Receptor de FM Super-heteródino Discreto

Receptor FM Super-heteródino totalmente transistorizado 

Bem-vindo ao nosso blog! 

Hoje vamos mergulhar no mundo fascinante da eletrônica e mostrar como você pode construir seu próprio receptor de FM super-heteródino totalmente transistorizado. Este projeto caseiro é perfeito para entusiastas da eletrônica, estudantes ou qualquer pessoa interessada em aprender mais sobre a tecnologia por trás da recepção de rádios FM. 

Vamos começar!

Já faz um bom tempo que tenho vontade de montar um receptor de FM que fosse totalmente transistorizado, então sempre pesquisei com curiosidade os esquemas comerciais. O grande problema, e eu acho que isso é para a maioria de nós, são as bobinas de FI de 10.7 MHz (aqueles transformadores que tem várias cores, azul ,verde, rosa, laranja etc), este componente realmente não é fácil de se encontrar, e além disso tem uma diversidade deles por aí, então como poderíamos saber qual usar em nosso receptor???

Veja que a cada dia temos visto mais e mais opções de Kits e projetos na internet, e com o receptor de FM discreto não foi diferente. Existe um Kit muito famoso, fabricado nos Estados Unidos, da Empresa Elenco, ele tem uma proposta de montagem e aprendizado de um receptor de ondas médias e FM super-heteródino, em uma só placa, e pode ser considerado um verdadeiro curso de radiofrequência!!! O problema é o custo, que é proibitivo para a maioria de nós, sendo assim esta opção eu deixei de lado.

Placa do Kit da Elenco

Para a minha surpresa, apareceu no Aliexpress um Kit muito parecido, uma opção chinesa mais acessível, foi aí então que comecei a aceitar a ideia de adquirir um Kit destes. 

Eu sempre montei receptores Super-heteródino de ondas médias, mas agora com o fim da faixa de ondas médias comercial no Brasil, comecei a enxergar a possibilidade de montar estes receptores em FM.

Mesmo este Kit tendo um preço razoável, a minha ideia era comprar e "clonar" a placa, porque o legal mesmo é a gente mesmo fazer a placa e realizar a montagem. Mas durante algumas pesquisas eu achei algumas fotos com boa resolução, e acreditei ser capaz de copiar este layout sem ter a placa em mãos, e foi isso que eu fiz.

Este é o Kit vendido no Aliexpress

Bom pessoal, só quero deixar claro que não foi a minha intenção prejudicar nenhum vendedor, até porque para quem pode comprar o Kit, eu particularmente aconselho, será mais vantajoso, pois vem com todos os componentes e a placa, e é só montar. A minha intenção foi proporcionar a opção de montar seu receptor praticamente do zero, sem desembolsar toda essa grana, então para quem quiser se aventurar nesta montagem, é só continuar a ler esta matéria.

Imagens como essa me ajudaram a desenhar minha placa

Antes de passar algumas dicas desta montagem, vamos entender um pouco mais sobre o receptor Super-heteródino de FM.

Entendendo o conceito básico: 

O receptor de FM super-heteródino é um dispositivo que permite sintonizar estações de rádio FM. Ele utiliza um processo chamado heterodinagem para converter o sinal de rádio captado pela antena em uma frequência fixa, que é mais fácil de ser processado pelo circuito, neste caso 10.7 MHz. 

A placa é grande de propósito, para facilitar a assimilação do circuito. Nela podemos facilmente localizar as etapas do receptor. Na entrada do sinal de antena temos um amplificador de RF que ajuda a melhorar este sinal, em uma outra etapa temos o oscilador local, que gera uma frequência, ajustada pelo capacitor variável e que é entregue ao transistor misturador, que também recebe aquele sinal amplificado da antena, e é justamente nesta etapa que obtemos a desejada frequência intermediária de 10,7 MHz, resultante da diferença entre as frequências mixadas neste circuito.

Oscilador local

A partir deste momento esta frequência será tratada pela etapa amplificadora de FI, pois o sinal gerado é fraco e precisa ser amplificado. Neste estágio temos os transformadores de FI, o qual vamos tratar com mais detalhes lá na frente.

Este sinal é finalmente entregue ao detector de relação, que vai "separar" o sinal audível e  entregar ao amplificador de áudio, que também é totalmente transistorizado.

Vale uma pequena explicação a respeito do detector de relação, que difere do conhecido detector dos rádios AM, com o diodo de germânio.  O sinal de áudio em uma estação de rádio FM é modulado em frequência, o que significa que a variação da frequência da portadora é usada para carregar as informações sonoras. No entanto, para ouvirmos o áudio, é necessário converter o sinal modulado de volta em áudio de frequência original. É aqui que o detector de relação desempenha um papel crucial. Ele é responsável por demodular o sinal FM e recuperar o áudio original.

