HO002 – Oscillatori RF con accoppiamento di emettitore

Oggi vogliamo presentarvi un'altra tipologia di oscillatori RF, sebbene con questa configurazione si realizzano anche oscillatori BF, oggi vogliamo presentarvi alcuni schemi di facile applicazione.

Quelli di cui parliamo oggi, sono oscillatori in configurazione ECO (Emitter Couplet Oscillator, ovvero oscillatore accoppiato di emettitore), una configurazione più complessa rispetto agli oscillatori classici a un solo transistor, ma che presenta ulteriori vantaggi come:

Ampia gamma di alimentazione, molti oscillatori progettati per funzionare a 9V, se li alimentiamo a 12V, il transistor scalda troppo, se li alimentiamo a 7,5V si spegne, oppure altri nati per funzionare a 12V non riescono a accendersi a 9V, questo tipo di oscillatore, se progettato per funzionare a 12V, funziona regolarmente da 5V a 18V senza problemi.

Migliore stabilità in frequenza, dal momento che negli oscillatori a un solo transistor, la reazione è innescata da condensatori tra base e emettitore, base e circuito oscillante, collettore emettitore, qui invece la reazione è innescata dagli stessi transistor accoppiati di emettitore.

Negli oscillatori tradizionali, caricando l’ uscita, spesso l’ oscillatore diventa instabile, caricando l’ uscita di uno di questi invece, si otterrà solo una riduzione del segnale.

Oggi vogliamo presentarvi 3 schemi di facile applicazione ma spesso molto utili:

Schema n. 1: Oscillatore RF tipo LC.

Questo circuito abbastanza semplice, è in grado di lavorare senza problemi su frequenze comprese tra i 100Khz e i 35Mhz, naturalmente adottando determinati valori di CR e CU oltre al circuito risonante adeguato.

Per tale uso, consigliamo transistor RF tipo BF199, BF241, BF253, 2N708, 2N914, 2N2222, mentre per frequenze inferiori a 2Mhz, vanno bene anche comunissimi transistor BF tipo BC237, BC337.

Supponendo di volere un oscillatore funzionante con pila da 9V, ecco come dimensionare il circuito:

RB1 e RB2 servono a polarizzare le basi dei transistor in modo da ottenere sugli emettitori una tensione continua di circa 1/3 dell’ alimentazione, quindi per avere una tensione di 3V su RE, bisognerà avere circa 3,5V sulle basi di Q1 e Q2.

 

Per fare tutto questo, bisognerà usare la formula del partitore dove:

 

VB = Vcc : (RB1 + RB2) x RB2

 

Naturalmente conoscendo VB e Vcc, dovremo fissare un valore di IR (la corrente che scorre attraverso RB1 e RB2) almeno 15 volte superiore a Ib (la corrente di base dei transistor che si aggira su pochi uA) quindi un valore compreso tra 600uA e 1,5mA va benissimo.

Prendiamo una via di mezzo, 1mA, da quì possiamo determinare RB2 con la formula:

 

RB2 = (Vbe + VRE) : IR

Sapendo che Vbe per tutti i transistor è di 0,6V e VRE è stata impostata a 3V, avremo:

 

RBE = (0,6 + 3) : 0,001 = 3600Ω, ovvero 3,6KΩ

 

Dal momento che questo valore non è standard, bisognerà arrotondarlo a 3,3KΩ oppure 3,9KΩ

A questo punto bisognerà ricalcolare IR che non sarà più 1mA ma sarà:

 

IR = (Vbe + VRE) : RB2

 

quindi avremo (0,6 + 3) : 3,3KΩ = 1,1mA oppure (0,6 + 3) : 3,9KΩ = 925uA.

Adesso potremo dimensionare RB1, sulla quale avremo una caduta di tensione lari alla differenza tra la tensione di alimentazione e quella di polarizzazione, quindi RB1 sarà:

 

RB1 = (Vcc : IR) – RB2 = (9V : 1,1mA) – 3,3KΩ = 4,88KΩ,

 

arrotondato a 4,7KΩ, oppure IR = 925uA, avremo: (9V : 0,925mA) – 3,9KΩ = 5,83KΩ, arrotondato a 5,6KΩ.

