bomrafinha
Características
Tensão de alimentação:
- 6 a 12 V com o transistor 2N2218
- 12 a 18 V com o transistor 2N3553
Potência de saída:
- 1 W com o 2N2218
- 2 W com o 2N3553
Corrente exigida:
- 200 a 500 mA (conforme a versão)
- Faixa de frequências de operação:
- 60 a 120 MHz
Modulação:
- Por varicap
Nosso projeto consiste num transmissor com dois transistores oscilando em contrafaze, alimentado com tensões entre 6 o 18 V, pode gerar um sinal potente entro 1 e 2 W, o que em condições favoráveis e com uma boa antena significa um alcance de algumas dezenas de quilômetros.
O ponto de destaque deste projeto não está somente na potência, mas também na forma de modulação, feita por meio de diodo varicap.
Com a utilização de um diodo de capacitância variável (varicap) temos uma modulação mais limpa e em consequência um melhor rendimento para o transmissor.
O circuito proposto apresenta a etapa completa de modulação já com microfone de eletreto, mas damos o modo de fazer a ligação de outras fontes de modulação de áudio externas, como por exemplo, um tape-deck, uma mesa de mixagem ou ainda um toca-discos.
Alterações indicadas com o uso de transistores mais potentes podem aumentar a potência.
Como Funciona
A etapa osciladora utiliza dois transistores de média potência para RF, ligados em contrafaze numa bobina dotada de uma tornada central.
Esta bobina, em conjunto com o varicap e um trimmer determina a frequência de operação do oscilador que deve ser ajustada para cair em ponto livro da faixa de FM. Esta frequência vai sofrer alterações com a modulação, por efeito do varicap, conforme explicaremos mais adiante.
O sinal que realimenta o transistor Q2 é retirado do coletor do transistor Q3, por meio de C4, enquanto o sinal que realimenta o transistor Q3 é retirado do coletor de Q2.
A polarização de base dos transistores é dada pelo sistemas de resistores de R5 a R7. Para a versão mais potente, com os transistores 2N3553, os resistores R5 e R7 serão reduzidos para 6,8 k ou 5,6 k.
O acoplamento do sinal para o sistema de antena é feito por uma segunda bobina enrolada de modo a entrelaçar a bobina osciladora. Um trimmer em série com esta bobina ajusta o acoplamento do transmissor à antena de modo a ser obtido um maior rendimento na transmissão.
A modulação é feita a partir do sinal de áudio aplicado ao transistor Q1. O sinal amplificado deste transistor é levado a um diodo varicap para a modulação em frequência.
É interessante analisar o principio de funcionamento dos diodos de capacitância variável ou varicaps. Um diodo comum é também um varicap e estruturalmente, tem a aparência mostrada nas próximas figuras.
Quando o diodo está polarizado no sentido inverso, conforme mostra a mesma figura, a junção se comporta como o dielétrico de um capacitor e as cargas distribuídas pelo material semicondutor formam as armaduras.
Na polarização inversa, a largura apresentada pela junção, ou seja, a separação das regiões em que estão as cargas, depende da tensão aplicada. Assim, quanto maior for a tensão, mais as cargas se afastam e com isso diminui a capacitância apresentada por este capacitor. Lembramos que a capacitância de um capacitor diminui quando aumenta a espessura do seu dielétrico.
Podemos então fazer com que um diodo polarizado desta maneira se comporte como um capacitor variável, aplicando-lhe uma tensão inversa. O valor desta tensão muda a capacitância deste diodo.
Um diodo comum se comporta como um varicap, mas não é um bom varicap, pois a superfície de sua junção normalmente é pequena e isso implica em variações pequenas da capacitância. Num circuito de sintonia ou de frequência do transmissor como o nosso, um diodo comum pode até ser usado, mas para obter a modulação precisaremos de um sinal de áudio muito forte.
No entanto, existem diodos especiais que são fabricados com a finalidade de apresentarem capacitâncias com variações maiores, para serem usados em circuitos sintonizados. Estes diodos possuem grandes junções e com isto a capacidade de apresentar uma variação considerável na capacitância apresentada. Estes diodos são denominados diodos de capacitância variável ou simple varicaps.
