APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3 O SINTETIZADOR PLL - PHASE LOCKED LOOP

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1 APOSTILA GERAL MÓDULO - AULA 16 RECEPTOR - com MICROPROCESSADOR parte CALIBRAGENS E DEFEITOS O Sintetizador PLL e controle do varicap Como funciona o contador programável Calibragem e Análise de defeitos gerais O SINTETIZADOR PLL - PHASE LOCKED LOOP Este será nosso final de estudo sobre o sistema de Já o integrado sintetizador PLL (IC02), não necessita sintonia digital, onde faremos a explanação de como, de clock para criar processamento, mas apenas após criado um código de sintonia de uma dividirá esta frequência de 60kHz por 5, de onde determinada frequência, conseguiremos sintonizar obtemos a frequência de, que será utilizada no precisamente uma emissora. compador de fase e frequência, resultando na saída em uma frequência dobrada, que passando por um Na figura 1, podemos ver um circuito composto por filtro LPF, gerará a tensão de sintonia, tanto para dois osciladores locais dos sintonizadores e, como. além do integrado IC02 (sintetizador PLL) e mais Este integrado normalmente fica muito próximo ao uma parte do integrado IC01. bloco sintonizador, estando muitas vezes dentro dele, Podemos ver que o trabalho de todo o circuito pois deverá trabalhar com uma amostra dos circuitos dependerá do oscilador de 7,2MHz, presente no pino osciladores: e do integrado IC02. Este oscilador deverá gerar = 985kHz à 2055kHz um clock que neste integrado servirá como uma = 98,7MHz à 118,7MHz referência de frequência muito precisa (sem variações Há de se notar que estas frequências de oscilação ou jitter). Notamos pelo diagrama que há uma divisão estão 55kHz acima da faixa de sintonia em e por 20, feito no contador1 (divisor). Esta referência 10,7MHz acima da faixa de sintonia para, visando deverá variar entre 70 e 100% da tensão de criar a heterodinagem para as frequências alimentação, para que o integrado posterior (IC01) intermediárias. possa receber e utilizar as variações como clock, que A frequência do oscilador local de, entrará no definirão o passo de processamento do IC01. integrado IC02, pelo pino 16, onde passará por um LOCAL XT01 7,2MHz D01 R02 LOCAL D06 DV1 C20 R22 +6,6V FILTRO LPF figura IC02 CX778 COUNTER (DIVISOR) COUNTER 1 (DIVISOR) COUNTER 2 (DIVISOR) DECODIFICADOR SÉRIE-PARALELO E DIVISOR CODIFICADO COMPARADOR DADOS DE FASE E FREQUÊNCIA 8 IC01 Clock in (60kHz) CODIFICADOR DADOS CLOCK 27 PLIFICADORES A, B, C, AB - ILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO 16

2 APOSTILA GERAL MÓDULO - divisor (counter) programável como veremos mais Este código deverá sair de forma serial do integrado adiante. Já a frequência do oscilador local de IC01, pelo pino, indo até o pino 8, onde lá é entrará pelo pino 1 e como chegar a ser quase 100 transformado em uma informação paralelo como vezes maior do que, deverá passar por um divisor veremos adiante. de frequência de 100 vezes, caindo a frequência mais Esse código definirá qual será a quantidade de vezes baixa para 987kHz e a mais alta para 1.187kHz. que a frequência será definida e gerará portanto uma Notem que as duas frequências não atuam sobre o DIVISÃO PROGRÁVEL. IC02 simultaneamente, pois dependerá da seleção Vamos dizer que nosso sintonizador está sintonizando entre e. uma frequência de 88MHz e o integrado IC01, puxou Dentro do integrado IC02, teremos a divisão da uma memória que indica 100MHz no display. Sabendo frequência do oscilador local (dividido no caso de ) que 100MHz indicado deveria gerar uma frequência entrando no divisor programável. O nome do oscilador local de de 110,7MHz, que dividido programável se deve ao fato que deveremos ter um por 100 resultará em 1107kHz, teremos uma divisão código que permita que a divisão acabe sempre programada de 15,75 vezes. gerando na saída uma frequência de, que será Como afirmamos anteriormente que a frequência do a mesma da referência que também entra no oscilador local de é para 88MHz, se somarmos a comparador. frequência intermediária de 10,7MHz, saberemos que Se tivermos com o oscilador local de, trabalhando o oscilador local estará com 98,7MHz, que dividindo para a sintonia da faixa de 590kHz, sua frequência de por 100 vezes, resultará em 987kHz e que dividindo trabalho será de 105kHz que necessitará de uma pela divisão programada de 15,75 vezes, gerará uma divisão de 15 vezes para que se tenha uma frequência de 6,kHz na saída do divisor programável, frequência de. menor que da referência de, fazendo a saída figura 2a média do comparador subir (após o filtro ativo), o que R02 fará imediatamente a frequência do oscilador local LOCAL D01 também subir, até que após a divisão chegue à D D06 R22 frequência de (notem que a divisão é mantida LPF ATIVO LOCAL (INVERSOR) em 15,75 vezes). A partir desta frequência, se o DV1 C20 oscilador continuasse aumentando sua frequência, na XT01 +6,6V 7,2MHz comparação resultaria em uma menor tensão que faria a frequência do oscilador cair Toda essa correção é feita em alguns milisegundos, e as duas frequências manterão a mesma frequência, A COUNTER 2 sendo que a fase dependerá da tensão de varicap. (DIVISOR) Nas figuras 2 (a, b, c, d), podemos ver como B XOR DIVISOR FF 1 C estaremos gerando a tensão de varicap à partir da DIVISOR comparação das frequências de. Os pontos PROGRÁVEL A, B, C e D, que são vistos nos circuito elétrico da figura 2a, serão os mesmos pontos onde estarão as ondas indicadas das figuras 2b, 2c e 2d. Mas