Como Funciona o FM Estéreo (TEL104)

As emissoras que transmitem sinais estereofônicos utilizam uma técnica denominada multiplexação. Através da multiplexação, os receptores que contenha decodificadores apropriados (decodificadores multiplex estéreo) podem separar os dois sinais para os dois canais e assim ser obtida uma reprodução estéreo.

Para que o leitor entenda como funciona o circuito que propomos neste artigo será conveniente analisarmos o princípio de funcionamento do sistema todo.

Assim, vamos partir do fato de que as estações de FM têm uma largura de faixa ou canal de 200 kHz. Supomos então que desejamos transmitir dois sinais de áudio de frequências diferentes, conforme mostra a figura 1.

Figura 1 – Sinais de áudio correspondentes aos canais direito (R) e esquerdo (L)

Os sinais correspondem aos dois canais de som de um sistema estéreo convencional. Vamos supor tons puros para tornar mais simples as explicações.

Para multiplexar este sinal, no codificador estéreo existe um oscilador que gera um sinal de 38 kHz, conforme mostra a figura abaixo.

Figura 2 – Sinal de amostragem de 38 kHz

 Se usarmos este sinal para chavear os dois sinais de áudio que devem ser transmitidos, obteremos um sinal que contém na envoltória a forma de onda de cada canal (Direito e Esquerdo - R e L), conforme mostra a figura 3.

Figura 3 – Sinal resultante em que os pulsos tem sua intensidade variada de tal forma que contem tanto a informação do canal direito como esquerdo.

 Como temos um sinal único, ele pode ser usado para modular a portadora da estação de modo a transmitir a informação correspondente aos sons dos dois canais de áudio.

Na figura 4 temos então o diagrama de blocos de um codificar estéreo típico.

Figura 4 – Diagrama de blocos de um codificador estéreo

 No transmissor temos um oscilador de 38 kHz que aplica seu sinal a um flip-flop que, ao mesmo tempo divide a frequência por 2, e produz um clock complementar, ou seja, quando uma saída está no nível alto a outra vai ao nível baixo.

Estes dois sinais complementares controlam duas chaves eletrônicas que deixam passar alternadamente partes do sinal de áudio dos dois canais, gerando o sinal amostrado que vimos na figura 149.

Assim, o que estas chaves fazem é uma amostragem muito rápida dos sinais, numa velocidade maior do que a maior frequência que podemos ouvir de modo que isso não seja percebido no receptor.

Isso significa que o sinal obtido neste circuito, na verdade, não é uma mistura dos sinais de áudio dos dois canais de som, mas sim formado por trechos de um e de outro canal, muito bem separados, conforme vimos.

O sinal obtido tem um espectro complexo que contém as informações dos dois canais e também o sinal piloto, conforme mostra a figura 5.

Figura 5- Espectro do sinal modulador FM estéreo

 Este sinal é, portanto resultado de uma multiplexação dos sinais de entrada e como ele não é a mistura dos sons ele pode ser separado no receptor.

Num receptor comum, esta multiplexação não é reconhecida e os sinais são misturados de modo a serem reproduzidos num alto-falante único. No entanto, num receptor que tenha um circuito que decodifique este sinal, as informações podem ser separadas para os dois alto-falantes.

Para que o circuito receptor possa separar os dois sinais além do decodificador é preciso contar com um sinal capaz de sincronizar esta separação.

Este sinal de 19 kHz é transmitido juntamente com o sinal codificado e obtido a partir do próprio oscilador que controla o flip-flop do codificador.

Este sinal é denominado "piloto" e na sua presença a luz indicadora do receptor (LED) acende. Quando o LED acende é porque o circuito decodificador do receptor reconheceu que o sinal é estéreo e está funcionando no sentido de fazer sua separação.

Os decodificadores estéreo dos receptores contém então chaves que são acionadas pelo sinal piloto de modo que elas abrem e fecham deixando passar para um canal as partes do sinal que correspondem a ele, e para o outro as partes do segundo canal.

Um filtro retira a componente de alta frequência do sinal piloto de modo que ela não afete a qualidade de áudio. Nas saídas obtemos então os sinais de áudio que correspondem aos dois canais.

Na figura 16 temos um circuito típico de decodificador FM estéreo.

Figura 16 – Decodificador FM Estéreo com o LM1310

 Neste circuito o ajuste da captura do sinal é feito no trimpot e os filtros de saída são formados por dois resistores de 4k7 e dois capacitores de 15 nF.

Uma chave (mono) permite desativar a função de decodificação, caso o sinal não tenha intensidade suficiente para decodificação. O LED indica quando o PLL “amarra” o sinal piloto e a decodificação está sendo feita.

Este circuito comercial é utilizado numa grande quantidade de receptores comerciais.

Do livro: Curso de Eletrônica – Telecom 1 de Newton C. Braga