PLL Veronica: Parte 3 - Montando o Circuito

PLL Veronica

Parte 3 - Montando o Circuito 

Nota: Primeiramente, informo aos colegas que neste blog, não tenho qualquer pretensão de ensinar eletrônica ou radiofrequência ou de ser um escritor, mas apenas compartilhar com os colegas minhas experiências neste hobby e contribuir para a troca de conhecimento.

Nesta terceira parte, registro a construção do circuito PLL Veronica, passo-à-passo, começando com a verificação dos componentes recém chegados.

Cicuito integrado 74F74 original Motorola, fabricado na Coreia

Para montar este circuito, não usei nenhum equipamento além de um multímetro, um frequencímetro portátil e meu detector de RF.

Montando o VCO

Começo a montagem do transmissor pelo VCO, confeccionando as bobinas do oscilador

As bobinas são os primeiros componentes a serem soldados, e aproveito esse momento para solda-las alinhadas, usando uma broca de 6mm como guia para deixa-las esteticamente mais bonitas na placa

Em seguida, soldo os componentes passivos do oscilador e os responsáveis pela alimentação do circuito, checando se a regulagem do diodo zener está correta

Diodo zener de 7,5 volts

O próximo passo é soldar os transistores osciladores, checando-os antes quanto a sua integridade

A montagem do VCO requer muita atenção. Como são dois transistores operando em contrafase, é preciso que ambos os osciladores sejam testados individualmente, pois, caso algum transistor não esteja oscilando, o VCO irá operar de forma muito errática dificultando o diagnóstico.

Com o meu simples detector de RF, consigo certificar que o primeiro transistor está oscilando

Confirmado a oscilação do primeiro transistor, repito o processo com o segundo transistor, tomando o cuidado de "desligar" o primeiro levantando o resistor de alimentação

Com os transistores osciladores funcionando corretamente, instalo os transistores de buffer e verifico se tem RF em seu emissor

 

Meu detector de RF é extremamente simples, composto de um galvonômetro, um diodo de germânio e um choque de RF de 1uH

Detector de RF

Nota: No esquemático da versão original, os projetistas dispensaram a instalação do segundo transistor de Buffer, TR4. Em meus testes anteriores, a falta desse transistor deixou o VCO "penso para um lado", com um travamento mais crítico e com uma margem menor da tensão de correção. Essa tensão de correção melhorou muito quando instalei o segundo transistor, o TR4.

Na imagem seguinte, faço um teste com o frequencímetro confirmando que o VCO está dentro da faixa de FM

O próximo passo é instalar os componentes para a modulação, como os diodos varicaps, resistores de polarização, resistor e capacitor de pré-ênfase e o trimpot de volume

Um teste rápido de transmissão e pude confirmar a perfeita qualidade do áudio

Montagem do PLL

Depois de confirmar o perfeito funcionamento do VCO, é hora de instalar todos os componentes do PLL. Tenho o cuidado de testar a integridade das chaves DIP. Já tive problemas de PLLs não travarem por mal funcionamento dessas chaves

MUITO IMPORTANTE

O diagrama original usa diodos varicaps independentes para a modulação e para a tensão de sintonia. O diagrama dos hobbystas usa o mesmo par de varicaps para ambas as funções. Nessa parte, eu usei a versão original, com varicaps independentes

Notem na imagem acima que o par de diodos varicaps da modulação usa em seus ânodos resistores de 3k3 em paralelo com capacitores de 68pF. A função do capacitor é diminuir o valor da capacitância do diodo varicap e a função do resistor é de permitir a passagem corrente para o diodo.

Notem também que, no par de diodos de sintonia, apenas um deles tem um resistor no ânodo, no valor de 680R e sem capacitor

Na minha opinião isso é um erro, que me custou muito tempo na primeira vez que montei, pois, após instalar os varicaps de sintonia o VCO praticamente parou de oscilar, ficou extremamente instável me forçando a trocar praticamente todos os componentes até achar o defeito.

Isso pode ser resolvido de duas maneiras: adicionando um capacitor em paralelo com o resistor ou não utilizar o capacitor e fazer um jumper no resistor. Na dúvida, fiz como nos varicaps de modulação: utilizei um resistor de 3k3 e um capacitor de 68pF. Problema resolvido!

Continuando...

Antes de instalar os integrados, verifico se a tensão de +5v está correta.

