TRANSMISSOR DE FM ESTÉREO

A sensação de volume que obtemos para a reprodução dos sons na modalidade estereofônica vem justamente do fato de existir uma separacão entre os canais. Os conteúdos dos sinais reproduzidos nesses canais são diferentes. Sons captados por microfones colocados em posições diferentes num estúdio permitem a captacão de sinais distintos que posteriormente são separados para reprodução em caixas diferentes.

Num equipamento de som convencional, para toca-discos, toca-fitas ou CD-player, a separação não apresenta dificuldades, pois na própria origem (discos, fitas ou CDs) já temos os dois canais gravados em separado. Captados pelos transdutores apropriados, eles são levados a amplificadores diferentes que fazem sua aplicação às caixas,

No entanto, quando desejamos transmitir sinais de fontes diferentes por meio de um único sinal de rádio, como ocorre com o FM, por exemplo, temos um problema mais complicado para resolver.

Temos então de «misturar» de modo especial os sinais das duas fontes para aplicá-los ao transmissor, Este processo de mistura, mas sem que os canais percam sua identidade, é denominado «multiplexação», pois permite que os sinais sejam novamente separados no receptor.

A multiplexação para sinais que são transmitidos na faixa de FM é um processo padronizado, pois todas as estações o fazem do mesmo modo, para permitir que qualquer receptor possa depois «decodificar» ou separar os canais, recuperando a informação original, o som que deve aparecer em cada caixa acústica, figura 1.

Assim, se quisermos que nosso receptor de FM estéreo separe depois os sinais. de uma fonte do mesmo tipo (duas entradas) devemos operá-lo segundo o mesmo sistema, esta é a proposta de nosso projeto.

Temos então um circuito capaz de multiplexar sinais que são aplicados a partir de duas entradas, como por exemplo os obtidos de um toca-discos, toca-fitas, CD-player ou microfones separados e levando-os a um transmissor podemos receber esses sinais num rádio FM estéreo com a sua separação.

Evidentemente, não recomendamos a utilização deste projeto em estações «piratas». Embora o direito de expressão conste na Constituição e nos direitos universais do homem, fazer isso via rádio é proibido por lei, exceto se você for rico e poderoso, mas temos diversas outras sugestões de uso para este circuito.

- Podemos usá-lo como um tape-deck ou CD-player sem fio, transmitindo música para o rádio do carro na garagem ou ainda para receptores em outro local de sua casa.

- Podemos elaborar uma estação de rádio experimental para operá-la em nossa escola, no clube, ou mesmo em nossa casa, desde que a potência não seja suficiente para causar problemas de interferências

- Podemos usar este aparelho para gerar sinais de prova para receptores de FM que precisem de ajustes em seus circuitos decodificadores.

COMO FUNCIONA

Na figura 2, temos um diagrama de blocos que representa este aparelho, a partir do qual faremos a análise de seu funcionamento.

Começamos pela etapa osciladora que opera numa freqüência de 76 kHz sendo responsável pela geração do sinal que sincroniza o multiplexador, ou seja, gera o «clock» do sistema. Usamos, para maior facilidade de projeto, um oscilador RC com uma das portas das 4 disponíveis num circuito integrado CMOS do tipo 4093.

A freqüência deste oscilador é basicamente determinada pelo capacitor e pode ser ajustada de modo fino no trimpot. Este tipo de configuração é especialmente interessante, porque precisa de apenas 2 componentes externos e tem excelente estabilidade para a finalidade proposta.

O sinal de saída deste oscilador vai para um par de flip-flops do tipo J, existentes num circuito integrado do tipo 4013.

O flip-flop usado como divisor por 2 tem duas saídas (Q e Q/) que são complementares, ou seja, quando uma está no nível alto a outra deve estar obrigatoriamente no nível baixo e vice-versa. Estas saídas são usadas no acionamento de um conjunto de chaves multiplexadoras.

