Tanto no projeto de novos circuitos como no teste de circuitos já existentes, pode ser necessário um oscilador de alta freqüência simples capaz de gerar um sinal de boa intensidade. Existem infinitas possibilidades para isso, indo desde as que fazem uso de um único componente ativo até as mais complexas que fazem uso de CIs dedicados. O que propomos neste artigo são 10 soluções simples para o desenvolvedor, para o profissional de manutenção que deseja algo rápido para gerar um sinal de alta freqüência usando componentes comuns.
Existem momentos em que se necessita gerar um sinal na faixa de algumas centenas de quilohertz até algumas dezenas de megahertz de forma simples, rápida e com os componentes comuns que podem ser encontrados em qualquer parte.
Isso pode ser necessário para testes de instrumentos, para calibração de circuitos ou mesmo para a verificação de um sistema de comunicações. A seleção de circuitos que apresentamos não visa ser o que há de mais avançado nessa tecnologia. O que essa seleção visa é ser prática, dando a possibilidade do leitor obter sinais de altas freqüências de forma simples com o que estiver ao seu alcance.
Evidentemente, uma vez que o circuito testado, calibrado ou ainda desenvolvido funcione o leitor estará livre para adotar tecnologias mais avançadas ou mesmo incorporadas a circuitos integrados dedicados.
Os osciladores que descrevemos visam produzir sinais na faixa de 100 kHz a 20 MHz e empregam todos componentes comuns. Alterações nos circuitos ressonantes podem ser feitas de modo a se gerar as freqüências desejadas, se forem diferentes das indicadas nos exemplos.
Oscilador Hartley com Transistor Bipolar
Começamos por um circuito simples de oscilador Hartley usando um transistor bipolar e que pode gerar sinais na faixa de 1 MHz a 10 MHz com grande estabilidade. O circuito mostrado na figura 1, tem L1 e CV elaborados de modo a determinar a faixa de freqüências de operação.
Para uma operação entre 1 MHz e 3 MHz, L1 pode ser formada por 50 + 15 espiras de fio 28 num bastão de ferrite de 0,8 cm de diâmetro e 12 cm de comprimento.
Para maior estabilidade a fonte deve ser estabilizada, os capacitores cerâmicos e o transistor pode ser substituído por equivalentes. Numa aplicação mais crítica, o capacitor de acoplamento de saída deve ser de mica prateada.
Oscilador Colpitts com Transistor Bipolar
O oscilador apresentado na figura 2 pode gerar sinais entre 3 e 15 MHz aproximadamente, dependendo apenas da freqüência do cristal escolhido. No caso, a freqüência dada como exemplo foi de 7 MHz que corresponde a usada pelas transmissões de radioamadores nos 40 metros.
O circuito ressonante no coletor do transistor permite selecionar a saída de modo que harmônicas apenas sejam usadas pelo circuito externo.
Os capacitores devem ser cerâmicos e a alimentação deve ser feita por fonte estabilidade. No divisor capacitivo do oscilador onde encontramos os capacitores de 25 pF e 100 pF, esses componentes, para maior estabilidade devem ser de mica prateada.
Transistores equivalentes ao 2N2222A como os BF494 e BF254 podem ser usados sem problemas.
Oscilador Pierce a Cristal com Transistor Bipolar
A freqüência original do Oscilador Pierce com transistor bipolar é dada pelo cristal, o qual pode ser alterado na faixa entre 1 MHz e 10 MHz tipicamente. O circuito mostrado na figura 3 pode ser alimentado com tensões na faixa de 9 a 12 V, estabilizados.
Os capacitores devem ser cerâmicos e o transistor admite equivalentes.
Na figura 4 temos a simulação deste circuito no computador utilizando o EWB com um cristal de 1,5 MHz e o osciloscópio virtual para verificação da forma de onda.
Veja que o circuito admite outras freqüências de cristal e também transistores equivalentes ao 2N2222, muitos dos quais disponíveis nas bibliotecas dos programas de simulação.