Neste circuito substituímos o capacitor variável em paralelo com a bobina por um Varicap e um capacitor comum. Depois, através de um resistor aplicamos a tensão desejada do cursor de um potenciômetro neste varicap de modo que ele altere a capacitância apresentada ao circuito e com isso sua frequência de ressonância.
Desta forma, o potenciômetro substitui o capacitor variável, podendo controlar a frequência do circuito pela movimentação do seu cursor.
Muitos rádios e sintonizadores tanto de AM como FM usam a sintonia por Varicap, e até mesmo televisores, substituindo o capacitor variável que é um componente caro, por um simples trimpot ou potenciômetro.
No nosso caso, vamos usar o Varicap para modular o sinal de FM. Ligando um varicap a um circuito de áudio, as variações da tensão provocadas pelos sons vão se traduzir em variações de frequência na faixa de FM, ou seja numa modulação. Obtemos então um sinal que, a partir de uma frequência central, se desloca para cima e para baixo em função do sinal de áudio.
Veja que podemos perfeitamente aplicar à base de Q1 um sinal composto de FM ou multiplexado de um circuito apropriado e com isso obter uma transmissão estereofônica.
Nesta mesma série temos o projeto de um transmissor estéreo cuja parte codificadora (multiplexadora) pode ser usada neste circuito de maior potência.
A fonte de alimentação para este circuito deve ter características especiais dada sua sensibilidade a ruídos e roncos. Uma boa filtragem é fundamental para obter o menor nível de ruído. A alimentação por bateria é muito interessante no sentido do minimizar estes problemas.
Também lembramos que o alcance de um transmissor não depende somente de sua potência. Com uma fração de watt é possível obter alcances de milhares de quilômetros tudo dependendo das frequências utilizadas e do sistema de antena. O bom alcance de um transmissor depende portanto da sua capacidade de transferir para o espaço toda a energia gerada e principalmente, na direção desejada, caso em que a aumenta a eficiência.
Para o nosso transmissor tanto podemos usar uma antena vertical (a), um dipolo de meia onda (b) ou uma antena plano-terra (c). Para obter o melhor rendimento de um transmissor quando acoplado a uma antena externa, a relação de ondas estacionárias (ROE) deve ser mantida tão próxima quanto seja possível de 1 para 1 (1: 1).O cabo de ligação a antena deva ser do tipo apropriado à antena, ou seja, com a mesma impedância da antena.
Montagem
Para os transistores precisaremos de pequenos radiadores de calor do tipo circular de encaixe, (ver foto), pois eles devem aquecer durante o funcionamento. O transistor 2N3553 tem pinagem diferente do 2N2218. A pinagem do 2N3553 é mostrada na figura a seguir.
O varicap usado pode ser o BB809 ou equivalentes como o BB909 (A ou B), BB405 ou BB106. Na verdade, o leitor pode fazer testes com qualquer varicap usado em circuitos de sintonia de FM ou TV.
Os capacitores devem ser todos cerâmicos de boa qualidade, exceto C7 que é um eletrolítico para 25V ou mais. Os capacitores C1 e C2 também podem ser de poliéster. Os resistores são de 1/8 W ou maiores, com 5% ou mais de tolerância a o microfone de eletreto é do tipo de dois terminais, devendo ser observada sua polaridade na ligação.
Se for usada outra fonte externa de sinal como um gravador, mixer ou toca-discos, basta remover o microfone, retirar R1 do circuito e aplicar o sinal em C1. Para um som mais grave, se houver tendência aos sons agudos, aumente C1 para 220 ou mesmo 470 nF. Se houver distorção do sinal com a fonte de sinal empregada, ligue entre a base de Q1 e o emissor um trimpot de 470K e ajuste sua polarização para a melhor qualidade de som. Os trimmers podem ser tanto do tipo de base de porcelana como plástico com valores entre 20 e 50 pF.
