Osciladores

de Audio y Radiofrecuencia

 Audio & Radiofrequency Oscillators

           Base de todo equipo de radio, los osciladores son circuitos sumamente divertidos para armar. Los circuitos aquí mostrados son esquemás clásicos, que he realizado para fines específicos, como osciladores de práctica de telegrafía, u osciladores para transmisores de balizas, y otros que solo tenían fines de experimentación o pruebas.

Oscilador para 50 MHz en Sobretono               

                Tras probar algunos circuitos de osciladores en sobretono, el que se ilustra fué el que resultó más simple y confiable respecto a oscillar con diferentes cristales. De hecho osciló en sobretono con cristales desde 6 MHz hasta 16 MHz en el tercer sobretono correspondiente a cada uno.

                 El prototipo del oscilador se muestra en las fotos, oscilando con un cristal de 16.6633 MHz en su 3er. sobretono, que ayudado por un trimmer hace oscilar al transistor en 50.005 MHz.

                 La inductancia L1, componente clave en la oscilación en sobretono, no es crítica, pero no debe bajar demasiado del valor indicado.

Osciladores con compuertas digitales

              Es posible realizar osciladores con cualquier compuerta digital capaz de invertir la señal de entrada; NAND, NOR, inversores propiamente dichos, etc.

            Se pueden encontrar varias configuraciones de osciladores, con una o más compuertas, pero la más común es la que se muestra a continuación, con solo una compuerta o inversor a modo de oscilador, a la que se suele agregar otra a modo de buffer. Otras variantes, involucran a 2 compuertas para el oscilador y también es común utilizar una o más compuertas para buffer .

                Los osciladores realizados con compuertas tienen características buscadas en ciertas ocasiones, como la salida cuadrada, con flancos muy rápidos y una señal de salida de 0 a Vcc.  A su vez, por la forma cuadrada de la salida también generan armónicos y picos de tensión no deseados, cuestión que debe tenerse en cuenta a la hora de desacoplar la alimentación de los circuitos. Otra característica resaltable en este tipo de osciladores es que son óptimos para realizar divisiones y cuentas con otros circuitos digitales.

            Loc osciladores realizados con compuertas son muy simples y compactos, y cuando la frecuencia está definida por un cristal, por lo usual no necesitan componentes críticos en su armado. Esto facilita el empleo de los mismos para apicaciones que aceptan cambios de frecuencia considerables, sin necesidad de otro cambio que el propio cristal.

              Existen dos tipos fundamentales de circuitos digitales : Los C-MOS y los TTL. Los primeros aceptan tensiones de alimentación entre 3 y 18 Volts, mientras que los segundos solo aceptan muy poca variación de tensión, cerca de los 5 Volts. Esto hace que de utilizar distintos tipos de tecnología en un circuito, se deba adoptar la alimentación de 5 Volts para compatibilizar los mismos.

             Las compuertas digitales, tienen limitaciones en la frecuencia de trabajo, en especial los C-MOS más antiguos. Al usarlos, hay que consultar las hojas de datos prestando atención a las siglas adicionales a la nomenclatura básica, que indican características como consumo y velocidad de trabajo.

              Cuando no se dispone de cristales en la frecuencia fundamental buscada o la misma es muy baja, se utiliza la técnica de dividir una frecuencia mayor para obtener la deseada. Las divisiones pueden reiterarse para llegar al divisor que se necesite y también para simetrizar la forma de onda, ya que en las divisiones impares, se suele obtener un pulso asimetrico como resultado de la división, en lugar de una onda cuadrada del 50% del ciclo de trabajo.

              Para las divisiones digitales, se dispone de contadores de décadas, divisores binarios, flip-flops D o JK, e incluso integrados que incluyen su propio oscilador interno.     

               El circuito mostrado a continuación es uno de los primeros que realicé con esta técnica, a los fines de conseguir una frecuencia de 136 kHz. para un transmisor de LF. Ver nota completa en Low_Frecuency .

                 El oscilador está realizado sobre una compuerta NAND osclando en la frecuencia fundamental de un cristal de 4915 KHz, a la que se agrega otra compuerta como inversora, al solo efecto de desacoplar el oscilador de los divisores : un contador de décadas configurado para dividir por 9 y dos flip-flop-D que dividen cada uno por dos la frecuencia.

Circuito del proyecto  "Lentus"

               Mucho menos complejos y delicados que los osciladores de RF, los osciladores de audio son también útiles en el equipamento de un radioaficionado; usos como inyectores de señal, sidetones, probadores de continuidad y práctica de telegrafía son los más habituales.

          El circuito a la izquierda es uno de los más simples; la frecuencia está definida por el resistor y el capacitor y es audible en un un pequeño parlante con un volumen discreto. Los transistores pueden ser reemplazados por cualquier NPN y PNP.

             A la derecha la versión del mismo circuito con la posibilidad de ajustar la frecuencia.

             El clásico flip-flop astable con transistores es un oscilador de onda cuadrada que puede ajustarse tanto en frecuencia como en su forma de onda simétrica o asimétrica, variando los valores de resistores y capacitores. Es una buena opción para ser utilizado como inyector de señales, ya que su salida es de poca potencia.

            El mismo circuito puede realizarse con transistores PNP, simplemente invirtiendo la polaridad de la alimentación.

            Otra alternativa muy utilizada es la de emplear un integrado NE555, que se trata precisamente de un multivibrador que puede configurarse para múltiples aplicaciones, y con el cual se obtiene un volumen de salida de audio moderado.

             En la figura, uno de los esquemas más comunes, con ajuste de tono y volumen, al cual también pueden cambiarse algunos valores.