Possiamo dire che per RB1 e RB2 possono andare bene sia 4,7KΩ e 3,3KΩ oppure 5,6KΩ e 3,9KΩ

Adesso bisogna dimensionare RE, nella quale dovrà scorrere una corrente di 15mA (pari al doppio della IC dei due transistor) mentre la caduta di tensione sulla stessa equivale alla tensione presente sulle basi, meno il valore di VBE. Per questo motivo VRE è:

 

Vcc : (RBI + RB2) xRB2 – VBE

Quindi RE dovrà essere pari a (VRE : IC x 2) cioè (3:15) = 200Ω, valore non standard sostituibile con una resistenza da 220Ω con Vcc = 9V oppure 270Ω per Vcc = 12V.

Non resta altro che dimensionare RC, che potremmo ipotizzare il doppio di RE, perché la tensione è la stessa (cioè 1/3 Vcc) ma la corrente è quella di un solo transistor IC pari a metà di quella su RE., quindi avremo RC = VRC : IC quindi sarà 3 : 7,5 = 400Ω, sostituibile con una standard da 390Ω per i 9V, oppure 4 : 7,5 = 534Ω, sostituibile con una da 560Ω per iVcc = 12V.

Non resta altro da fare che dimensionare i condensatori:

CF1 e CF2 sono filtri sull’ alimentazione e non sono critici, per questi due abbiamo fissato valori di 22uF elettrolitico per CF1 e 100nF ceramico per CF2

CR è il condensatore di reazione, l’ unico critico, il cui valore va scelto in base alla banda di frequenze.

Per valori compresi tra 100Khz e 500Khz CR potrà essere da 100pF o 120pF senza alcun problema, salendo in frequenza (da 500Khz a 2Mhz) CR potrà essere di 82pF, per scendere a 47pF

Dopo i 4Mhz e arrivare a 39pF sui 10Mhz, per le bande CB o radiantistiche da 20 a 30Mhz, CR non dovrà superare i 22pF.

Altro valore meno critico è CU, questo serve a non caricare troppo il transistor Q2, altrimenti l’ oscillatore rischia di spegnersi, per questo condensatore vanno benissimo valori di 2,2nF fino a 2Mhz, 1nF da 2 a 15Mhz, 470pF da 15 a 20Mhz e 330pF da 20 a 30Mhz, ma non è critico come CR.

Infine CB, serve solo a bloccare eventuali residui di RF e fare che lo stesso segnale presente sulla base di Q1, non giunga sulla base di Q2, questo condensatore dovrà essere di 47nF fino a 2Mhz, 22nF da 2 a 20Mhz e 10nF oltre i 20Mhz.

Infine tocca a CX e RX, questi componenti rappresentano il vero circuito risonante e qui ci si sbizzarrisce in base a quello che si vuole sperimentare.

Chi volesse usare questo circuito sulla gamma delle onde medie, potrà scegliere per LX induttanze da 220uH, 150uH e 100uH e per CX condensatori da 330pF, 270pF, 220pF, 150pF, 100pF, 68pF e 33pF in base alla frequenza desiderata.

Per le onde corte basta sostituire LX con una con i seguenti valori: 47uH, 22uH, 10uH, 3,3uH, 2,2uH e 1uH, mantenendo gli stessi valori di CX.

Meglio usare per CX un condensatore variabile del tipo montato nelle radioline portatili.

Per valori standard di MF come 455Khz, 5,5Mhz e 10,7Mhz, basta solo inserire delle bobine MH come circuito risonante e dimensionare CR, CU e CB in base alla banda desiderata.

 

Schema n. 2: Oscillatore RF quarzato

Questo schema funziona sia con quarzi che lavorano in fondamentale, che con quarzi in overtone 3° armonica.

Noi abbiamo scelto valori di 455Khz, 1Mhz, 4Mhz, 10Mhz, 10,245Mhz, 10,7Mhz, 21Mhz, 27Mhz e 30Mhz

I valori delle resistenze e dei condensatori sono gli stessi del circuito precedente, tranne LFX e CFX che dovranno essere dimensionati in base al valore del quarzo.

