A faixa de FM comercial, para quem não sabe, está situada exatamente no meio da faixa de VHF (Very High Frequency), mais precisamente, entre os canais 6 e 7 de televisão. Na tabela 1 foi colocada a divisão por frequências da faixa de VHF, de modo que o leitor possa visualizar melhor a distribuição dos serviços autorizados de telecomunicações.
Nota: Artigo recuperado da edição original da Revista Saber Eletrônica de março de 1980.
Como é possível verificar, temos no VHF uma rica distribuição de serviços, por este motivo, serão fornecidas instruções de como modificar o receptor para captar outras frequências, acima ou abaixo do FM comercial.
O circuito que pode ser visto na figura 1 é um receptor super-regenerativo, onde um único transistor é responsável pela etapa de R.F. (radiofrequência), e um circuito integrado linear cuida da etapa de A.F. (audiofrequência). É necessário que o leitor perceba a importância deste integrado, pois é ele que dá versatilidade ao circuito, sem o mesmo, o receptor só poderia ser utilizado com o auxílio de um amplificador, entretanto, devido ao alto ganho deste componente, o aparelho pode ser usado tanto com fones de alta impedância (500Ω), iguais aos utilizados em telefones, como com alto-falantes, de 8 ohms, com o auxílio de um transformador de saída para adaptar as impedâncias. Vide figura 2.
Na etapa de RF temos um oscilador Hartley modificado para trabalhar como receptor super-regenerativo, isto pode um conversor, tudo depende do tipo de causar surpresa para alguns, todavia, qual- polarização aplicada ao transistor e dos quer oscilador é também um receptor e acoplamentos de entrada e saída de sinal.
A escolha por um oscilador Hartley em vez do tradicional Colpitts traz algumas vantagens, como o incremento do ganho e seletividade, e desvantagens como a dificuldade para se colocar o oscilador em funcionamento em frequências altas. Nas figuras 3a e 3b estão os desenhos básicos dos osciladores Hartley e Colpitts. Observando atentamente os dois circuitos, o leitor irá perceber que a principal diferença entre os dois é a forma de como é feita a realimentação.
Enquanto no Hartley a realimentação é através da base, no Colpitts é entre coletor e emissor, o que implica numa considerável perda de seletividade, quando utilizado como receptor. Quem quiser tirar alguma possível dúvida, pode montar o circuito da figura 4, que é um receptor de VHF com oscilador Colpitts, e comparar sua eficiência com o circuito da figura 1. O autor teve a devida pachorra de realizar este teste, e verificar que o oscilador Hartley é muito mais eficiente em diversos aspectos, principalmente, estabilidade ganho e seletividade.
A dificuldade em se colocar o oscilador Hartley em funcionamento, principalmente em altas frequências, é em parte por causa do capacitor de desacoplamento colocado entre a bobina e a massa. Veja a figura 3a. Este capacitor tende a amortecer a oscilação quando a bobina possui um valor muito baixo. Ora, como a única função do capacitor é evitar que o sinal gerado seja conduzido através do circuito de alimentação, ele pode ser substituído por um reator de R F colocado entre o terminal central da bobina e o condutor de alimentação. O reator, por ter uma indutância de valor muito alto, será uma verdadeira barreira para os sinais de alta frequência, por outro lado, a tensão contínua da bateria fluirá através dele sem a menor resistência.
Outro fator capaz de impedir o funcionamento deste oscilador é a escolha do transistor. Somente transistores de alto ganho satisfazem, pois, a realimentação através da base exige um nível de sinal no coletor alto o suficiente para vencer o circuito ressonante e retornar a base, completando assim o elo de realimentação. O mesmo não acontece com o oscilador Colpitts que entra em funcionamento facilmente, mesmo com transistores de baixo ganho, talvez seja por isso que existe uma certa preferência por este circuito, apesar de sua pouca eficiência como receptor super-regenerativo.
Deixando de lado estas considerações teóricas, que em geral não levam a nada, mais útil é o leitor saber o que ocorre no circuito que está montando. Esta explicação não é imprescindível a quem deseja apenas montar o circuito, mas quem quiser entender o funcionamento deste receptor não pode pular as linhas seguintes.
Os sinais captados pela antena conseguem atingir o sistema ressonante L1/C1, através da capacitância parasita entre a "caneca" e o enrolamento de L1. C3 e C2 fazem com que estes sinais cheguem à base de Tr1, quando são efetivamente amplificados e reaplicados em L1/C1, seu ponto de origem. Neste instante ocorre um fenômeno interessante, devido a ressonância uma faixa muito estreita de frequência encontrará pela frente uma altíssima impedância, sendo impedida de prosseguir adiante. As frequências que não estão em ressonância com L1 /C1 encontrarão uma impedância tão baixa que não terão dificuldades em atravessar o sistema. Os gráficos 1 e 2 mostram como varia a impedância num circuito de sintonia LC paralelo, em função da frequência. Os sinais que atravessam o circuito ressonante retornam à base de Tr1 sendo novamente amplificados.