Detector de relação

O que ajudou muito também foi encontrar um esquema, que se não for deste receptor, é muito parecido. Sem este esquema seria muito difícil conseguir fazer funcionar. O amplificador de áudio ficou diferente, usei outro circuito.

Esquema que caiu do céu

Eu redesenhei este esquema no sPlan, e atualizei os valores dos componentes que eu alterei. Se alguém encontrar algum "gato" no esquema por favor me avise, apesar de ter feito uma boa revisão, sempre passa alguma coisa. 😐

** Atenção: este esquema foi atualizado, faltava o capacitor C40 de 4,7 PF

No final da página tem este esquema para download

Vamos agora a algumas dicas de construção deste receptor, e a principal delas é com relação aos transformadores de frequência intermediária, as FI de 10.7MHz. Como disse lá em cima, estes transformadores não são fáceis de se encontrar. Apesar de ter em várias sucatas de rádio FM, nem sempre serão as certas. Então para tentar resolver isso, eu mesmo enrolei as bobinas destes transformadores. A boa notícia é que não existe nenhuma dificuldade nisso, além de uma certa habilidade, é claro. Outra boa notícia é que praticamente qualquer transformador usado pode ser aproveitado. No meu caso eu usei transformadores de FI de 455 KHz de núcleo amarelo, mas fiz testes com núcleo branco e vermelho (osciladora), e todas funcionaram bem. A ideia foi reproduzir os transformadores da Xicon, especificamente o modelo 42IF122, que tem 7 + 7 espiras no primário, o lado de 3 terminais e 1 espira no secundário, o lado de 2 terminais, simples assim. A indutância que resultou destas 14 espiras foi de 6,7 uH, com o ferrite no meio. 

Note que na placa que desenhei, não utiliza os capacitores internos de 47pf nos transformadores, que fazem com que eles ressonem em 10.7 MHz, ao invés disso eu optei, assim como na placa original, em usar esses capacitores externos, paralelos com o enrolamento primário, portanto o transformador não deve ter o capacitor interno. Um outro detalhe importante é que eu usei capacitores de 33pf (não de 47pf, como o esquema original). Acontece que para o nosso transformador de FI ressonar em 10.7MHz com uma indutância de 6,7 uH, temos que usar um capacitor de 33pf, conforme nos mostra a calculadora de ressonância:

Transformadores de FI de 455KHz (tem que tirar o capacitor interno)

Parte interna do transformador, pode utilizar este mesmo fio para enrolar

Para enrolar este transformador eu utilizei o fio 34 awg, mas nada impede de se usar o mesmo fio que for retirado do transformador usado, vai funcionar do mesmo jeito, é só desmontar com jeito para não estourar.

Depois de enrolar as bobinas, pintei os núcleos de verde

Esta é a minha placa, não ficou pequena, mas a ideia não era essa mesmo

Layout da placa

As bobinas seguem as seguintes especificações:

L1= 3,5 voltas em uma fôrma de 5mm

L2= 2,5 voltas em uma fôrma de 5mm

L3= 3,5 voltas em uma fôrma de 5mm

L4=  16 voltas em uma fôrma de 4mm

O capacitor variável dever ser do tipo plástico miniatura, onde usamos a seção com a menor capacitância, cerca de 25pf.

Os capacitores cerâmicos de pequeno valor devem ser do tipo NP0, ou seja, não alteram seus valores com a variação de temperatura.

Prestem bastante atenção na posição dos transistores e dos diodos, apesar de ter uma orientação na placa, alguns fabricantes tem seus terminais invertidos, então todo cuidado é pouco! 😬

Eu costumo montar e testar o amplificador de áudio primeiro

A construção de um receptor de FM super-heteródino totalmente transistorizado é uma experiência empolgante e gratificante para qualquer entusiasta da eletrônica. Além de aprender sobre o funcionamento interno de um receptor de rádio, você também ganhará habilidades práticas na montagem de circuitos e solução de problemas. Portanto, mergulhe nesse projeto, divirta-se e expanda seu conhecimento na fascinante área da eletrônica!

Bom, então é isso...

Uma vez que o seu receptor de FM esteja funcionando, você pode começar a experimentar e fazer melhorias, eu conto com isso! Qualquer novidade por favor me comunique, escreva aí nos comentários ou me mande um e-mail (py2tad@gmail.com).

Vídeo demonstrando o receptor funcionando:

Aguarde mais vídeos!!!