O circuito de multiplexação que vem a seguir é formado por duas das quatro chaves analógico/digitais existentes num circuito integrado CMOS do tipo 4066 ou mesmo 4016.

O 4066 tem uma resistência interna menor que o 4016, significando uma menor atenuação dos sinais que passam, no entanto, na prática, como trabalhamos com sinais de boas intensidades, não será notada diferença se um ou outro integrado for usado.

Estas chaves são acionadas eletronicamente e por isso podem ser operadas numa velocidade muito alta. Assim, ligamos uma chave na saída Q do 4013 e a outra chave na saída Q/ do mesmo circuito, de modo a termos seu acionamento alternado numa freqüência de 38 kHz.

Desta forma, quando o 4066 (ou 4016) abre passagem para os sinais do canal A, os sinais do canal B são bloqueados e quando a chave abre a passagem para os sinais do canal B, os sinais do canal A é que são bloqueados.

Este processo de deixar passar os sinais de modo alternado ocorre numa velocidade de 38.000 vezes por segundo, veja figura 3.

Temos então um sinal composto que leva amostras dos sons dos dois canais, compartilhadas no tempo de tal forma que depois podem ser recuperadas por meio de circuito apropriado.

No receptor existe um sistema «inverso» que abre e fecha as portas separando os sinais dos canais que são recebidos, obtendo-se a reprodução original, ou seja, em estéreo.

Para que não tenhamos dificuldades em trabalhar com sinais de baixa intensidade e levando em conta a possibilidade de ocorrerem perdas no circuito, o sinal de áudio de cada canal passa por uma etapa de amplificação simples que também fornece uma de-ênfase a este sinal, compensando, vadações na resposta de freqüência do circuito.

Cada etapa tem apenas um transistor, o que permite que também sinais de fontes de baixa e média intensidade como saída de decks, rnixer, amplificadores, entre outros, sejam ligadas diretamente ao circuito.

A saída multiplexada da chave eletrônica é misturada ao sinal de 19 kHz que obtemos do segundo flip-flop com o 4013.

A finalidade deste sinal de 19 kHz que passa por um filtro que modifica sua forma de onda é acionar o sistema de decodificação do receptor. Esse sinal é denominado «sinal piloto» e permite ao receptor reconhecer que está recebendo uma transmissão estéreo e com isso acione o sistema que separa os canais.

Neste ponto do circuito, já temos um sinal composto que pode ser usado para modular qualquer tipo de transmissor de FM. Outros circuitos mais potentes publicados neste livro podem ser usados para transmitir os sinais destas etapas.

Sua base é um bloco que consiste num símpies oscilador de alta freqüência que opera na faixa de FM e utiliza um transistor BF494 ou BF495.

Os valores dos componentes dependem da alimentação. Os valores entre parênteses são para uma alimentação de 12 V.

Na verdade, os valores indicados como 6 V podem ser usados numa versão alimentada com tensões entre 6 e 8 V e os indicados para 12 V podem ser usados num circuito com alimentações entre 9 e 12 V.


MONTAGEM

Na figura 4, temos o diagrama completo do transmissor com multiplexador para FM estéreo.

A disposição dos componentes numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 5.

Para os circuitos integrados, sugerimos a utilização de soquetes DIL (dual In Line) de modo a garantir maior segurança, evitando o calor na soldagem e facilitando a substituição.

O trimpot de ajuste é comum para montagem horizontal na placa, mas se o leitor desejar um ajuste mais crítico pode empregar no lugar um trimpot do tipo multi-voltas, mas deve modificar o desenho da placa neste ponto.

Os potenciômetros podem ser lineares ou log comuns e devem ser instalados no painel dianteiro da caixa do aparelho. Observe que as ligações nestes componentes devem ser fedas com fios blindados.

No transmissor a bobina consiste em 4 espiras de fio comum 22 ou esmaltado de 22 a 26 em fôrma de 1 em de diâmetro sem núcleo. O trimmer pode ser de qualquer tipo com valores máximos entre 20 e 50 pF.