Per quarzi di 1Mhz, LFX potrà essere sostituita da una bobina RF tipo OAM320 con nucleo rosso (la stessa usata nei ricevitori a onde medie) con un condensatore CFX da 270pF con un compensatore 10-60pF in parallelo.

Per valori di 455Khz o 10Mhz, 10,245Mhz e 10,7Mhz, LFX e CFX possono essere sostituiti con la classica bobina MF per ricevitori con nucleo color giallo per i 455Khz, mentre per altri valori vanno bene arancio o verde, nel caso di LFX costituita da una MF con nucleo rosa (prive di condensatore), sarà necessario montare in parallelo un condensatore da 47pF come CFX.

 

Per i 21Mhz bisognerà avvolgere su supporto plastico da 5mm completo di nucleo, una bobina di 20 spire e usare come CFX un condensatore ceramico da 22pF, mentre per la banda CB o per i 30Mhz, LFX dovrà essere di 12 spire e CFX va trovato sperimentalmente tra 15pF, 18pF, 22pF e 27pF.

Schema n. 3: Oscillatore RF bufferato e modulato in FM

Questo circuito più completo, può essere usato sia come generatore RF che come eccitatore o TX QRP. Il tutto ruota intorno ai due transistor Q1 e Q2 accoppiati di emettitore, che funzionano allo stesso modo dei precedenti, ma per avere una discreta potenza in uscita (almeno 10mW) abbiamo inserito un piccolo amplificatore costruito attorno a Q3, il cui compito è quello di disaccoppiare il carico dall’ oscillatore e nello stesso momento di mantenere un livello di uscita discreto.

Il diodo varicap in ingresso, serve unicamente per la modulazione in FM.

Anche questo circuito può funzionare sia a 9V che a 12V senza alcun problema, ma visto l’ assorbimento più elevato (circa 28mA) consigliamo di usare un piccolo alimentatore per non scaricare rapidamente la pila.

Il tutto potrebbe essere usato come eccitatore MF per tarare gli stadi RX FM, per questo motivo vi riportiamo i valori per costruire un perfetto eccitatore a 455Khz e a 10,7Mhz.

RDV = 82KΩ 0,25W

RE = 100Ω 0,25W

RB = 5,6KΩ 0,25W

RC = 390Ω 0,25W

RAC = 10Ω 0,25W

RAE = 47Ω 0,25W

CDV = 10nF 25V ceramico

CF1 = 47uF 16V elettrolitico

CF2 = 100nF 25V ceramico

CMOD = 82pF (455Khz), 22pF (10,7Mhz), 10pF (28Mhz) 25V ceramici

CB = 47nF (455Khz), 22nF (10,7Mhz), 10nF (28Mhz) 25V ceramici

CR = 330pF (455Khz), 68pF (10,7Mhz), 39pF (28Mhz) 25V ceramici

CAE = 47nF (455Khz), 22nF (10,7Mhz), 10nF (28Mhz) 25V ceramici

CU = 10nF (455Khz), 2,2nF (10,7Mhz), 1nF (28Mhz) 25V ceramici

LA = 100uH (455Khz), 4,7uH (10,7Mhz), 1uH (28Mhz) bobina neosid

CX = 10-40pF (20-30Mhz) 47pF ceramico (10,7Mhz MF nucleo rosa) vedi bobina

LX = 1uH (20.30Mhz) MF rosa + CX, oppure MF verde (10,7Mhz) MF gialla (455Khz)

D1, D2, D3 = diodi tipo 1N4148, 1N4150, 1N914

DV = BB112 (455Khz) BB204 (10,7Mhz) BB139 (20-30Mhz)

Q1 = transistor NPN tipo BF199, Bf241

Q2 = transistor NPN tipo BF199, Bf241

Q3 = transistor NPN tipo 2N2219, 2N2222, BFY51

 

Come descritto prima, le bobine da usare possono essere di tipo già avvolto o da avvolgere manualmente, in tal caso abbiamo preferito riportarvi alcuni disegni:

Mentre per valori standard MF o vicini, potete usare direttamente le MF del tipo presente nei ricevitori AM-FM come disegnato qui sotto:

Adesso non resta altro che mettersi a montarne uno.

 

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