Segundo vídeo:

Se você tem interesse em montar este receptor, 

clique na imagem abaixo e faça o download dos arquivos:

RECEPTOR DE VHF - TA2003

 CONSTRUINDO UM RECEPTOR VHF COM O CI TA2003

Olá pessoal! 

Hoje, vamos conhecer este excelente receptor de  VHF e apresentar dois circuitos integrados poderosos! Estamos falando dos circuitos integrados TA2003 (ou CD2003) e TDA2822M. Esses componentes eletrônicos versáteis e poderosos são amplamente utilizados em  circuitos de receptores, proporcionando melhor qualidade de áudio e recepção mais estável. Neste artigo, vamos entender como esses circuitos funcionam e como eles podem aprimorar o desempenho do seu receptor de rádio VHF. 

TA2003/CD2003

O circuito integrado TA2003 é um amplificador de rádio frequência de baixo ruído especialmente projetado para a banda VHF (Very High Frequency). Ele é capaz de receber sinais de frequência na faixa de 30 MHz a 300 MHz, o que abrange a maioria das estações de rádio FM e transmissões da banda de aviação, radioamadorismo em 2 metros e diversos serviços. O TA2003 possui uma arquitetura avançada que minimiza a distorção e o ruído, resultando em uma excelente qualidade de áudio.

A principal função do TA2003 em um receptor de rádio VHF é amplificar o sinal captado pela antena. Isso é crucial, pois o sinal capturado pela antena é fraco e precisa ser amplificado para que seja ouvido com clareza. Este sinal passa por um filtro de passa bandas, o BPF, após isso o TA2003 faz um trabalho notável ao garantir que o sinal seja amplificado com precisão, sem adicionar ruídos indesejados. Com esse amplificador de RF confiável, garante um som nítido e claro em suas escutas.

TDA2822M

TDA2822: Melhorando a qualidade de áudio

Enquanto o TA2003 se concentra em amplificar o sinal RF, o circuito integrado TDA2822 é um amplificador de áudio estéreo de baixa potência. Ele é usado para amplificar o sinal de áudio proveniente do TA2003 antes de ser entregue aos alto-falantes. O TDA2822 é capaz de produzir um som de alta qualidade e oferece uma saída de áudio estéreo, garantindo uma experiência auditiva agradável.

Uma das principais vantagens do TDA2822 é sua simplicidade de uso. Com apenas alguns componentes externos, como capacitores e resistores, você pode construir um amplificador de áudio de qualidade. Além disso, o TDA2822 possui uma baixa distorção harmônica e uma ampla faixa de resposta de frequência, o que significa que ele reproduzirá fielmente os detalhes presentes nas transmissões de rádio.

ESQUEMA DO RECEPTOR

Vamos ver agora alguns detalhes desta montagem, começando pelo circuito do filtro de passa bandas - BPF - que neste caso foi calculado para facilitar a passagem do sinal que corresponde com a faixa de aviação, ou seja, de 118 MHz à 136 MHz, o componente mais crítico aqui é a bobina L1, que consta de 2 espiras e meia em uma forma de 6mm com núcleo de ar. Esta bobina deve ser ajustada, abrindo e fechando, para uma melhor recepção do sinal. Esta etapa eu peguei "emprestado" do projeto RBA03 do amigo Rodrigo 😉.

BPF - note que os capacitores cerâmicos são NP0, com esta "pinta preta" em cima

Uma outra etapa desta montagem que exige um pouco mais de atenção do hobbista é a bobina T1, que trata-se de um transformador de frequência intermediária de 10,7 MHz, na minha placa eu utilizei uma bobina de núcleo rosa, com capacitor interno, eu medi com o LC Meter o enrolamento do pino 1 ao pino 3 e apresentou 1,5 uH. Acontece que podemos utilizar outras bobinas aqui, desde que ressonem em 10,7 MHz. Pode ser usado inclusive um ressonador cerâmico de 10,7 MHz, aqueles de 2 terminais.

Na etapa de RF, eu usei um capacitor variável de plástico miniatura, retirado de sucata. Lembrando que deve ser usado  a seção de FM deste capacitor, ele se caracteriza por ter dois terminais de terra no seu lado, e se puder medir sua capacitância, vai observar que apresenta um valor menor que o outro lado, por volta de 25 PF.

Outro detalhe, notem que os capacitores cerâmicos da etapa de RF, principalmente os de valor baixo, devem ser NP0, capacitor com coeficiente de temperatura nulo, ou seja, um capacitor cuja capacitância não se altera com a variação da temperatura. Isso vai ajudar muito na estabilidade do circuito, não que outro não vai funcionar, funciona também, mas o ideal é usar o NP0. Uma forma de identificar é pela pinta preta em cima do componente. Geralmente os capacitores multicamadas e styroflex tem estas características também.