A bobina L1 é formada por 6 espiras (3 + 3) de fio rígido 22 esmaltado ou mesmo de capa plástica com tomada central e um diâmetro de aproximadamente 1 cm. Use um lápis como fôrma e enrole sobre ela L2 que deve ser enlaçada, de modo a ter 3 ou 4 espiras. Na próxima figura, temos o diagrama de uma fonte de alimentação de 12V com o circuito 7812 que deve ter um radiador de calor.
Nesta mesma fonte pode ser usado o 7806 para uma versão de menor potência ou o 7815 para uma versão de maior alcance com o transistor 2N3553.
Na próxima figura, mostramos como a fonte de alimentação, pelos poucos componentes usados, pode ser montada com base numa ponte de terminais.
O transformador desta fonte tem enrolamento com tensão um pouco maior que a desejada na saída e corrente de 500 mA para as versões de 6 a 12V e 1A para as versões de 15V. A tensão de trabalho do capacitor eletrolítico deve ser pelo menos 50% maior que a tensão do secundário do transformador usado.
Para todas as versões, os diodos retificadores podem ser do tipo 1N4002 ou equivalentes de maior tensão.
O fio de conexão do microfone deve ser blindado, o mesmo ocorrendo se for usada outra fonte de sinal, para que não ocorra a captação de zumbidos.
Para a antena podemos usar cabo coaxial ou paralelo, dependendo de sua impedância.
Ajuste e Uso
Para provar e ajustar o transmissor, ligue inicialmente nas proximidades um receptor de FM sintonizado em frequência livre. O transmissor deve estar sem antena ou com um pedaço de fio pequeno, de uns 30 cm ligado num dos terminais de saída. Ajuste CV1 inicialmente para captar o sinal com maior intensidade. Afaste-se com o receptor para certificar que o sinal não some e portanto, não se trata de uma harmônica.
Lista de Material
Semicondutores:
- Q1 – BC548 ou equivalente – transistor NPN de uso geral
- Q2, Q3 – 2N2218 ou 2N3553 – transistores de média potência para RF – ver texto
- D1 – BB809 ou equivalente – diodo varicap
Resistores: (1/8 W, 5%)
- R1, R3, R5, R7 – 10K
- R2 – 2,2M
- R4 – 120K
- R6, R8 – 8,2K
Capacitores:
- C1 – 100 nF – cerâmico ou poliéster
- C2 – 220 nF – cerâmico
- C3 – 2,2 nF – cerâmico
- C4, C5 – 22 pF – cerâmico
- C6 – 15 pF – cerâmico
- C7 – 100 ?F x 25 V – eletrolítico
- CV1, CV2 – 20 a 50 pF – trimmers – ver texto
Diversos:
- MIC – microfone de eletreto de dois terminais
- L1, L2 – Bobinas – ver texto
- S1 – Interruptor simples
- Placa de circuito impresso
- Radiadores de calor para os transistores
- Cabo blindado
- Caixa para a montagem
- Terminal tipo antena/terra
- Antena externa
- Fonte de alimentação
- Fios
- Solda
- etc…
Se constatar a presença de ronco com a fonte, verifique sua filtragem. O fio de ligação da fonte ao transmissor deve ser curto ou blindado. Será interessante montar o transmissor em caixa de metal aterrada para que este problema seja minimizado. Pode ser necessário em alguns casos ligar em paralelo com a entrada de alimentação um capacitor cerâmico de 100 nF. Se houver dificuldade em conseguir um sinal mais forte, não sendo alcançada a frequência desejada com o ajuste, reduza ou aumente o número de espiras de L1, enrolando por exemplo numa nova bobina com 4 + 4 ou mesmo 2 + 2 espiras. Faça testes até conseguir o melhor. Uma vez comprovado o funcionamento sem a antena, podemos passar a conexão da antena externa. O ajuste final com a antena externa pode ser feito com base nas indicações de medidor de intensidade de campo Ajuste então CV2 de modo a obter o melhor rendimento do transmissor, ou seja, o maior alcance.
Depois é só utilizar o aparelho.