caso queiramos sintonizar a emissora em Na figura 2b, podemos ver que temos as duas 1000kHz, o oscilador local estará em 155kHz, frequências entrando no comparador com e necessitando agora de uma divisão de 202 vezes, defasadas exatamente em 90º (veja as figuras A e B). para gerar na saída uma frequência de 7,2MHz. Isto causará uma frequência dobrada na saída e uma forma de onda quadrada (mesmo tempo na parte de O mesmo ocorrerá para a frequência do oscilador local de, sendo que ao sintonizar uma emissora em 92,7MHz, terá seu oscilador trabalhando em 10,MHz, que dividido por 100, resultará em 1.0kHz. Agora, esta frequência deverá ser dividida por 1 vezes, resultando também em na saída do divisor programável. Para que o todo o circuito possa funcionar adequadamente, teremos no IC01 a geração de um código, que corresponderá a uma determinada frequência que será indicada no display. A excitação do display é feita por um decodificador BCD (Binary Converter to Decimal) ou binário convertido para decimal. Ao mesmo tempo, o código que deverá ter um mínimo de 120 combinações (quantidade de emissoras possíveis tanto em quanto em ), é aumentado para 256 combinações, que será representado em decimal como 8 bit s (8 combinações entre nível alto e baixo). cima e parte de baixo), resultando em uma tensão figura 2b referência osc. local dividido resultante após comparador TENSÃO FILTRADA para os diodos varicaps +28V 1V D comparação com ref. em 0º e realimentação em 90º A B C 16 PLIFICADORES A, B, C, AB - ILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO

3 APOSTILA GERAL MÓDULO - média filtrada. Se a tensão máxima para o diodo varicap é de 28V, haverá uma média filtrada de 1V no ponto D (após o filtro ativo-inversor). Isto significará que estão sendo sintonizadas as frequências de em torno de 1000kHz. Já a mesma tensão de sintonia, significará que serão sintonizadas na faixa de as frequências em torno de 98MHz (frequência média de sintonia entre 88 e 108MHz). figura 2c referência osc. local dividido resultante após comparador TENSÃO FILTRADA para os diodos varicaps +28V comparação com ref. em 0º e realimentação em 5º A B C D 7V Na figura 2c, podemos ver que agora continuamos tendo as duas frequências entrando no comparador, mas com um defasamento de 5º, gerando na saída do comparador, pulsos positivos com tempo maior de duração e pulsos negativos com menor duração, o que resultaria em uma tensão média mais alta; apesar disso, sabemos que há, além do filtro passa baixa, um circuito inversor, tornando a tensão de saída mais baixa. Como temos uma frequência dobrada na saída (1,kHz), ficando / do tempo em nível alto e 1/ em nível baixo, teríamos que dividir a tensão total de alimentação (+28V) por, resultando em 7V. Caso fizéssemos a filtragem logo após o comparador, utilizando a tensão de +28V de alimentação, teríamos uma média de +21V; como esta tensão sofre uma inversão, teremos para os diodos varicaps uma tensão média de +7V. Isto significará que estão sendo sintonizadas as frequências de em torno de 760kHz. Já a mesma tensão de sintonia, significará que serão sintonizadas na faixa de as frequências em torno de 9MHz (1/ da frequência entre 88 e 108MHz). Na figura 2d, continuamos tendo as duas frequências entrando no comparador, mas com um defasamento de 15º, gerando na saída do comparador, pulsos positivos com menor tempo de duração e pulsos negativos com maior duração, o que resultaria em uma tensão média mais baixa; apesar disso, sabemos que há, além do filtro passa baixa, um circuito inversor, tornando a tensão de saída mais alta. Como temos uma frequência dobrada na saída (1,kHz), ficando 1/ do tempo em nível alto e / em nível baixo, teríamos que dividir a tensão total de alimentação (+28V) por, resultando em 7V. Caso fizéssemos a filtragem logo após o comparador, utilizando a tensão de +28V de alimentação, teríamos uma média de +7V; como esta tensão sofre uma inversão, teremos para os diodos varicaps uma tensão média de +21V. Isto significará que estão sendo sintonizadas as frequências de em torno de 100kHz. Já a mesma tensão de sintonia, significará que serão sintonizadas na faixa de as frequências em torno de 10MHz (/ da frequência entre 88 e 108MHz). figura 2d referência osc. local dividido resultante após comparador TENSÃO FILTRADA para os diodos varicaps +28V comparação com ref. em 0º e realimentação em 15º A B C 21V D O DIVISOR PROGRÁVEL O divisor programável, como dissemos para t2) haverá a elevação da saída do, mas anteriormente, será o responsável por dividir a sem que se modifique a tensão de saída do. Na frequência do oscilador local de ou para uma passagem do tempo t2 para o t, a saída fo terá frequência de. Mas antes de vermos como sua tensão diminuída e como temos uma inversão isso é feito, vamos ver como funciona partes do na entrada do, a tensão de saída deste subirá, circuito. permanecendo assim pelo tempo t e t. Somente Na figura, podemos ver um integrado composto por divisores de frequência, do Flip-Flop 1 ao, fin figura a onde no entra a frequência proveniente dos osciladores locais ou. DIVISOR BIT Quando a variação da oscilação de entrada dos divisores passa de nível alto para nível baixo, acaba RESET sendo invertido na entrada do FF, o que muda seu FF FF estado. Vemos que no tempo t1, todas as saídas dos FF s estão em nível baixo. Quando a frequência dos osciladores cair novamente (na passagem do t1 2 1 PLIFICADORES A, B, C, AB - ILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO 165