A expansão do osciloscópio, conforme mostra a figura 5, mostra que o sinal de saída alcança uma amplitude de 2 V pico a pico, aproximadamente.
Oscilador FET de Sobretom
O oscilador da figura 6 tem sua freqüência determinada pelo cristal. O valor indicado é 4,5 MHz, mas cristais na faixa de 100 kHz a 10 MHz podem ser utilizados.
A freqüência do sinal de saída, que pode ser uma harmônica da freqüência do cristal, será sintonizada em L1/CV.
A bobina L1, enrolada sobre L1 para acoplamento do sinal deve ser calculada para se obter a impedância desejada.
Transistores equivalentes como o MPF102 podem ser usados e o capacitor de 10 nF deve ser cerâmico. Alterações na tensão de alimentação podem ser feitas com mudança de valor do resistor de 100 Ω.
Oscilador de Sobretom – II
Na figura 7 mostramos outra configuração para um oscilador de sobretom controlado por cristal usando um transistor de efeito de campo de junção.
A freqüência deste oscilador, que depende do cristal, pode ficar entre 100 kHz e 10 MHz tipicamente. Os capacitores devem ser cerâmicos e o transistor de efeito de campo admite equivalentes como o MPF102.
Oscilador de Freqüência Variável (VFO)
O Variable Frequency Oscillator (VFO) ou Oscilador de Freqüência Variável mostrado na figura 8 pode gerar sinais numa faixa de freqüências determinada pela bobina e pelo variável.
Para freqüências entre 1 e 5 MHz, por exemplo, o variável pode ser do tipo comum encontrado em receptores de ondas médias e a bobina formada por 25 + 25 espiras de fio 28 num bastão de ferrite de 0,8 a 1,0 cm de diâmetro e 12 a 15 cm de comprimento.
O circuito pode gerar sinais até perto de 30 MHz, dependendo apenas dos valores dos componentes usados no circuito ressonante. Os capacitores devem ser cerâmicos e o transistor de efeito de campo de junção (JFET) admite equivalentes.
Oscilador de Freqüência Variável com Varicap
A grande vantagem do circuito mostrado na figura 9 está no fato de que sua freqüência é controlada por uma tensão contínua. Isso permite que o circuito seja usado em conjunto com conversores digitais para analógico (DAC) controlando-se a freqüência quer seja pela saída paralela de um PC como por um microprocessador.
O varicap pode ser do tipo duplo como representado no diagrama ou, na sua falta, podem ser usados dois variacaps separados como os BB809 que são relativamente comuns no nosso mercado.
A bobina, formada por 40 espiras de fio 28 num tubo de 1 cm de diâmetro leva o circuito a gerar sinais centralizados aproximadamente em 3,5 MHz.
Os capacitores usados no circuito devem ser cerâmicos e o transistor de efeito de campo de junção (JFET) admite equivalentes como o MPF102.
O circuito pode gerar sinais de até algumas dezenas de megahertz bastando apenas alterar a bobina para a faixa desejada. A largura da faixa varrida depende basicamente das características do varicap usado.
Oscilador de VHF/UHF
A configuração mostrada na figura 10 é uma das mais tradicionais quando se deseja produzir sinais na faixa que vai de 30 MHz a 800 MHz. A freqüência máxima que pode ser obtida deste circuito depende apenas do transistor usado e da bobina.
A alimentação pode ser feita com tensões a partir de 6 V e o consumo da etapa osciladora é bastante baixa. Os capacitores usados devem ser todos cerâmicos.