A antena pode ser um pedaço de fio rígido de 10 a 40 em de comprimento ou uma antena telescópica de 30 a 80 em. Para uma antena maior, acima de 40 em será conveniente fazer conexão numa tomada da bobina, cuja posição será obtida de modo experimental resultando numa maior estabilidade e rendimento. Na figura 6, temos o modo de executar esta ligação.

Os resistores são de 1/8 W com 5% ou mais de tolerância e os capacitores na etapa de transmissão devem ser todos cerâmicos de boa qualidade.

Para as entradas de sinais de áudio são usados jaques do tipo P2 ou RCA, conforme o tipo de plugue ou cabos disponíveis nas fontes de sinais. Eventualmente, uma saída com um jaque do mesmo tipo pode ser incorporada de modo a aplicar os sinais a um amplificador que serve de monitoria, ou ainda a saída de sinais multiplexados para aplicação em transmissores mais potentes, como muitos que descrevemos neste livro, A fonte de alimentação pode ser uma bateria de 12 V ou ainda um conjunto de pilhas (4 a 8 delas) de preferência médias ou grandes.

Para o caso de ser utilizada uma fonte de alimentação ela deve ter excelente filtragern para que não ocorram roncos e se for instalada na mesma caixa, especial cuidado deve ser tomado com o posicionamento do transformador que costuma induzir bastante ruído neste tipo de circuito.

AJUSTE E USO

Para ajustar o aparelho será preciso ter em mãos um receptor de FM estéreo, do tipo que possua um LED indicador para a função estéreo.

Sintonizamos inicialmente o receptor de FM numa freqüencia livre a uma distância de uns 2 ou 3 metros do transmissor.

Ligamos então a alimentação do transmissor e ajustamos o trimmer CV de modo a captar o sinal com máxima intensidade. Se o receptor tiver um indicador de intensidade de sinal diferenciando-o de eventuais harmônicas ou espúrios, será muito mais fácil detectar qual é o sinal principal.

Depois, devemos girar o potenciômetro P2 até seu ponto máximo e ajustar vagarosamente P1 de modo a obter a freqüência de 76 kHz no oscilador. O ponto exato em que isto ocorre será indicado pelo acendimento do LED. Em alguns casos, ao conseguir este ajuste, pode ser necessário retocar a sintonia do receptor em CV.

O próximo passo será reduzir vagarosamente a intensidade do sinal piloto de 19 kHz em P2 e ao mesmo retocar a sintonia tanto de CV como de P1, de modo a obter o acendimento do LED numa faixa mais estreita de sinal, deixando-o um pouco acima do limite em que o sinal desaparece. Com isso, o transmissor estará ajustado para transmissões estereofônicas. Aplicamos então um sinal de áudio estéreo nas entradas do modulador e ajustamos P2, P3, P4 e P5 para termos a reprodução desses sinais sem distorção. Novamente, pode ser necessário retocar os outros ajustes.

Para usar o aparelho, o único ajuste necessádo após a mudança das fontes de sinais será o de profundidade de modulação que será feito em P 4 e P5.

Comprovado o funcionamento é só usar o aparelho. Se forem ligadas na entrada de modulação saídas de amplificadores, que possuam baixa impedância e potências elevadas, será preciso usar um resistor de carga que deve ser ligado da forma indicada na figura 8.

O ajuste da modulacão deve ser feito deixando a fonte de sinal com pequeno volume e ajustando P4 ou P5 para termos um som claro no receptor.

Se houver tendência ao aparecimento de um leve chiado na transmissão, devido à presença do sinal piloto, o valor de C2 poderá ser aumentado para 3,3 nF ou mesmo 4,7 nF. Para usar o aparelho modulando transmissores de maior potência, faça as conexões com cabo blindado e proceda aos ajustes da mesma forma descrita anteriormente.

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