4 APOSTILA GERAL MÓDULO - figura b sinal do oscilador de ou dividido FF FF saídas divisores de frequência BIT s t1 t2 t t t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11 t12 t1 t1 t15 quando a tensão de saída do cair, o que acontece na passagem do t para t5, haverá a mudança de estado do FF para nível alto, permanecendo assim do tempo t5 ao t8; no fim deste tempo, quando a saída do FF passar para nível baixo, haverá a mudança de estado do FF, e assim por diante. Podemos agora, combinar as saídas dos FF s 1 ao, para obter divisões que vão de zero à 15 vezes, como mostra a figura. Temos na saída dos divisores chaves que ligarão a saída dos FF s à transistores, que terão que levar determinada divisão até a saída fout. Vamos tomar como base a saída do, que está ligado à chave SW1. Caso a chave esteja na posição como indicada na figura, poderá levar para nível alto e baixo até a base do transistor Q5 que saturará e cortará. Este por sua vez, também levará à saturação e corte o transistor Q1, colocando ora zero volt, ora no emissor do transistor Q2. A saturação () e corte (zero volt) do transistor Q1, apenas será levada até a saída Fout, caso os outros transistores estiverem saturados. Para saber isso, vamos conferir como estão as polarizações dos outros transistores. Vemos que a chave SW2 está ligada para a esquerda, ou seja, seu ponto comum ligado ao potencial de, o que leva constantemente á saturação o transistor Q6, ocorrendo o mesmo para o transistor Q2. Vemos a mesma posição para a chave SW e SW, produzindo a saturação de Q7 e Q8 e também saturando Q e. Como temos a saturação de Q2, Q e podemos dizer que a saturação e corte de Q1, passará para a saída fout, aparentando que teríamos a metade da frequência da entrada. Mas essa divisão inicial não ocorre, pois quando há nível alto na saída fout, haverá a realimentação via R1 e, que produzirá um pequeno atraso no sinal, mas resetará o, bem como os outros, que como estão com suas saídas em nível baixo, não alterará as mesmas. Assim, na saída fout, teremos a mesma frequência de entrada, mas de forma pulsante. Na figura 5, podemos ver que as chaves SW1 e SW2 estão conectadas para a direita, enquanto SW e SW ainda continuam posicionadas para a esquerda. A partir disto podemos dizer que teremos as variações da saída do levadas até o coletor do transistor Q1, enquanto que as variações do, levadas até o coletor do transistor Q2. Considerando também que as chaves SW e SW estão colocadas no potencial positivo, teremos a saturação de Q7/Q e Q8/. Desta forma, quando houver a coincidência de níveis altos nos coletores de Q1 e Q2, haverá também nível alto na saída fout e com isso o integrado será resetado. Observando as formas de onda desta figura, podemos dizer que a saída do parece estar normal, mas a do, está apresentando a mesma frequência de. Na verdade, quando o é mudado de estado para nível alto (t2 pra t) o estado de estará em nível baixo; mas na passagem do t para t, ambos acabam ficando em fin DIVISOR BIT RESET FF FF 2 1 fin fout Q8 figura SW SW SW2 SW1 Q7 Q6 Q5 R1 Q1 Q2 Q fout sinal do oscilador de ou dividido t1 t2 t t t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11 t12 t1 t1 t15 a frequência fin manteve a mesma freq. na saída 166 PLIFICADORES A, B, C, AB - ILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO

5 APOSTILA GERAL MÓDULO - nível alto, levando este potencial para a saída fout e com isso produzindo o resetamento dos FF s. Devido a isto, podemos ver que logo que a dente de serra chega a um potencial positivo, a saída do vai para nível baixo. Isso faz com que a divisão da frequência de entrada seja agora de duas vezes. Na figura 6, podemos ver que colocamos as chaves SW1 e SW para receber o sinal dos FF s, sendo que agora, ao haver coincidência dos níveis altos, que acontecerá na passagem do tempo t5 para o tempo t6, haverá criação do pulso na saída e também o resetamento dos FF. Temos agora uma divisão da frequência de entrada por 5. Na figura 7, acionamos a chave SW e SW1 para receber os sinais dos Flip-Flops e já podemos dizer que somente quando houver nível alto nas duas figura 5 fin R1 fout DIVISOR BIT saídas é que teremos a formação do pulso positivo. Notem que somente após ciclos do sinal de entrada é que é gerada a mudança de estado do FF. Após esta mudança, ele esperará mais meio ciclo do, para que ambos tenham nível alto e acionem um pulso em nível alto na saída. A divisão obtida à partir dessa combinação é de 9 vezes. Finalmente, na figura 8, podemos ver que todas as chaves (SW1 à SW) foram acionadas para receber os sinais dos Flip-Flops e somente quando houver a coincidência de todas as saídas em nível alto, é que acontecerá a geração dos pulsos de saída em fout. A divisão obtida agora é 15 vezes. Podemos ter integrados que possuem mais de FF s para fazer a divisão e à medida que isto é feito, aumentam-se as possibilidades dessas divisões. Assim podemos figura 6 fin R1 fout DIVISOR BIT RESET FF FF RESET FF FF SW SW SW2 SW1 Q1 SW SW SW2 SW1 Q1 Q5 Q2 Q5 Q2 Q6 Q Q6 Q Q7 Q7 Q8 Q8 sinal do oscilador de ou dividido sinal do oscilador de ou dividido t1 t2 t t t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11 t12 t1 t1 t15 t1 t2 t t t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11 t12 t1 t1 t15 FF fout fout a frequência fin foi dividida por 2 a frequência fin foi dividida por 5 PLIFICADORES A, B, C, AB - ILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO 167

