El circuito que presentamos sirva para estudiar el principio de funcionamiento de un varicap (diodo de capacidad variable) en un circuito oscilador y desarrollar circuitos prácticos, tales como: un generador de FM para calibración de radios o incluso un pequeño transmisor de corto alcance.
Según estudiamos en nuestro Curso de Electrónica, la capacidad presentada por la juntura de un diodo, cuando es polarizado en sentido inverso, depende de la tensión. Con mayor tensión tenemos la menor capacidad y con menor tensión o tensión nula la mayor capacidad.
Según muestra la tabla en lo curso tenemos muchos tipos de diodos que se usan específicamente para selección de frecuencia en circuitos sintonizados, siendo denominados varicaps o diodos de capacidad variable.
La aplicación de un diodo de este tipo en un circuito oscilador, como el que proponemos, involucra el conocimiento de la manera de calcular la frecuencia de resonancia de un circuito LC. La fórmula para este cálculo está dada por:
f = 1 / [ 2π * √(L * C) ]
La capacidad C en nuestro circuito experimental está dada por el capacitor C3 (en paralelo con la bobina) mas la capacidad presentada por el varicap en serie con C1 y que depende de la tensión en sus bornes.
Para el caso de C1 en serie con la capacidad (N del varicap, el valor 30 equivalente puede ser dado por:
Cx = (C1 . Cv) / (C1 + Cv)
Haciendo C1 mucho mayor que la capacidad del varicap en su punto máximo (mayor que 10 veces, por ejemplo) podemos despreciar el valor de 1l en los cálculos, lo que nos lleva a que el término C de la fórmula de resonancia puede ser aproximado a
C = Cv + C3
El capacitor C3 puede usarse para ajustar la banda, y en algunos casos se usa un trimmer.
Por la curva de variación de la capacidad del varicap, obtenida del fabricante, podemos llegar al cálculo de la banda de operación de un oscilador, recordando que la tensión disponible en el proyecto variará a través de P1
desde aproximadamente 0,6 Volt a 6.0 Volt.
En la figura 1 tenemos esta curva para el caso del diodo BB106 (Philips).
Como podemos ver, alrededor de 0,6V tenemos una capacidad máxima del orden de 38 pF y alrededor de 6V la capacidad mínima de 19 pF.
Sumando el valor a 2p7 tenemos una variación de 21,7 a 40,7 pF que nos permite calcular la gama de operación del circuito.
Suponiendo inicialmente que L1 haya sido obtenida para que con 21,7 pF haya una frecuencia de 60 MHz.
Colocando estos valores en la fórmula obtenemos L:
60 * 106 = 1 / [ 2 * 3,14 * √(L * 21,7 * 10-12) ]
√L = 1 / ( 6,28 * 60 * 106 * 4,65 * 10-6 )
√L = 1 / 1752,12
√L = 5,7 * 10-4 -->L = 3,25 *10-7
L = 0,325 uH
A partir de este valor podemos calcular el limite inferior de la banda Usando para C el valor 40,7 pF
f = 1 / [ 2 * 3,14 * √(0,325 * 10-6 * 40,7 * 10-12) ]
f = 1 / [ 6,28 * √(13,22 * 10-18) ]
f = 1 / [ 6,28 * 3,63 10-9 ]
f = 1 / [ 22,8 10-9 ]
f = 43,78 * 106 Hz
f = 43,78 MHz
El mismo procedimiento se puede usar para lograr que el circuito trabaje en la banda de 88 a 108 MHz aproximadamente, dejándose como incógnita adicional el valor de C3 para "adaptar" la banda a lo deseado.
Montaje
El circuito completo del oscilador aparece en la Figura 2.
El montaje puede hacerse en una pequeña placa de circuito impreso como muestra la figura 3.
La entrada E1 puede usarse para modulación de una señal de audio que venga del micrófono u otra fuente de serial, como por ejemplo, un oscilador de 1kHz, caso en que el circuito podría usarse como generador de calibración para FM.
La bobina L1, asi com XRF, tienen las características que se indican en la figura 4.
Con las 3 espiras indicadas el circuito tendrá una centralización de banda alrededor de 100MHz. Los capacitores deben ser todos cerámicos de buena calidad y los resistores de 1/8 o 1/4W.
Otros varicaps, como los sugeridos en la figura 4, pueden también experimentarse y, en último caso, hasta un diodo común como el 1N4002 ó 1N4148 funcionará, pero con menor banda de sintonía.
Prueba y uso
Basta sintonizar, en las proximidades, un receptor de FM que tenga la frecuencia de operación prevista para el oscilador, para hacer la prueba.
Puede haber o no serial de audio en la entrada E1. Un micrófono de cristal o incluso un pequeño parlante sirve para experiencias.
Se ajusta la frecuencia de operación del oscilador en el trimpot P1 de 10k.
Si no existiera la cobertura esperada, se puede alterar la bobina L1.
Observe que L2 se enrolla de modo que penetre un L1. Podemos conectar el punto B a tierra y A a una antena telescópica para irradiar la señal a una distancia de hasta 30 metros. Para ajustes de receptores. podemos usar en B un simple trozo de alambre de unos 10 6 20 cm como antena.
