Questão 1: Circuitos geradores de clock
Sobre geração de sinais de clock, responda:
Disserte o que sabe sobre o oscilador Schmitt-trigger.

Passo 1

O enunciado pede para falarmos sobre o oscilador Schmitt-trigger, que é um circuito gerador de sinais de clock (astável). O conteúdo envolve entender como a realimentação positiva com histerese cria oscilações e como determinar sua frequência de operação.

Passo 2

O princípio básico de um oscilador Schmitt-trigger é usar um inversor digital (ou comparador) com realimentação positiva para gerar histerese: ele tem dois níveis de disparo, V_{T+} (threshold de subida) e V_{T-} (threshold de descida). Quando a tensão de entrada atinge V_{T+}, a saída comuta de baixo para alto; ao cair até V_{T-}, a saída comuta de alto para baixo.
No modo astável, conecta-se um resistor R e um capacitor C em configuração RC entre a saída e a entrada do Schmitt-trigger. O capacitor carrega e descarrega ciclicamente através do resistor, forçando a entrada a cruzar alternadamente os limiares V_{T+} e V_{T-}, gerando uma forma de onda retangular na saída.

Passo 3

Para estimar a frequência de oscilação, considera-se que o capacitor carrega de V_{T-} até V_{T+} e descarrega de V_{T+} até V_{T-}. O tempo de carga t_{\text{carga}} e descarga t_{\text{descarga}} são dados por
t_{\text{carga}} = RC \ln\!\biggl(\frac{V_{CC}-V_{T-}}{V_{CC}-V_{T+}}\biggr),
t_{\text{descarga}} = RC \ln\!\biggl(\frac{V_{T+}}{V_{T-}}\biggr).
A frequência aproximada é
f = \frac{1}{t_{\text{carga}} + t_{\text{descarga}}}.

Passo 4

As principais vantagens desse oscilador são:
  1. Simplicidade de implementação com poucos componentes (um inversor Schmitt, R e C).
  2. Estabilidade razoável determinada por R e C.
  3. Amplitude da saída limitada por V_{CC} e circuito digital compatível.

Resposta

O oscilador Schmitt-trigger é um astável que usa um inversor (ou comparador) com histerese e um conjunto RC para gerar uma onda quadrada de clock. A histerese define dois limiares de disparo V_{T+} e V_{T-}, garantindo comutação limpa, enquanto o capacitor carrega e descarrega pelo resistor, cruzando esses níveis e produzindo oscilações com frequência
f \approx \frac{1}{RC\Bigl[\ln\frac{V_{CC}-V_{T-}}{V_{CC}-V_{T+}}+\ln\frac{V_{T+}}{V_{T-}}\Bigr]}.
Esse circuito é muito usado em microcontroladores, timers e em qualquer aplicação que precise de um clock simples e barato.

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