Fonte simétrica (ART1046)

Para o projeto de circuitos que empreguem amplificadores operacionais ou ainda nas aplicações práticas dos mesmos, é preciso contar com uma fonte de duas tensões ou fonte simétrica. Embora a tendência seja usar nestes projetos um regulador positivo e um regulador negativo de tensão, esta não é a única solução possível. Neste artigo descrevemos a montagem de uma fonte simétrica para tensões de 6 a 15 V, que utiliza dois reguladores positivos de tensão da série 78XX com corrente de saída máxima de 1 A.

Os amplificadores operacionais (AOs) são elementos básicos de muitos projetos de controles industriais, interfaces com sensores, aplicações em eletrônica de consumo e automotiva. No entanto, na maioria das aplicações é necessário alimentar estes amplificadores com duas tensões: uma negativa e outra positiva.

Para o projeto que exija esse tipo de alimentação, é preciso contar com uma fonte simétrica de tensão que, normalmente, vai entre 6 e 15 V, semelhante à que descrevemos neste artigo.

OS AMPLIFICADORES OPERACIONAIS

Nas aplicações básicas dos amplificadores operacionais (A.Os) em que devemos obter excursões tanto positivas como negativas para o sinal de saída, a alimentação deve ser feita com uma fonte simétrica. Isso é necessário porque a referência de tensão aplicada à entrada inversora (-) ou à não inversora (+) deve ser feita com metade da tensão total de alimentação, que corresponde a zero volt.

Em aplicações mais simples pode-se obter esta tensão de referência com um divisor resistivo, conforme mostra a figura 1.

Alimentação simétrica a partir de fonte simples.

 Esta solução é adotada em muitos projetos que trabalham com sinais alternados de entrada.

Entretanto, para os casos em que o sinal de entrada também precisar de uma referência, o melhor é utilizar uma fonte simétrica tanto para a referência quanto para a alimentação, veja a figura 2.

Tensão de referência a partir da alimentação simples.

 Temos então um terra (0 V) em relação ao qual podemos encontrar no circuito tensões positivas ou negativas. Atuando como amplificador, um circuito com amplificador operacional que tenha esta alimentação produzirá excursões tanto negativas como positivas do sinal de saída, de acordo com a ilustração da figura 3.

O sinal de saída conforme a fonte.

 Nos projetos típicos que utilizam amplificadores operacionais, as fontes podem ter tensões de -3/+3 V até -18/+18 V. Para facilitar nossa montagem, entretanto, vamos optar pela escolha de tensões de -6 V / +6 V ou -12 V / +12 V, mas o leitor tem a liberdade de fazer alterações pela simples troca do transformador e dos circuitos integrados reguladores de tensão.

O CIRCUITO

Na entrada colocamos um transformador com dois enrolamentos dotados de tomada central. Na prática podemos utilizar dois transformadores com as mesmas características, sem prejuízo para o projeto.

Este transformador terá a tensão de primário de acordo com a rede de energia e secundário que dependerá da tensão de saída desejada.

Para -6 / + 6 V podemos usar um transformador de 7,5 + 7,5 V ou 9 + 9 V com corrente de 1 A.

Para -12 / + 12 V podemos usar um transformador com enrolamentos secundários de 15 + 15 V e corrente de 1 A.

Os circuitos integrados reguladores de tensão poderão ser do tipo 7806 para saída de 6 V, ou 7812 para saída de 12 V.

Existe a possibilidade de se obter outras tensões. Para 8 V, por exemplo, pode ser usado o 7808 com o transformador de 12 V; para 15 V e 18 V podem ser usados os 7815 e 7818 respectivamente com o uso de um transformador de 18 V.

A retificação é feita por diodos 1N4002 ou equivalentes de maior tensão, enquanto que a filtragem é operada por C1 e C2. Estes capacitores devem ter uma tensão de trabalho de pelo menos o dobro da tensão de secundário do transformado, isto para maior segurança.

Na saída dos CIs colocamos capacitores de desacoplamento cuja tensão deve ser um pouco maior do que a desejada na saída, e diodos para a eliminação dos transientes provocados pela comutação das cargas.

MONTAGEM

Na figura 4 temos o diagrama completo da fonte simétrica.

Diagrama completo da fonte simétrica.

 Os componentes podem ser instalados numa placa de circuito impresso, conforme mostra a figura 5.

Placa da fonte simétrica.

Os circuitos integrados devem ser montados em radiadores de calor.

Uma possibilidade interessante consiste em se agregar um LED em série com um resistor de 3,3 k Ω x 1/2 W em paralelo com uma das saídas para monitorar o funcionamento da fonte.

Para as saídas podem ser usados bornes isolados com cores diferente, tais como: vermelho para o positivo, preto para o 0 V e verde para o negativo.

Será interessante ainda colocar um fusível de proteção de 500 mA em série com a alimentação.

PROVA E USO

Para provar a fonte basta ligá-la e medir as tensões de saída.

Lembramos que os CIs da série 78XX possuem proteção contra curto-circuito na saída.