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Tutorial - Circuitos Com o CMOS 4001

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  Circuitos com o 4001 (ART627) Escrito por Newton C. Braga Seg, 28 de Novembro de 2011 03:42 Este sempre atual artigo que ensina a utilizar o 4001 em diversas aplicações foi publicado em 2010. Trata-se de assunto idealpara ser utilizado em cursos técnicos e de iniciação. Os amadores também podem ter excelentes idéias para os usos possíveisdeste componente versátil. A série CMOS 4000 tem uma grande quantidade de circuitos mas, sem dúvida alguma, um dos que têm maior utilidade é o4001. Com ele podemos elaborar osciladores, buffers, funções lógicas, temporizadores, geradores de pulsos e muito mais. Nesteartigo reunimos uma verdadeira seleção de aplicativos com este CI. O leitor deve guardar bem esse artigo pois ele pode sermuito útil para futuros projetos.O circuito integrado 4001 consiste em 4 portas NOR de duas entradas, capazes de operar com tensões de 3 a 15V. Suapinagem e circuito equivalente são mostrados na figura 1.  CI4001 - Circuito interno e pinagem.   A capacidade de fornecimento e dreno de corrente de suas saídas depende da tensão de alimentação. Assim, com 5 V podemosdrenar 0,28 mA e fornecer 0,35 mA enquanto que com 10 V de alimentação podemos drenar 0,9 mA e fornecer01,5 mA.Isso significa que podemos apenas excitar cargas de baixa corrente a não ser que sejam usadas etapas amplificadoras comtransistores ou outros elementos ativos.Damos a seguir uma série de circuitos simples que utilizam o 4001 como base e que podem servir de blocos para a elaboraçãode projetos mais complexos.  1. Monoestável Na figura 2 mostramos um monoestável que utiliza duas das quatro portas disponíveis no 4001.  Monoestável com duas pontas do 4001.   A duração do pulso gerado na saída quando se aplica um pulso de curta duração na entrada depende do valor do capacitor C.Esse componente pode ter valores na faixa de 1 nF a 100 µF. Circuitos com o 4001 (ART627)http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/artigos/54-dicas/4515-art6...1 de 715/8/2012 07:51    2. Monoestável disparado por interruptor Na figura 3 temos um monoestável que é acionado com o interruptor S 1  é pressionado por um instante.  Monoestável acionado por interruptor.   A duração dos pulsos gerados depende do caos capacitores C 1  e C 2 .Temos então as formas de onda geradas na figura 4, observando-se que são dois os intervalos de temporização obtidos osquais são determinados pelos capacitores.  Formas de ondas nos pontos 1, 2 e 3.  O diodo pode ser de uso geral e a tensão de alimentação pode ficar entre 3 e 15 V. As outras portas do mesmo CI podem serusadas com outras finalidades já que são independentes.  3. Monoestável com Disparo Externo Na figura 5 temos um circuito que dispara a partir de um pulso positivo de curta duração aplicado à sua entrada.  Circuitos com o 4001 (ART627)http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/artigos/54-dicas/4515-art6...2 de 715/8/2012 07:51  Monoestável com disparo por pulso positivo na entrada.   As formas de onda obtidas neste circuito, determinadas pelos capacitores C 1  e C 2  são mostradas na figura 6.  Formas de ondas nos pinos 1, 2 e 3.  Observe que a transição das saídas já ocorre no flanco positivo do sinal de entrada. Valores mínimos sugeridos para C 1  e C 2  são da ordem de 1 nF.  4. Astável O circuito mostrado na figura 7 gera um sinal retangular cuja freqüência depende de C 1 .  Um astável de 1 kHz.  Para um capacitor de 1 nF a freqüência gerada será da ordem de 1 kHz mantidos os demais valores dos componentes dodiagrama.Lembramos que a freqüência máxima recomendada para este circuito com uma alimentação de 10 V está em torno de 7 MHz. Veja que podemos obter saídas em oposição de fase, retirando os sinais das saídas das duas portas.  5. Astável de 500 Hz a 5 kHz Um oscilador cuja freqüência pode ser ajustada entre 500 Hz e 5 kHz com o uso de um potenciômetro, é mostrado na figura 8.  Circuitos com o 4001 (ART627)http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/artigos/54-dicas/4515-art6...3 de 715/8/2012 07:51  Oscilador astável com freqüência entre 500 Hz e 5 kHz.  Outras faixas de freqüência podem ser obtidas com a troca do capacitor C 1 . Valores maiores implicam em freqüências maisbaixas.O sinal produzido por este oscilador é retangular com amplitude igual à da tensão da fonte de alimentação.  6. Pulsador de 12 V  Na figura 9 mostramos outra aplicação interessante para o circuito integrado 4001.  Pulsador de 12 V com CI 4001.  Este circuito faz com que uma lâmpada pisque produzindo flashes na freqüência de 1 Hz, determinados pelo capacitor C 1 .Lâmpadas até 500 mA podem ser controladas com o transistor BD 1 35 e com o uso do TIP 3 1 lâmpadas de potências maiorespodem ser usadas.O transistor de potência deverá ser montado em radiador de calor e a alimentação pode ser feita com tensões de 6 a 12 Vconforme a lâmpada.Uma aplicação interessante para este circuito é em sinalização automotiva.Observe que o circuito possui uma chave de acionamento de baixo consumo que é usada para controlá-lo sem a necessidadede se atuar diretamente sobre a alimentação.Isso significa que em lugar dessa chave podemos usar sensores de baixo consumo como reed-switches em sistemas dealarmes. Neste caso, basta substituir a lâmpada por um bom oscilador de áudio, uma campainha ou ainda um relé que acioneum sistema potente externo de aviso.  7. Temporizador - I O circuito da figura 10 usa duas das quatro portas do 4001 para acionar um relé de forma temporizada,  Circuitos com o 4001 (ART627)http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/artigos/54-dicas/4515-art6...4 de 715/8/2012 07:51
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