Este processo repete-se até que se atinja um ponto de equilíbrio, ou seja, o ponto de máxima ampliação permitida pelo transistor. A frequência de sintonia, que pode ser variada através de C1, fica isolada no coletor e com nível praticamente constante, pois o elo de realimentação atua como controle automático de ganho (CAG). O sinal presente no coletor encontra-se devidamente selecionado, amplificado e demodulado podendo ser recolhido para uma nova ampliação, desta vez, da sua componente de áudio. Um diodo colocado no terminal central de L1 recolhe o sinal detectado ao mesmo tempo em que permite a passagem de corrente contínua para alimentar o transístor. O reator de RF, XRF1, assegura que somente a componente de áudio passe adiante, enquanto C5 e C6 fazem o desacoplamento, ou seja, desviam para a terra os sinais indesejáveis. R3, que é o controle de regeneração, atua na polarização de base de Tr1, determinando o ponto de máxima ampliação. C2 controla o grau de realimentação do transistor, tornando possível encontrar-se o ponto ideal de oscilação. Os ajustes de R3 e C2 serão esclarecidos mais adiante.
A mensagem de áudio após atravessar XRF1, é obstruída em T1 e induzida para o secundário. C9, R5 e Cl O fazem o acoplamento entre T1 e Cl1, enquanto R5, que é um potenciômetro logarítmico, controla o volume. R6 e R7 formam uma malha divisora de tensão que juntamente com R8, R9, e R10 polarizam o circuito integrado LM741 de forma a proporcionar um alto fator de amplificação. A impedância de saída de áudio gira em torno de 50 a 60ü de modo que não é aconselhável a colocação de alto-falantes de baixa impedância (4 ou 8 S2), principalmente para evitar um efeito conhecido como "POPCORN" que se traduz como um pipocar em intervalos aleatórios. Não existe ainda uma explicação satisfatória para este ruído, sabe-se apenas que ocorre quando amplificadores operacionais são ligados à cargas indutivas.
Outros componentes secundários como D2, R4, C8 e C12 têm a função de filtrar e estabilizar a tensão de alimentação do circuito, principalmente da etapa de RF que é muito sensível à variações de tensão.
Com a parte teórica já devidamente explanada, poderemos passar para a montagem, que só é recomendada a quem já tenha alguma experiência com circuitos de alta frequência. Quem montou o microtransmissor de FM ou o "Scorpion" e obteve sucesso, certamente não terá dificuldades em colocar este receptor em funcionamento, pois, como foi observado anteriormente, não existem muitas diferenças entre um transmissor e um receptor super regenerativo.
A montagem requer muito cuidado e certos detalhes devem ser observados com muito rigor. Na figura 5 temos a placa de circuito impresso. Esta configuração pode variar um pouco conforme o tamanho ou desenho dos componentes encontrados no mercado. Qualquer que seja a mudança, o tamanho da placa não deve exceder 7x8cm.
Uma observação importante deve ser feita com relação a Tr1: o protótipo foi testado com o BC548 e o BC238, sendo que funcionou perfeitamente, entretanto, como o controle de qualidade destes componentes é feito por amostragem, é possível que o leitor venha a ter o azar de adquirir um transistor com características diferentes das indicadas no manual do fabricante e o circuito não venha a funcionar. Por esta razão, é aconselhável que se compre pelo menos dois de cada transistor. Se, após trocar o transistor, o circuito continuar não funcionando, então deve-se procurar a falha em outro local.
L1 é a bobina de sintonia do circuito. Ela é composta por 8 espiras, de fio n9 22 esmaltado, enroladas sobre uma fôrma de plástico com diâmetro externo igual a 7mm. A derivação se faz na 30 espira, a contar do coletor de Trl e no interior da fôrma deve correr um núcleo de ferrite, figuras 6d e 6e. L1 deve ser envolta por uma caneca de blindagem de alumínio ou latão. Esta caneca é indispensável, pois é através dela que se faz o acoplamento de antena. Se o leitor tentar outro tipo de acoplamento, dificilmente obterá a mesma eficiência.
Se a caneca for de alumínio, o capacitor de antena (C4) deverá ser preso a ela através de um pequeno parafuso, e se for de cobre ou latão, poderá ser soldado diretamente. A antena nada mais é que um pedaço de fio flexível de 70 a 100 cm de comprimento, que deve permanecer perpendicular ao circuito impresso.