6 APOSTILA GERAL MÓDULO - concluir o seguinte: O SINTETIZADOR COMPLETO 2 bits fornecem uma divisão máxima por bits fornecem uma divisão máxima por 7 Na figura 9, vemos a diagramação completa do bits fornecem uma divisão por 15 sintetizador de frequências, cujo objetivo é gerar 5 bits fornecem uma divisão máxima por 1 uma frequência em um VCO (oscilador local) baseado em um código digital. 6 bits fornecem uma divisão máxima por 6 Podemos ver que o circuito começa baseado no 7 bits fornecem uma divisão máxima por 127 cristal XT01 (pinos e do IC02), que 8 bits fornecem uma divisão máxima por 255 e juntamente com o oscilador do integrado, acaba assim por diante. gerando uma frequência de 7,2MHz, que dividida Quanto mais divisões aplicamos ao sinal, por 20 irá gerar o clock de trabalho para o integrado melhor precisão teremos na comparação. IC01. Este integrado, após receber este clock, fin DIVISOR BIT figura 7 figura 8 fin fout DIVISOR BIT R1 R1 fout RESET FF FF RESET FF FF SW SW SW2 SW1 Q1 SW SW SW2 SW1 Q5 Q1 Q5 Q2 Q2 Q6 Q6 Q Q Q7 Q7 Q8 Q8 sinal do oscilador de ou dividido sinal do oscilador de ou dividido t1 t2 t t t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11 t12 t1 t1 t15 FF fout t1 t2 t t t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11 t12 t1 t1 t15 a frequência fin foi dividida por 9 FF FF fout a frequência fin foi dividida por PLIFICADORES A, B, C, AB - ILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO

7 APOSTILA GERAL MÓDULO - poderá executar uma série de comandos, baseados em instruções previamente memorizadas. Quando pressionamos a tecla de ou, indicamos no display uma dada frequência, que normalmente é a última emissora sintonizada. O integrado IC01 trabalhará requisitando da memória a última emissora sintonizada que gerará um determinado código binário, que excitará o conversor BCD, para indicação desta frequência no display. Ao mesmo tempo, o código binário, normalmente paralelo é transformado em uma informação serial, para poder ser enviada do IC01 para o IC02 em forma de DADOS. Para que esses dados seriais, dentro do IC02, possam novamente ser transformados em códigos paralelos, necessitaremos do CLOCK, que dará o passo do processamento da memorização do código. Podemos ver que existe um outro sinal chamado de LATCH, cuja tradução seria trinco, ou seja, é uma tensão que variará para nível alto, somente enquanto o código serial e o clock está indo de um integrado ao outro. Após a mudança do código serial para paralelo, teremos na saída do decoder um código de 8 bit s, que ligarão ou não as chaves S1 à S8. O código poderá ter nível alto, que ligará as chaves ou nível baixo que as manterá desligadas. Como vimos anteriormente, caso as chaves fiquem ligadas, as variações referentes a cada um dos FF s acabarão chegando às chaves S9 à S16, fechando-as ou não. Voltando às chaves S1 à S8, caso estejam desligadas, os resistores internos em RRin1, LOCAL XT01 7,2MHz D01 R02 LOCAL figura 9 D06 DV1 C20 R22 +6,6V R18 R20 Q07 D09 +28V Q06 R19 C10 R COUNTER 1 (DIVISOR) COUNTER 2 (DIVISOR) FF 1 XOR COUNTER (DIVISOR) Rin Cin1 RRin1 S9 DIVISOR 8 BIT RESET S10 S11 S12 PORTA AND (E) 8 7 IC02 CX778 6 S8 5 S7 S6 S5 S 2 S S2 1 S1 CÓDIGO PARALELO DE 8 BITS DADOS DECODER SÉRIE CLOCK PARALELO LATCH S1 S1 S15 S16 Rin2 2 IC01 Clock in (60kHz) CODIFICADOR DADOS CLOCK 27 PLIFICADORES A, B, C, AB - ILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO 169

8 APOSTILA GERAL MÓDULO - levarão os comandos das chaves S9 à S16 à nível cada uma das saídas dos FF s, desde o até o alto, e com isso ficarão fechadas, levando também FF8. Notem que a onda referente ao FF6, não nível alto à saída. chegou a completar o ciclo e as ondas FF7 e FF8, Todo o circuito já foi analisado anteriormente, onde mostram somente uma pequena parte delas. podemos destacar que a diferença deste é a Acompanhando as formas de onda, temos os níveis utilização de 8 bit s em vez dos analisados binários 1 ou 0, que representarão as tensões anteriormente. Desta forma, após a divisão das malhas de processamento. Em nosso caso, programável, devemos ter na saída da PORTA AND considerando que a alimentação é de, o nível (E), uma frequência de, que comparada à 1 representará esta tensão e o nível 0 referência dividida também de, resultará em representará a tensão de zero volt. Em alguns uma variação do dobro da frequência na saída da processadores de sinais digitais, a alimentação porta XOR (comparador de frequência e fase) será feita com,v, sendo que o nível 1 será esta passando após pelo filtro, onde será formada a tensão. Também já existem processadores cuja tensão de sintonia para os diodos varicaps, que tensão de alimentação é de somente +1,8V. No definirão as frequências de trabalho para os módulo, veremos muito mais aspectos sobre a osciladores locais de ou de. eletrônica digital para todos os tipos de A figura 10, mostra as formas de ondas relativas a processamento. figura 10 - formas de onda das entradas e saídas do circuito divisor sinal do oscilador de ou após passar pelos divisores de frequência e entrando no divisor de 8 BIT s: saídas dos divisores de frequência de 8BIT s S S S S S S S S PLIFICADORES A, B, C, AB - ILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO

