerador de funções, conforme ligação mostrada na figura 7.

Figura 7 - Prova

Escolhendo valores inteiros de frequência para o gerador e para o divisor podemos ter um controle mais fácil do funcionamento.

A frequência produzida no gerador e dividida pode então ser visualizada no osciloscópio.