No oscilador local eu utilizei uma bobina com núcelo de ar de 2,5 espiras que foi enrolada usando uma fôrma de 4,5mm (usei uma broca nesta medida). 

No amplificador de RF, pino 15 do TA2003, eu usei uma bobina de 3,5 espiras também enrolada em uma fôrma de 4,5mm e com núcleo de ar.

Observe que cada etapa desta utiliza uma seção do capacitor variável do lado do FM.

 

Estas bobinas devem ser ajustadas abrindo e fechando para chegar na frequência desejada

O FL1 é um filtro cerâmico de 10,7 MHz, este componente tem seus terminais identificados na placa e no esquema. A "pinta vermelha" estampada no corpo do componente define o lado da saída, o outro terminal oposto é a entrada e o terminal central é o terra.

A placa do receptor

Placa de circuito impresso do receptor desenhada no Sprint Layout

Lado cobreado da placa, deixe sempre os terminais mais curtos possível, isso evita interferências no circuito

O circuito integrado responsável pelo áudio é o TDA2822, eu escolhi este componente devido as suas características de alimentação, como eu pretendia utilizar uma bateria de 3,7 volts, aquelas de lítio, este CI se apresentou como a melhor opção. Na verdade até me surpreendeu, devido a sua simplicidade, pouquíssimos componentes e a qualidade de áudio. Vou usar outras vezes, com certeza!

Mas e aí, funcionou???

Bom, antes de responder essa pergunta, vale lembrar que este circuito é experimental, e apesar do CI trabalhar na frequência de VHF, sabemos que a faixa de aviação utiliza a sua modulação em AM, ou seja, o áudio deveria ser demodulado em amplitude modulada, e não em frequência modulada, como é o caso aqui. Mas sabemos também que é possível ouvir as transmissões aeronáuticas sem problemas, mesmo assim. Então vai ter um pessoal que não concorda com estas "gambiarras", e vai dizer que não fica legal. Eu particularmente gostei do resultado, pelos testes que eu fiz, achei o áudio bacana. 

Quanto à sensibilidade do receptor, também não tenho nada a reclamar, mas lembrando que eu uso uma antena externa de VHF e moro à uns 5 KM do aeroporto, então talvez outras pessoas que eventualmente montem este receptor, podem não ter o mesmo desempenho que o meu, tem que montar e testar.

Eu ainda não fiz testes em 2 metros (de 144 MHz a 148 MHz), nem em FM comercial, mas estas experiências estão aqui na lista de espera, e assim que tiver resultados vou postando lá no Canal do Youtube.

Pequeno vídeo com o receptor funcionando, logo posto um mais detalhado!

Este é um circuito que pode ser melhorado (e muito!), com a adição de um buffer, um amplificador de RF, o uso de um DDS na sintonia e a incorporação de um squelch, que com certeza irá acrescentar em muito no projeto. 

Seria muito satisfatório montar, experimentar e fazer melhorias neste circuito. Essas modificações adicionais ajudarão você a expandir seus conhecimentos em eletrônica e aprimorar o desempenho do receptor.

Se você é um entusiasta de escutas em banda aérea, experimente essa montagem em seu próximo projeto de receptor de rádio VHF e aproveite bons momentos com este circuitinho.

Até a próxima aventura eletrônica!

Vídeo mais detalhado da montagem

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Clique na imagem abaixo para poder fazer o download do material desta montagem, e não se esqueça de deixar seu comentário!!!

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Outra  opção de download (clique na imagem):

RECEPTOR DE BANDA AÉREA AVIRX

Esta é a montagem de um receptor de banda aérea superheterodino que encontrei lá na página do Luciano, PY2BBS, o qual eu fiquei muito curioso quanto ao seu funcionamento e rendimento. Acontece que um tempo atrás comprei um kit no Aliexpress de um receptor muito parecido com este, e até agora não consegui fazer funcionar satisfatoriamente (estou na luta ainda!).

O kit problemático

Mas durante alguns testes, após consultar a página do Luciano, e verificando a dificuldade que ele teve com o transformador de FI de 10.7 MHz, eu pude perceber que este é realmente um componente crítico nesta montagem, então eu resolvi testar outras opções no kit Chinês e os resultados começaram a aparecer, bom, mas fora isso parece que ainda existe um problema com o filtro de entrada de antena, o BPF, que não está atuando corretamente. Cheguei a ver um vídeo do Valdemar Gomes, que também montou este kit e enfrentou estes mesmos problemas, cheguei a falar com ele a respeito na época.