9 APOSTILA GERAL MÓDULO - CALIBRAGENS DE RADIO-RECEPTORES - Como vimos nas aulas anteriores, os rádio receptores são formados por uma série de circuitos ressonantes, tanto na etapa de seleção de emissoras, como na etapa dos osciladores locais. Além disso temos circuitos ressonantes fixos nas etapas de FI. Desta forma, após uma reparação devemos refazer ajustes de alinhamento destes filtros ou BPF s visando melhorar o nível de captação das emissoras. Na maioria das vezes, os indutores possuem núcleos ajustáveis bem como alguns trimmers da etapa de sintonia. Os ajustes necessitarão de chaves de fenda não metálicas, não somente pela influência na alteração da ressonância, mas principalmente pela preservação dos núcleos que são de ferrite e que facilmente podem ser danificados. Também será necessário um gerador de funções ou sinal, que esteja na faixa de frequências que queremos trabalhar de 55kHz até cerca de 110MHz. O osciloscópio poderá ajudar em alguns casos, mas a melhor performance obtida é com a utilização do gerador de RF, onde sugerimos alguns instrumentos abaixo: Gerador Instrutherm GRF55 - com indicação digital (sintetizador) Gerador GRF150 - analógico Você ainda pode pesquisar no mercadolivre.com e ver uma série de geradores. Caso queira montar um, há um projeto bem simples que passamos abaixo: MONTANDO UM SIMPLES GERADOR DE RF Este gerador de sinal de RF (figura 11), é usado principalmente para o alinhamento de receptores de rádio,ele é de baixo custo e bastante básico, mas perfeitamente adequados para a sua finalidade, sendo o único problema sua saída, que não apresenta onda senoidal limpa. TR1 é um FET (Field Effect Transistor) de alto ganho e está configurado como um oscilador Colpitts. A frequência de oscilação é definida pelo capacitor variável ( + C2) e os cinco pares de indutores de comutação. Esse gerador cobre a frequência de 150KHz a 12MHz, em cinco faixas (abaixo). Por conseguinte, é adequado para o alinhamento da RF e se as secções de (MW e LW), estabelece, bem como as secções se de (VHF) circuitos. Também pode ser usado para o alinhamento dos circuitos de RF SW 25-9 metros. Faixa Frequência Indutor A 150KHz 500KHz 2.2mH B 50KHz 1MHz 70uH C 750KHz 2.25MHz 100uH D 1.6MHz 5MHz 22uH E.5MHz 12MHz.7uH indutores prontamente disponíveis. No entanto, mesmo usando indutores, quatro faixas de frequências teriam sido necessária para cobrir toda a escala. A saída RF é feita por TR2, que é configurado como um seguidor de emissor. O sinal de saída é desenvolvido sobre R6, e passa para as tomadas de saída via potenciômetro VR1 e uma chave de comutação para atenuar ou não o sinal. O sinal é modulado em amplitude por variação da tensão de alimentação do circuito oscilador. Isto é realizado por TR, que também é um seguidor de emissor. 0 desacopla a alimentação na RF. Note que este método de modulação faz com que uma pequena quantidade de modulação de frequência indesejada, esteja junto à modulação de amplitude desejada. Se o aparelho for usado para ouvir música, pode causar uma leve estridência no som. No entanto, o arranjo tem a vantagem de não distorcer a onda de RF, que é importante para o alinhamento. É também simples de implementar e dá resultados consistentes - requisitos importantes para este tipo de projeto. SW2 seleciona o sinal modulante interno (sinal de áudio) ou de um sinal de modulação externo. Se a modulação não é necessária, a opção será definida colocando SW2 na posição EXT, sem sinal na tomada SK. Para ter razoável modulação, o sinal externo deve ter cerca de 1,5 Vrms (Vpp). Se um sinal de música é utilizada, a largura de banda não deve se estender acima sobre 6kHz devido aos limites de radiodifusão. 0 irá eliminar as frequências mais altas, em certa medida. O sinal de modulação escolhido é reforçado por TR e disponibilizado na chave SK. Isso é útil para a observação em um osciloscópio. TR5 é configurado em um circuito oscilador RC. A frequência é definida pelo 5, 6, 7, R19, R20 e R21 para cerca de 800Hz. Se desejar alterar a frequência, basta alterar o valor de R19 que afetará a polarização do transistor. O circuito é alimentado por uma fonte de 15V regulada, e consome cerca de 0mA. I é um integrado regulador padrão, alimentado pela retificação em onda completa, feito por um transformador de pequenas dimensões (15+15V por 100ma). Descrição do circuito Há uma sobreposição significativa entre as faixas, devido ao número limitado de figura 11 PLIFICADORES A, B, C, AB - ILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO 171

10 APOSTILA GERAL MÓDULO - figura 12 Construção 10.MHz e 11MHz, para permitir que a frequência de FI de em 10,7 MHz possa ser definida com precisão. Na figura 1, podemos ver o protótipo que foi construído Alternativa de calibração em um pedaço de placa de matriz simples. Caso o aluno queira desenhar a placa, deverá seguir a disposição de Se nenhum destes itens estão disponíveis, você pode ser componentes propostas no layout original. capaz de ajustar as etapas com um rádio normal, como No diagrama de componentes os fios na face superior da descrito acima. Se você tem um receptor com leitura placa são mostrados em preto, enquanto as conexões digital será bem melhor. inferior (trilhas da placa) em cinza. Se o receptor não tem uma antena de conexão externa, + C2 é um capacitor variável a ar. Este é o ligue uma bobina de algumas voltas de fio de cerca de 6 componente mais caro na unidade, e provavelmente um "(150mm) de diâmetro para a saída do gerador de sinais, pouco mais difícil de localizar. Ele pode ser obtido de e esta perto do receptor. sucatas de rádios antigos. Você deve ser capaz de pegar o terceiro harmônico das Os indutores são montados na parte traseira do frequências entre as bandas OM e OC, na posição interruptor rotativo, como mostrado. Isto