C1 e C2 são capacitores ajustáveis (trimers), especiais para altas frequências. São compostos por um pequeno parafuso de latão, que corre dentro de um tubo de porcelana metalizado externamente. Outros tipos de trimer não são recomendáveis, pois poderiam comprometer a estabilidade do circuito.
T1 é um transformador driver de áudio para transistores e não pode ser eliminado em hipótese alguma. No protótipo foi utilizado um transformador "Audium modelo 12827", excluindo uma das saídas, todavia pode ser usado um equivalente de outra marca. Veja as figuras 6b e 6c.
XRF1 é o segredo do bom funcionamento do receptor. Trata-se de um reator de RF de 2,5mH x 100mA de fabricação comercial, muito utilizado em equipamentos transmissores. O enrolamento deste reator é feito em 3 "gomos" para, desta forma, reduzir a capacitância parasita entre os fios (figura 6a). Quando o leitor for adquirir os componentes, deverá observar este detalhe e não aceitar outro tipo.
A única parte crítica da montagem é a construção de L1, já que as demais peças são encontráveis no comércio. A bobina deve ser enrolada com muito cuidado e depois de pronta, as espiras devem ser cobertas com uma camada de araldite secagem rápida, para garantir rigidez mecânica. A caneca pode ser obtida de uma bobina de Fl de um rádio quebrado, ou pode ser confeccionada com um pedaço de folha de latão com 1,0 ou 1,5mm de espessura.
A última recomendação é que a montagem seja feita com ligações curtas e soldas bem-feitas. A etapa de áudio, por não ser muito crítica, não merece muitas considerações, a não ser que o leitor deverá evitar ligar alto-falantes de baixa impedância diretamente na saída.
Depois de montado o aparelho, e verificado se todos os componentes estão no lugar e posição correta, principalmente D1, D2, Tr1 e Cl1 (figura 7), o leitor deverá ligá-lo a uma fonte de 12V, colocar um fone na saída ou um amplificador e iniciar a calibração, seguindo esta ordem:
1°) Retirar o núcleo de L1 e colocar C1 e C2 no ponto de mínima capacitância (parafuso deslocado para fora);
2°) Ajustar R3 (regeneração) no meio do cursor e R5 (volume) no máximo;
3°) Aumentar o valor de C2, lentamente, até que o circuito comece a oscilar (ouve-se um chiado);
4°) Ajustar R3 para o máximo ganho;
5°) Colocar o núcleo de L1 e sintonizar a gosto.
Depois da calibração não se deve mexer mais em C2. A sintonia faz-se através de 1l e L1, e pequenos ajustes poderão ser feitos, quando necessários, em R3. A aproximação de objetos metálicos pode provocar alteração da frequência de sintonia, logo, uma chave de fenda metálica não serve para a operação de calibração ou sintonia. Uma agulha de tricô ou uma vareta de plástico ou madeira, com sua ponta adequadamente aparada, servirão perfeitamente para esta finalidade.
O controle de volume, R5, só é necessário quando se utiliza fones na saída. Se o receptor for utilizado com um amplificador, R5 pode ser omitido ligando-se C9 a C10 através de uma resistência de 2,2 K.
As aplicações deste pequeno circuito dependerão da criatividade do leitor. Ele pode ser utilizado em controles remotos ou em conjunto com um microtransmissor de FM, para formar um "Walkie-talkie" ou porteiro eletrônico, etc. Quem quiser apenas um receptor de VHF, deve enrolar um jogo de bobinas, uma para cada faixa desejada. É bom lembrar, que quando a frequência de operação sobe, o funcionamento do circuito torna-se mais crítico, requerendo maiores cuidados quanto a construção das bobinas (tabela 2).
Quando a mudança de faixa for desejada, o leitor terá apenas que substituir a bobina e refazer a calibração, repetindo os itens de 1 a 5. Se por ventura o circuito não vier a oscilar, deve-se trocar o transistor e repetir a calibração desta vez colocando-se apenas C2 no mínimo e mantendo-se C1a meio curso.
O protótipo foi montado com o suporte da bobina soldado diretamente na chapa de circuito impresso, mas se o leitor desejar mudar constantemente a bobina poderá colocar um soquete, de no mínimo 3 pinos, na placa. Isto vai facilitar a troca de bobinas, e também ajudará a conservar a fiação do impresso.
Um acabamento de melhor qualidade pode ser conseguido, instalando-se o receptor numa caixa metálica com orifícios que permitam o acesso aos controles. Se a caixa tiver espaço suficiente, a fonte de alimentação e o alto-falante poderão ser instalados juntos, tornando o receptor autossuficiente.
