Oscilador controlado pelo PC (ART916)

Como controlar a frequência de um oscilador de alta frequência a partir da porta paralela do PC? Com o circuito descrito neste artigo mostramos que isso é relativamente simples. Utilizando uma rede R/2R é possível obter uma grande quantidade de "degraus" de escalonamento de tensão para controlar um oscilador via varicap. Os leitores podem encontrar uma infinidade de aplicações práticas para este circuito envolvendo o interfaceamento do PC com periféricos.(1997)

A possibilidade de se usar as portas de um PC para controlar circuitos eletrônicos externos abre um universo de projetos para os leitores interessados em eletrônica. Na verdade, não é apenas a eletrônica digital que pode ser "acoplada" ao PC e isso pode ser exemplificado com este projeto.

O que descrevemos é um circuito simples, que o leitor pode manter na sua bancada, e que permite controlar a frequência de osciladores a partir de níveis lógicos colocados nas 8 saídas da porta serial.

Podemos dizer que se trata de um capacitor variável controlado pelo PC e dentre as possíveis aplicações para este circuito podemos citar as seguintes:

a) Rádios AM/FM ou de outras faixas sintonizados pelo PC

b) Circuitos geradores de sinais de prova controlados pelo PC

c) Clocks controlados pelo PC para provas de circuitos digitais

d) Transmissores controlados pelo PC

O circuito é bastante simples e não crítico. A faixa de capacitâncias obtida e, portanto a faixa de frequências que podem ser gerados com um determinado tipo de oscilador depende somente do varicap usado.

Como funciona

Numa rede R/2R, a tensão que aparece em sua saída depende dos níveis lógicos combinados das entradas. Assim, para 8 saídas, temos 2 elevado à oitava potência tensões diferentes na faixa que vai de 0 até a tensão de alimentação. Assim, no nosso caso podemos dizer que temos 256 tensões de saída possíveis no circuito quando os níveis lógicos da porta serial variam de 0000 0000 à 1111 1111, conforme sugere a figura 1.

O escalonamento das tensões de saída.

 Como é importante que a carga representada pelo circuito controlado não afete as tensões de controle, um seguidor de tensão com o amplificador operacional Lm³24 foi agregado ao circuito.

Assim, com ganho unitário, uma resistência de entrada extremamente alta e uma resistência de saída muito baixa, podemos aplicar 256 níveis de tensão escalonados, selecionados pelo PC no diodo varicap D1.

Conforme sabemos, a capacitância apresentada por um diodo deste tipo depende da tensão inversa aplicada. Assim, com a máxima tensão temos a mínima capacitância e com a mínima tensão a máxima capacitância.

Diodos que podem ter sua capacitância variada em algumas dezenas de pico farads com tensões relativamente baixas (até uns 10 volts) podem ser obtidos com facilidade no comércio especializado.

Assim, tudo que o leitor precisa fazer para variar a capacitância de saída deste circuito é ter um programa que coloque os níveis lógicos desejados na porta paralela de saída.

Uma idéia seria criar uma interface gráfica em que um cursor possa se movimentar na tela do PC representando a faixa de variação de frequências ou capacitâncias do circuito, conforme mostra a figura 2.

Uma "variável" virtual com interface gráfica de ajuste.

 Um programa deste tipo, em Visual Basic ou outra linguagem possibilitaria ao leitor ter o controle de qualquer circuito externo com extrema facilidade usando a interface descrita.

A alimentação do circuito é feita com tensão de 5 V obtida de uma fonte externa por meio de um estabilizador de tensão e a montagem não é crítica, apenas devendo ser lembrado que as conexões do varicap devem ser curtas pois no controle de altas frequências isso é importante para se evitar instabilidades.

Montagem

Na figura 3 temos o diagrama completo de nosso oscilador controlado pelo PC ou variável pelo PC.

Diagrama completo do oscilador.

 A disposição dos componentes numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 4.

Sugestão de placa

 Os resistores da rede R/2R devem ser de boa precisão 1 ou 2% preferivelmente se o leitor pretender uma linearidade e precisão maior para os circuitos controlados.

A conexão ao PC pode ser feita por meio de um cabo de impressora adaptado para ser ligado na placa de circuito impresso.

O circuito integrado regulador de tensão não precisa de radiador de calor e o diodo varicap pode ser o BB809 ou equivalentes. Será sempre importante ter as características do diodo que se pretende usar para saber que faixa de frequências ele pode controlar numa determinada aplicação.

Os capacitores devem ser cerâmicos de boa qualidade.

Prova e uso

Na figura 5 damos exemplo de um circuito oscilador de alta frequência que pode ser controlado por este circuito.

Oscilador de alta freqüência controlado pelo PC.

Para uma bobina formada por 3 espiras de fio esmaltado AWG 22 em forma de 1 cm de diâmetro sem núcleo a faixa de frequências gerada ficará em torno de 90 a 110 MHz.

Se o leitor tiver um capacímetro pode usá-lo para avaliar a faixa de controle de seu circuito, ligando-o nos pontos S e T deste circuito.

Comprovado o funcionamento é só pensar num programinha que coloque os níveis desejados de tensão nas diversas saídas da porta paralela.

Em diversos projetos de nosso site já descrevemos aplicativos que permitem controlar dispositivos externos pela porta paralela. O leitor pode adaptar os programas descritos naqueles artigos para usá-los nesta interface.