deve ser adequada na faixa de. Assim, você deve ser capaz de posicionado próximo ao capacitor variável para manter o sintonizar o terceiro harmônico de 00kHz a 1200kHz. comprimento do fio no mínimo. Além disso, a placa de Para o alinhamento de VHF-, você precisa saber a circuito impresso deve ser posicionada para dar um comprimento de fio mínimo figura 1 para o capacitor variável e chaves. O transformador deve ser montado na parte traseira do conjunto, bem longe dos componentes de amplificação de RF. Calibração Exata Para uma calibração precisa, um calibrador de frequência ou osciloscópio preciso será necessário. O aparelho pode ser ajustado para várias frequências e estas devem ser marcadas na escala. Marque a escala a cada 5kHz entre 00 e 500kHz, se possível, de modo que a frequência de IF de (55kHz) possa ser definida com precisão. Além disso, verifique todos os 0.1MHz entre 172 PLIFICADORES A, B, C, AB - ILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO

11 APOSTILA GERAL MÓDULO - posição do FI (10,7 MHz). Ligue a unidade à antena de 0 2.2nF um rádio, sem sintonizar emissoras e defina o nível 22nF de reprodução ao máximo. Sintonize a mais fraca 1uF 25V ou mais estação de e após ajuste o gerador para que o sinal 5, 16,17.7nF de 10,7MHz seja ajustado para o menor nível entre dois 8 100uF 25V ou mais níveis altos. Isto ocorrerá devido ao gerador ter 9 100nF modulação de e o receptor faz a demodulação de, C uF 25V ou mais e claro, quando estivermos exatamente em 10,7MHz, o capacitor variável 65pF + 65pF Variável sinal do gerador deve ser cancelado, já que não possui desvios. Indutores L1, 2 2.2mH L, 70uH Lista de peças L5, 6 100uH L7, 8 22uH Resistores (todos de 5% 0.25W ou mais) L9, 10.7uH R1 1K2 R2 7K Semiconductors R, 10,12 22K D1, 2 1N002 R 10K TR1 BF2A R5 2K2 TR2,,,5 BC58C R6, 1,17 70R I 78L15 R7 150R R8 1K0 Diversos R9 68R SW1, 2 Toggle Switch SPDT ou Slide R16 K7 VR1 1K0 Pot Lin R18 220K SW SW 2 Pólo 6 Way Rotary Switch (1 off) R11, 1 15K X V 100mA Transformer R15 100R SK1, 2,,,5 Socket R19, 20,21 27K Para ver mais detalhes do projeto e baixar imagens Capacitores melhoradas, click no link abaixo: C, 6,7,9,11,12 100nF C, 5 100pF C8 100nF 16 generator.html CALIBRAÇÃO DE RÁDIO Veja a placa e os pontos para a calibração do, na figura 1, onde temos desde o capacitor variável, até uma série de bobinas de FI: ruidosa (baixo nível de sinal). Ajuste o núcleo das bobinas de FI de (amarela, branca, preta) procurando obter o máximo de volume e o mínimo de chiado em cada uma. Após fazer o ajuste nas três, refaça o ajuste desde a primeira, tentando obter ainda mais nível. Utilizando nosso gerador de RF, devemos colocá-lo em 55kHz e 1 Calibração da etapa de FI: Sintonize uma emissora fazer os ajustes baseado no som de 800Hz do sinal de, de preferência uma que esteja com sintonia modulante. figura 1 PLIFICADORES A, B, C, AB - ILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO 17

12 APOSTILA GERAL MÓDULO - 2º Calibração do oscilador local de - necessitamos Como normalmente fazemos a calibragem de em de um gerador de RF com faixas de 50kHz até 1600kHz. primeiro lugar, conseguimos descobrir qual são estas, O sinal do gerador deve ser induzido para o receptor em sendo as outras o circuito de FI e demodulação de. calibração através de quatro ou mais voltas de fio Normalmente, também há dois diodos próximos à bobina comum. Este indutor deve ser ligado no terminal de de demodulação de, quando o circuito possui saída e no terra do gerador (praticamente um curto). componentes discretos. a) Coloque o gerador de RF em 50kHz e o sintonizador Para a calibragem de FI de, devemos posicionar a do rádio sob calibração também na mesma frequência. sintonia na frequência mais alta possível, fora de Tente ouvir o sinal de áudio do gerador sendo processado qualquer emissora e posicionar o gerador de RF na e ajuste a bobina osciladora (vermelha) até que o sinal frequência de 10,7MHz. Ajusta-se as bobinas para o seja o maior possível. Pode ser que haja nível intenso do maior nível de sinal, refazendo o ajuste para alinhar sinal do gerador de RF, gerando vários pontos de sinal. melhor. Desta forma, torna-se necessário diminuir o nível de RF AJUSTE DA BOBINA DE DEMODULAÇÃO: nem do gerador ou afastar o indutor do gerador do rádio- sempre é fácil encontrar essa bobina, mas como receptor. sabemos que o circuito está fazendo uma demodulação b) Mude a sintonia do rádio sob calibração para a faixa de, quando injetamos um sinal na FI de de próxima aos 1600kHz, o mesmo fazendo com o gerador, 10,7MHz com modulação em amplitude, quando e agora, devemos ajustar o trimmer que está no capacitor fazemos o ajuste da bobina demoduladora ela deverá variável (etapa do oscilador local). Para saber qual dos cancelar o sinal de áudio, entre dois pontos de ajuste trimmer s é, coloque o rádio em uma emissora qualquer, muito próximos onde o nível de sinal é alto. A calibragem e com seu dedo na parte metálica de uma chave de feita diretamente com o sinal da emissora, visa tirar a fenda, encoste em um dos trimmer s; feito isso, caso o distorção do som. Mas o ajuste com gerador é muito mais sinal aumente é o trimmer do amplificador de RF; caso a eficaz, pois prevê que o melhor ajuste será o menor nível emissora desapareça ou entre outra emissora é o entre dois pontos. trimmer do oscilador local. Ajustar o trimmer do oscilador 2º Calibração do oscilador local de - necessitamos local até que o sinal do gerador apareça. Caso ouça o de um gerador de