Melhorias no Kit do Gerador de Funções XR-2206

Há três anos, 16 de junho de 2017, eu publiquei o a artigo “Gerador de Funções, Monte você mesmo” onde eu abordava a montagem de um kit chinês (sem preconceito) de um gerador de funções utilizando o XR-2206 da EXAR.  

Retomo o tema agora com “Melhorias no Kit do Gerador de Funções XR-2206” para falar de algumas descobertas importantes que fiz de lá para cá e que, certamente, serão úteis para quem já adquiriu o referido kit e, mais ainda, para aqueles que pretendem adquiri-lo.

Eu já conhecia o XR-2206 faz tempo, como eu cito no artigo anterior. Ele foi meu “sonho de consumo” lá pelos anos 80.

Lá em 2017, ao ver um kit sendo produzido com o este CI fiquei empolgado e nem me dei conta, naquele momento, que o tal CI está descontinuado, ou seja, não é mais fabricado “oficialmente”, e as versões que temos vendidas por aí só podem ser clones ou falsificações e embarquei de “corpo e alma” no fake kit.

Terminada a montagem fiz algumas medições rápidas e, por falta de tempo, deixei-o de lado sem mais aprofundamentos.

Recentemente ao tentar usar o tal gerador de funções para sugerir aos alunos em algumas aulas do Clube Aprenda Eletrônica com Paulo Brites, notei, ao observar o sinal no osciloscópio, certa distorção na senóide, bem como uma ligeira “tremedeira” na mesma e para completar a frustação a onda quadrada deixava de ser quadrada para frequências maiores que 80kHz aproximadamente.

Do males este era o menor, mas a distorção na senóide e a instabilidade na onda, que eu chamei de “tremedeira”, eram preocupantes.

Resolvi que era hora de fazer o dever de casa e que sempre recomendo aos meus alunos e leitores e que eu mesmo, no melhor estilo – faça o que eu digo e não o que faço – havia deixado de lado: analisar o data sheet.

Melhor ainda, resolvi resgatar o Function Generator Data Book, uma “apostila” da EXAR, perdida no meu Baú cujo PDF você pode obter CLICANDO AQUI.

Comecei dando uma olhada no data sheet e mostro na Fig.1 um recorte com as principais características elétricas.

Observe que a EXAR menciona que a tensão mínima deve ser 10V e que o CI pode operar até 26V sendo o valor típico recomendado 12V.

Entretanto, o “manual” do kit chinês sugere utilizar 9V e informa que tensões maiores que 12V podem causar instabilidade.

Estranho uma vez que o data sheet nos informa que a tensão máxima de alimentação é 26V e o recomendado é 12V.

Comecei a desconfiar que “debaixo daquele angu tinha algum caroço” como se dizia “no meu tempo”.

Que tal ir para a Internet e ver o que dizem as boas e más línguas sobre este kit.

Prefiro recorrer aos vídeos de alguns gringos porque por aqui vemos muitos desempacotamentos que eles chamam de unboxing e isto eu sei fazer sem precisar assistir vídeos com propagandas e vinhetas engraçadinhas e estridentes e pouca ou nenhuma análise relevante.

A bem da verdade, também encontramos mundo a fora muita gente “ensinando a galera do Youtube a difícil arte de desembrulhar pacotes”!

Pesquisa daqui e dali, descartado o lixo digital,  achei um bom material no vídeo do canal KainkaLabs com uma análise detalhada e bastante didática, que  sugeria algumas modificações para melhorar o desempenho do kit (baseadas no data sheet) e o melhor de tudo, respondia a minha dúvida (ou seria desconfiança?) sobre a “tremedeira”: os CIs dos kits são falsificados ou clones.

Lá pelos 3 minutos do vídeo o KainkaLabs demonstra isso colocando um CI EXAR original que funciona bem com 16V, enquanto o que vem com o kit começa a “amarelar” quando lá pelos 12V, ficando “aceitável” com 9V ou um pouquinho mais.

Até aí dá para conviver e trabalhar com tensões entre 9V ou um pouco abaixo de 12V, o problema mais grave era a distorção das formas de onda tanto da senóide como da onda quadrada e da tremedeira, é claro.

Obviamente que eu não esperava um gerador de “alto nível” num kit de alguns dólares, mas é preciso ter um “mínimo de decência” no que se pretende vender.

Como o vídeo citado propunha algumas melhorias e até onde eu já tinha assistido, como já disse, o trabalho parecia sério e bem estruturado resolvi ver o que poderia aprender com ele e segui adiante e passo agora para os leitores.

Comparando o circuito original com as melhorias de KainkaLabs

Na fig.2 temos as modificações propostas dentro dos retângulos vermelhos e que passarei a analisar uma a uma.

• Saída senoidal ou triangular

Na versão do kit estes sinais são colhidos diretamente no pino 2 (out). Entretanto, temos um nível DC neste pino igual a metade do V_CC, que pode não ser conveniente injetar em um equipamento em teste. Na modificação foi acrescentado um capacitor (C10), cujo valor pode ficar entre 10 e 100uF, para desacoplar da saída este nível DC.