O capacitor C1, que proporciona a realimentação para manter as oscilações, depende da freqüência. Assim, na tabela seguinte damos as características deste componente e da bobina para diversas faixas de freqüências.
| Faixa de Freqüências (MHz) | L1/L2 | C1 |
| 30 - 50 | 10 espiras/4 espiras | 12 pF |
| 50 - 80 | 7 espiras/3 espiras | 6,8 pF |
| 80 – 120 | 4 espiras/2 espiras | 4,7 pF |
| 120 – 180 | 2 espiras/1 espira | 2,2 pF |
| 180 – 300 | 1 espira/1 espira | 1 pF |
| 300 - 800 | ½ espira/1/2 espira | 0,5 pF |
Observamos que para que as freqüências mais altas sejam alcançadas o layout da placa é muito importante pois qualquer trilha mais longa representa indutância e capacitância adicional capaz de afetar o funcionamento do circuito.
Transistores como os BF254, BF494, BF495 alcançam até os 200 MHz. nesse circuito. Para freqüências maiores sugerimos o uso do BF579, BF689K ou BF979 que chegam facilmente aos 800 MHz.
Oscilador de Alta Potência
Um único transistor de alta potência MJ15003 é usado no circuito da figura 11 para gerar sinais intensos na faixa de 30 kHz a 1 MHz, dependendo apenas da bobina L1 e do ajuste de CV.
O transistor deve ser montado em excelente dissipador de calor e fonte de alimentação deve ser capaz de fornecer uma corrente de pelo menos 3 A. O resistor de polarização, dependendo da aplicação, para maior rendimento precisa ter seu valor experimentado na faixa de 470 Ω a 1,5 k Ω tipicamente.
O capacitor C2 pode ser fixo o variável. Para as diversas faixas de freqüências que o circuito pode gerar damos as características de L1 e os valores aproximados de C2 na seguinte tabela:
| Faixa de Freqüências | C2 | L1 |
| 50 a 200 kHz | 10 nF | 30 + 30 espiras |
| 200 kHz a 500 kHz | 2,2 nF | 15 + 15 espiras |
| 500 kHz a 1 MHz | 1 nF | 10 + 10 espiras |
A bobina é enrolada num bastão de ferrite de 0,8 a 1 cm de diâmetro e de 10 a 15 cm de comprimento. Os valores da tabela não são exatos, já que, devido à tolerâncias dos componentes e capacitâncias/indutâncias parasitas na montagem, podem ser necessárias compensações.
Transistores de menor potência como o BD135 ou TIP31 podem funcionar neste circuito, com aumento do resistor R1, gerando sinais que alcançam frequências maiores, chegando aos 15 ou 20 MHz, conforme o caso.
Para a faixa de 500 kHz a 1 MHz, pode ser usado um capacitor variável de rádio AM para se ajustar a freqüência.
Oscilador com MOSFET de Dupla Comporta
O circuito mostrado na figura 12 se caracteriza pela estabilidade e pelo uso de um componente comum. Esse circuito é capaz de gerar sinais na faixa de 100 kHz a 500 kHz dependendo apenas do cristal usado.
Os valores dos componentes são para uma alimentação de 12 V com o transistor indicado, originalmente fabricado pela RCA. Equivalentes de dupla comporta podem ser experimentados com eventuais alterações nos componentes de polarização.
Alterações no resistor de 100 Ω, em série com a alimentação, permitem usar fontes com outras tensões. Lembramos que a corrente drenada pela etapa é da ordem de 8 mA. Isso permite calcular a queda de tensão no resistor.
Conclusão
Os circuitos que mostramos aqui são bastante tradicionais, conhecidos pela maioria dos praticantes de eletrônica, principalmente radioamadores e profissionais de telecomunicações que os usam com freqüência em projetos práticos.
Apesar de simples, o fato de terem sido amplamente comprovados na prática torna-os ideais para quem está precisando de uma solução imediata simples e que faça de uso de componentes comuns para a geração de sinais de altas freqüências.
Evidentemente, a tolerância dos componentes e mesmo as condições locais de montagem podem levar à necessidade de algumas alterações de valores principalmente dos componentes de polarização,caso se note algum tipo de dificuldade na partida dos circuitos ou instabilidades de oscilação.