RF com faixas de 88MHz até 108MHz. sinal de áudio do gerador em vários pontos, atenue o Como nosso gerador experimental não possui essas sinal de RF até que o sinal seja ouvido em um único ponto frequências, ou devemos usar um gerador profissional ou de ajuste. então conhecer uma emissora que está na frequência c) Voltar a colocar o gerador de RF e o receptor em mais baixa, próximo a 88MHz e uma que esteja próxima 50kHz e novamente atuar sobre a bobina oscilador da frequência mais alta, 108MHz. vermelha, ajustando até que o sinal novamente apareça. Vamos fazer a calibragem como se estivéssemos Note que ao deslocarmos o trimmer na faixa de 1600kHz, utilizando o gerador, e caso o aluno não o tenha, deve o ajuste que havia sido feito para 50kHz sairá fora, realizar com as emissoras propostas. O sinal de saída do devendo novamente ser ajustado. gerador deve ser ligado à antena telescópica. d) repetir o ítem b e c até que as faixas compreendidas a) Coloque o gerador de RF em 88MHz e o sintonizador entre 50kHz e 1650kHz estejam em suas posições do rádio sob calibração também na mesma frequência corretas. (não esquecer que no caso da emissora, nunca colocar o variável no limite). Tente ouvir o sinal de áudio do gerador º Calibração da etapa do amplificador de RF de - sendo processado e ajuste a bobina osciladora até que o utilizando ainda o gerador de RF com frequência de sinal seja o maior possível. Esta bobina possui poucas 50kHz à 1650kHz, faça os seguintes ajustes: voltas de fio e pode ter núcleo de ferrite ou ar. Quando a) posicione o gerador de RF e o rádio sob calibração na possui núcleo de ar, vamos fazer seu ajuste aproximando frequência de 50kHz. Atenue o sinal de áudio do ou afastando as espiras. gerador ao menor nível possível (bem ruidoso). Ajustar a Pode ser que haja nível intenso do sinal do gerador de bobina de antena que está no bastão de ferrite, para o RF, gerando vários pontos de sinal. Desta forma, torna-se máximo sinal captado. necessário diminuir o nível de RF do gerador ou desligar b) posicione o gerador de RF e o rádio sob calibração na frequência figura 15 de 1650kHz. Atenue o sinal de áudio do gerador ao menor nível possível (bem ruidoso). Ajustar o trimmer do amplificador de RF, para o máximo nível de sinal captado. c) repita as operações a e b até que os sinais sejam os maiores possíveis. CALIBRAÇÃO DE RÁDIO 1 Calibração da etapa de FI: identifique as bobinas que são da etapa de FI- (geralmente azul e rosa). Não esqueça que uma ou duas serão da etapa de FI e a última da etapa de demodulação de. 17 PLIFICADORES A, B, C, AB - ILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO

13 APOSTILA GERAL MÓDULO - a saída do gerador à antena de. b) Mude a sintonia do rádio sob calibração para a faixa próxima aos 108MHz, o mesmo fazendo com o gerador, e agora, devemos ajustar o trimmer que está no capacitor variável (etapa do oscilador local). Para saber qual dos trimmer s é, coloque o rádio em uma emissora qualquer, e com seu dedo na parte metálica de uma chave de fenda, encoste em um dos trimmer s; feito isso, caso o sinal aumente é o trimmer do amplificador de RF; caso a emissora desapareça ou entre outra emissora é o trimmer do oscilador local. Ajustar o trimmer do oscilador local até que o sinal do gerador apareça. Caso ouça o sinal de áudio do gerador em vários pontos, atenue o sinal de RF até que o sinal seja ouvido em um único ponto de ajuste. c) Voltar a colocar o gerador de RF e o receptor em 88MHz e novamente atuar sobre a bobina osciladora, ajustando até que o sinal novamente apareça. Note que ao deslocarmos o trimmer na faixa de 108MHz, o ajuste que havia sido feito para 88MHz sairá fora, devendo novamente ser ajustado. d) repetir o ítem b e c até que as faixas compreendidas entre 88MHz à 108MHz estejam em suas posições corretas. º Calibração da etapa do amplificador de RF de utilizando ainda o gerador de RF com frequência de 88MHz à 108MHz, faça os seguintes ajustes: a) posicione o gerador de RF e o rádio sob calibração na frequência de 88MHz. Atenue o sinal de áudio do gerador ao menor nível possível (bem ruidoso). Ajustar a bobina de antena que normalmente está próxima ao fio que liga a antena telescópica, e que normalmente são algumas voltas de fio no ar. b) posicione o gerador de RF e o rádio sob calibração na frequência de 108MHz. Atenue o sinal de áudio do gerador ao menor nível possível (bem ruidoso). Ajustar o trimmer do amplificador de RF, para o máximo nível de sinal captado. c) repita as operações a e b até que os sinais sejam os maiores possíveis. CALIBRAÇÃO DE RÁDIO / COM CI A maioria dos rádio-receptores atuais, trabalha com circuitos integrados na etapa de sintonia e FI. Nas figuras 16, 17 e 18, mostramos como são as etapas de sintonia e FI com a identificação de alguns componentes, como filtros ressonantes. figura 17 figura 16 figura 18 PLIFICADORES A, B, C, AB - ILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO 175