Uma modificação simples de ser implementada que eu adotei e recomendo.

• Ajuste da amplitude da onda senoidal ou triangular

Embora o data sheet recomende o valor de 5k1 para R3 e R5 e estes tenham sido os valores utilizados no kit original, na modificação eles foram trocados para 1kΩ.

Esta alteração não é muito importante, apenas ajudará a obter, junto com o potenciômetro R2, uma tensão menor para o valor mínimo da tensão de saída o que pode ser útil na análise de pré amplificadores de baixo sinal de entrada.

O potenciômetro de ajuste de amplitude (R2) ligado ao pino 3 também foi trocado para um valor entre 10kΩ a 25kΩ no lugar de 50kΩ sendo preferido o uso de potenciômetro logarítmico.

Segundo o data sheet, o resistor ligado ao pino 3, neste caso um potenciômetro, nos dá 60mV por quilo ohms para a senóide e 160mV para a onda triangular. Logo, concluímos que com 50kΩ teríamos (+/-) 3V e com 22kΩ reduzimos para, aproximadamente, (+/-) 1,3V.

A vantagem, desta alteração, segundo o KainkaLabs, como já foi dito, é permitir ajustar a amplitude de saída senoidal ou triangular para níveis de tensão mais baixos e de maneira mais suave o que pode ser útil na análise de amplificadores de baixo sinal. Optei por usar 22k Ω que eu tinha por aqui.

Dependendo da aplicação pode-se dispensar estas alterações.

Mas, aqui cabe uma observação interessante com relação a ligação deste potenciômetro. A maneira como ele vem ligado no kit, com o terminal central ligado ao pino 3, não parece a mais adequada pois, ao girarmos o eixo no sentido horário a tensão de saída que deveria aumentar passa a  diminuir e ao girar no sentido anti-horário aumenta quando deveria diminuir contrariando o usual de um controle de amplitude. Sugiro utilizar a forma de ligação mostrada na Fig.2 e foi o que eu fiz.

O capacitor C9 de 10uF, que não existe no kit, deve ser acrescentado em paralelo com R5 para dar mais estabilidade na variação da amplitude.

• O data sheet recomenda usar 1uF para C3 em lugar de 10uF. Nada mal seguir o que recomenda o “pai da criança”.
• O resistor R1 deve ser substituído por 10kΩ a fim de limitar a corrente de entrada em circuitos digitais. Recomendado.
• Para melhorar o controle do ajuste fino da frequência devemos utilizar 10k para o potenciômetro R7 no lugar de 50kΩ do kit.

As duas modificações mais importantes

Até aqui foram feitas modificações que causam pequenas melhorias na performance do kit, mas que vale a pena serem implementadas.

Agora sim, tratarei de duas que considero obrigatórias porque dizem respeito a qualidade do sinal senoidal e triangular entregue na saída.

Por padrão este CI entrega uma onda triangular no pino 2 cujo valor pico a pico é aproximadamente o dobro da onda senoidal e está relacionado com a tensão de alimentação.

Para obtermos a, tão cobiçada senóide, devemos interligar os pinos 13 e 14 através de um resistor.

Esta configuração vai promover, através de circuitos internos do CI, um “arredondamento” dos ângulos superior e inferior da onda triangular até se chegar a melhor “aproximação” possível de uma senóide (por isso a onda triangular é o dobro da senoidal).

O data sheet sugere que se use um trimpot de 500Ω nomeado no kit como R4 onde foi usado um resistor fixo de 330Ω.

Substitua o resistor fixo de 330Ω por um trimpot de 500Ω  (ou 470Ω) e através de seu ajuste conseguirá uma senóide “mais decentes” que com o resistor fixo.

Esta é a primeira modificação que considero obrigatória para permitir ajustar a senóide a melhor conformação que se consiga observando a forma de onda no capacitor C10 ligado ao pino 2.

A segunda modificação importante, que consta no data sheet e não tem no kit, consiste em acrescentar um trimpot de 22kΩ ou 25kΩ (na Fig.2 designado por R9) entre os pinos 15 e 16 com o terminal central ligado à terra. Sua função é ajustar a simetria da senóide.

Este ajuste junto com R4 irão melhorar consideravelmente a qualidade da senóide.

Todavia, como não foi previsto espaço para R9 na PCI eu soldei o mesmo diretamente nos pinos do CI.

Inicialmente eu tinha soldado pela parte de baixo, mas ficava muito difícil ajustar e resolvi colocá-lo por cima.

Considerações finais

Considerando o preço do kit dá para aceitar, mas as duas últimas alterações, pelo menos, eu considero importantes de serem implementadas.

A seguir você assistirá um vídeo mostrando os resultados.

Se gostar dê o seu “like” no vídeo e coloque comentários aqui e no vídeo.