Confirmado a tensão correta, instalo todos os integrados, configuro as chaves DIP para a frequência de teste (96,1MHz) e ligo o transmissor. Um ajuste no trimmer do VCO e o PLL travou na hora

Em seguida, verifico se o PLL trava nas extremidades do FM.

Conforme a verificação do perfeito funcionamento do PLL, dou sequência a construção com a instalação dos transistores de amplificação de RF e componentes associados

Para o transistor de saída, eu uso dissipadores TO-39 do tipo "estrela", que neste caso não vieram com a fenda de ajuste

Usando ferramentas simples, faço o corte de ajuste e o aumento do diâmetro interno para receber o transistor

Com os transistores de saída instalados é hora de refazer todos os testes como o  de range de frequência, ou seja, se o transmissor está travando em toda a faixa de FM, teste de estabilidade (verificar se o PLL não perde o locke devido ao forte sinal de RF na saída) e de qualidade de áudio quanto a zumbidos ou roncos.

Tudo perfeito até aqui. A topologia do VCO da Veronica é tão bom que faço ajustes a vontade no transistor de saída sem retorno algum para o VCO.

Uma coisa que eu fiz na montagem anterior e que melhorou ainda mais o circuito, foi blindar o VCO com uma Gaiola de Faraday, e fiz isso com uma folha de lata de thinner. Percebi uma melhora significativa na estabilidade do circuito e repito a ideia neste transmissor

Com o mesmo verniz usado para proteger a placa de circuito impresso, envernizei a caixa de blindagem

E finalmente, abaixo a foto do transmissor pronto

Minhas modificações ou adaptações

Fiz poucas alterações no meu circuito

Modificação número 1

Eu não pude usar a mesma quantidade de bobinas na saída do circuito original, por uma questão de espaço. Usei apenas 2 bobinas como filtro.

Modificação número 2

Eu usei varicaps independentes para a modulação e para a tensão de correção, como no circuito original, modificando a maneira como o varicap de sintonia foi empregado

Modificação número 3

Entre o transistor pré amplificador e o transistor de saída, eu empreguei uma bobina de acoplamento/casamento de impedância e dois trimmers. A bobina consiste em 3 espiras de fio 1mm, com 7mm de diâmetro e os trimmers são de 60pF

Modificação número 4

Mais duas modificações foram feitas em ralação ao projeto original, copiando o segundo esquema. Um resistor limitador do segundo transistor, no valor de 120R no esquemático original foi substituído por um de 22R. Essa mudança deu mais potência no penúltimo transistor, excitando melhor o transistor final

Modificação número 5

Outra modificação que deu ainda mais potência na saída foi a substituição do valor do resistor de 47R na base do transistor de saída do esquemático original por um de 150R, do segundo esquemático. Nos meus testes, o resistor de 47R estava atenuando demais o sinal de entrada do transistor final

Modificação número 6

O ajuste de potência de saída é feita originalmente por um trimpot que controla diretamente a corrente do penúltimo transistor

Eu fiquei na dúvida de que esse trimpot suportaria tal corrente. Para isso eu usei um transistor TIP41C.

Modificações número 7

Nos testes finais, alimentei o transmissor com uma fonte ajustável e quando a alimentação subiu acima dos 13,5v o recurso de corte de RF começou a atuar, cortando o sinal na saída. Resolvi isso substituindo o diodo zenner de 5v1 por um de 6v2

Modificação número 8

O projeto original diz que o indutor de coletor dos osciladores é uma bobina composta por 5 espiras de fio fino.

Eu não sei bem o que eles querem dizer com "fio fino", mas eu usei um fio de 0.8mm e na montagem anterior tive sérios problemas com isso.

Depois que eu montei os demais componentes de amplificação de RF, o PLL simplesmente não travou mais acima dos 96MHz. Depois de um dia tentando resolver o problema e praticamente todos os componentes do VCO trocados, descobri que o problema estava nesse indutor. Então eu substituí a bobina por um choque de RF, que nesta terceira versão é um indutor VK200

Os varicaps usados foram dois BB809 para a tensão de sintonia, e dois BB405 para a modulação

No oscilador usei dois transistores BF494 originais da Philips, que eu tinha aqui.

Caros colegas, compartilhei com vocês a montagem desse clássico projeto, que deu muito trabalho mas também foi muito prazeroso. Espero que tenham gostado.

Imagem em alta resolução