Bom, mas vamos esquecer um pouco o kit e retornar a montagem do receptor AVIRX.

Já fazia um tempo que eu vinha pensando em fazer esta montagem, sempre dava uma olhada no artigo do Luciano, mas o que fez eu dar o start foi o fracasso na montagem do kit (ele de novo!). Na verdade fiquei curioso para saber quais eram os problemas que podiam estar relacionados com a minha montagem.

Pesquisando um pouco sobre este receptor, cheguei na página do VA3AVR, onde ele tem um artigo sobre este circuito, apresentando o receptor junto com o diagrama e uma placa de circuito impresso, ele publicou várias dicas nesta página. Este projeto é originalmente de Fred Blechman (K6UGT), publicado na Electronics Hobbyist Handbook da primavera de 1994.

Vamos falar agora do processo de montagem. Eu redesenhei a placa do Luciano, modificando algumas coisas, principalmente os jaques de antena e alimentação, o restante permaneceu praticamente a mesma coisa. Fiz em uma placa de fenolite cobreado.

Utilizei o mesmo BPF, e segui a risca as orientaçãos do site, não usei o indutor comercial de 0,33 uH, preferi enrolar para ajustar se fosse preciso (e foi!).

Band Pass Filter

Chegamos agora a temida T1, o transformador de 10.7 MHz na saída do CI MC1350. Novamente segui as orientações do Luciano e eu mesmo montei este transformador. Também usei como referência o manual da Xicon, onde este transformador é denominado como 42IF122, de núcleo marrom. Segundo este manual, ele tem 7 + 7 espiras no primário (lado de 3 pinos) e 1 espira no secundário (lado de 2 pinos), e é para apresentar uma indutância de 4,5 uH entre o pino 1 e 3 (com o ferrite a meio curso), e ainda tem um capacitor de 47 pF entre estes pinos, para ressonar em 10.7 MHz.

Conforme orientação, pode ser utilizado transformadores de osciladoras de ondas médias (núcleo vermelho). Mas após enrolar as bobinas, durante meus testes no LC Meter pude verificar que a indutância, a meio curso do ferrite, ficava em 6,5 uH e ela ia de 4,5 uH até 9 uH, mesmo assim eu fiz um teste com ela desta forma, e um capacitor de 47 pF em paralelo ao primário. Não funcionou, ou melhor, funcionou precariamente com o ajuste prejudicado.

Resolvi não retirar e enrolar a bobina novamente, ao invés disse utilizei uma calculadora de ressonância e escolhi um outro valor de capacitor para chegar na frequência de 10.7 MHz. Cheguei no valor de 33 pF para este capacitor, e após a troca funcionou perfeitamente.

Ainda em caráter de experiência, resolvi enrolar alguns transformadores em uma fôrma de FI de 455 KHz (núcleo amarelo e preto) e em uma de 10.7 MHz, de núcleo laranja, para minha surpresa todas apresentaram indutância acima do esperado. Com certeza o material do núcleo influencia nisso, mas de qualquer forma funcionou de boa após o ajuste do capacitor.

Meu transformador, pintado com esmalte de unha marrom 😅

Outra dificuldade que tive foi na bobina osciladora do VFO, aquela que vai do lado do diodo varicap. Eu tentei usar uma fôrma, parecida com a do PY2BBS, mas infelizmente não consegui chegar na frequência de aviação, teria que alterar número de voltas para poder usá-la. Então optei por colocar a boa e velha bobina de núcleo de ar, fui fazendo testes até chegar em 4 voltas em uma forma de 5mm, depois foi só ir abrindo e fechando até ajustar a frequência, a minha ficou entre 120 MHz e 135 Mhz.

Bobina osciladora do VFO

Um outro perrengue que tive foi com o CI LM324. Comprei alguns na Multcomercial, pela internet, e ao usar eles o receptor não funcionava nem a pau, o pior é que demorei para desconfiar do danado, pois todas voltagens batiam, já estava quase desistindo quando resolvi testar com um usado da STMicroelectronics , e adivinhem... funcionou!

A única coisa que ainda não resolvi foi o squelch, ele faz o corte, mas mesmo com uma boa recepção não abre o áudio, mas a luta continua...

Bom pessoal, então é isso, concluindo posso dizer que o projeto é muito bacana, funciona bem mas tem uns macetes que, como todas as montagens caseiras, sempre vamos enfrentar. Parabéns aos desenvolvedores e ao Luciano por compartilharem mais este conhecimento conosco!

Fica aqui um pequeno vídeo do funcionamento do meu (em breve vou fazer um vídeo completo dele):