14 APOSTILA GERAL MÓDULO - ANÁLISE DE DEFEITOS EM RÁDIOS A análise de defeitos nos mais diversos equipamentos baseiase no seguinte: a) Análise de processamento de sinais (em blocos) b)análise detalhada dos circuitos específicos (polarizações) Os alunos que estão concluindo o módulo, devem ter a visão do circuito específico, sabendo fazer análises detalhadas (polarizações). Quando começamos a entrar no circuito do rádio-receptor Sony STR-VX20, começamos a ver que um circuito depende do outro, e claro, entramos no processo de análise de defeitos olhando o todo, tentando localizar o estágio específico, para então fazer a análise de polarizações. Trataremos abaixo, de algumas análises de posicionamento, para definir em que bloco ou circuito está o defeito. Para isso, utilizaremos do diagrama de blocos da figura 19. SEM SOM: Injetar um sinal de 1kHz na entrada do amplificador antes e depois do controle de volume (ponto A da figura). Devemos ter certeza que o alfo-falante está conectado ao amplificador (ponto B). A confirmação disso, pode ser feita utilizando uma tensão em torno de V de uma fonte de alimentação, ligado à lâmpada em série; pega-se os dois polos dessa pequena tensão e encostamos rapidamente no alto-falante, onde deveremos ouvir um pequeno ruído, provocando pela movimentação do cone. Logo em seguida, fazemos a mesma coisa na saída do amplificador, onde deveremos ouvir o mesmo ruído. Esta tensão de +V (com lâmpada em série na fonte) não prejudicará os circuitos de amplificação. Assim, caso haja conexão do alto-falante e este esteja polarizado e não amplifica o sinal, devemos passar então à análise das tensões do amplificador, que o aluno já deverá estar dominando até aqui. Não esquecer que alguns amplificadores de maior qualidade, poderá ter circuitos de proteção, como relés, entre a saída do amplificador até às caixas acústicas (amplificadores com fontes simétricas). Caso os relés estejam desligados, conferir a tensão de 1/2Vcc, que no amplificador de fonte simétrica será de zero volt e caso esteja normal, conferir o circuito de desarme do relé. Os detalhes destes amplificadores de maior potência, serão vistos no módulo. NÃO FUNCIONA O : de posse de um gerador de RF com frequência de 55kHz, injetar no ponto C e verificar se o sinal é amplificado. É importante saber como a área de é polarizada (veja que se o circuito for microcontrolado, deverá haver comando para e também malhas deverão levar alimentação aos circuitos). Caso você não tenha o esquema do circuito analisado, encontre um integrado e procure seu datasheet na internet, para que assim você possa determinar seu funcionamento básico e claro, descobrir os pinos de polarização de e. Caso o sinal tenha sido amplificado satisfatoriamente pela FI, devemos injetar o mesmo sinal na entrada de antena (ponto D). Caso o sinal de FI seja processado normalmente já podemos determinar que o circuito oscilador não está funcionando (isso somente se aplica quando nenhuma emissora é sintonizada). Caso alguma emissora possa ser ouvida, mas com sinal muito ruidoso, o problema será então o amplificador de RF. Somente após determinado o estágio em que supostamente está o problema é que devemos partir para a conferência das tensões. NÃO FUNCIONA O : Devemos tomar o mesmo procedimento do. Mas agora, devemos injetar um sinal do figura 19 antena sintonizador antena sintonizador D B oscilador local mixer conversor Amplificador de áudio E C A bobina FI - 10,7MHz bobina FI - 55kHz AFC demodulador transistores FI detector de áudio CAG gerador de RF em 10,7MHz (ponto E). Não devemos esquecer também de verificar o circuito chaveador (CI ou chave) que selecionará entre e (e outros). Outro defeito que poderá afetar tanto o quanto o, são problemas no sintonizador (quando for comum) ou ainda no circuito PLL (decodificador estereo, se existir). Neste caso em primeiro lugar injetar um sinal de 1kHz no amplificador para saber se este está funcionando e depois injetar um sinal modulado em no circuito FI de (ou no ), daí já saberemos se o defeito realmente é na etapa de sintonia. DEFEITOS EM - COM CONTROLADOR E SINTETIZADOR DE FREQUÊNCIAS Podemos dizer que o sistema de som que possui sintonia digital, pode ter problema no circuito controlador ou ainda no sintetizador PLL, ligado diretamente à sintonia. Em primeiro lugar, devemos verifica se o display responde a algum comando ou indica algo, como veremos a seguir: 1) Mostra no display um código, mas não funciona nada: neste caso, existe um desarme provocado por algum erro de fonte de alimentação ou ainda o 1/2Vcc da saída de som alterado. 2) Não aciona nenhuma função: conferir a alimentação, oscilador, reset e desarmes no microcontrolador. Ainda é importante conferir se o teclado não apresenta fugas, ou teclas pemanentemente pressionadas, mantendo o microcontrolador bloqueado. ) Nos equipamentos modernos, o controlador comunica-se com outros integrados e este respondem sobre seu funcionamento através de malha de dados e clock, mas em um processo chamado de I2C, que podem ser enviados como recebidos pela mesma malha de dados e clock. Caso a comunicação programada para acontecer não ocorra, o microcontrolador principal não funcionará. Problemas com o sintetizador: Quando a etapa de sintonia não funcionar, poderá provocar também a falta de operação do microcontrolador principal. Mas há casos em que apesar da varredura das frequências do display, pode não haver a variação da tensão de sintonia para os circuitos sintonizadores, ou ainda poderá haver a falta de retorno das frequências dos osciladores para o sintetizador de frequências. Uma das formas de verificar se os circuitos de sintonia estão funcionando, independente da geração da tensão de sintonia é polarizar a malha da tensão do varicap com uma fonte de alimentação variável, tomando apenas o cuidado de não aplicar a tensão diretamente no pino de tensão de sintonia do sintetizador (deve desliga-lo para aplicar a tensão externa). 176 PLIFICADORES A, B, C, AB - ILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO