Oscilador y mezclador NE/SA602.
Los circuito integrados NE602 y SA602 son un pequeño conversor fabricado por Philips, que es indispensable para cualquier receptor superheterodino.
El anterior integrado puede trabajar en un rango de temperaturas de entra 0 y 70ºC; el SA602 lo puede hacer entre los -40ºC y los +85ºC.
En su estructura interna podemos ver que existe una etapa preamplificadora, una etapa osciladora, un mezclador y un convertidos de frecuencia.
También lleva un regulador de tensión que mantiene constante la tensión de entrada.
La notación de los pines la puedes ver en el datasheet del integrado AQUÍ.
La configuración de los pines es la siguiente:
● PIN 1 - Entrada RF.
● PIN 2 - Entrada RF.
● PIN 3 - Masa.
● PIN 4 - Salida FI.
● PIN 5 - Salida FI.
● PIN 6 - Oscilador.
● PIN 7 - Oscilador.
● PIN 8 - +VCC.
Internamente consta de 7 transistores NPN y una etapa buffer, cuya misión es transferir la señal generada por el transistor oscilador al mezclador balanceado. El transistor oscilador tiene la salida del oscilador entre los pines 6 y 7, con la base conectada al terminal 6 y el emisor al pin 7.
La etapa de entrada balanceada se encuentra entre las patillas 1 y 2. Como puedes ver es un amplificador diferencial y cuya salida obtenemos la salida por los pines 4 y 5 del integrado.
El mezclador balanceado y la salida balanceada tiene una configuración que se conoce como celda de Gilbert.
Dicha celda tiene la ventaja de hacer llegar a los dos terminales de salida (pin 4 y pin 5),las dos frecuencias de conversión obtenidas por la suma y resta, eliminando automáticamente las señales de RF aplicadas a la entrada (pines 1 y 2), y las generadas por el oscilador local.
Además estos integrados funcionan con alimentación continua de entre 4.5V y 8.5V mínimos y máximos respectivamente. Con esta alimentación el consumo de corriente (depende también del calor de integrado), varía entre los 1,76mA a los 3,24mA. Puedes ver este aumento de la variación de corriente de acuerdo a la temperatura en la hoja de características que te he proporcionado anteriormente.
respecto a la etapa mezcladora, esta puede trabajar hasta en 500MHz mientras que el oscilador interno puede llegar a oscilar a una frecuencia máxima de 200MHz.
La ganancia de conversión típica, a 45MHz, es de 17dB, bajando a 14dB cuando se alimenta a 4.5V con indepencia del aumento de temperatura.
La impedancia de la entrada de RF es de 1.5KΩ y la capacidad de entrada en los pines 1 y 2 es de 3µF y aumenta a 3.5µF cuando se alimenta a 8V. La impedancia de salida suele ser de 1.5KΩ
Circuitos de alimentación.
La alimentación óptima de funcionamiento de los integrados NE602 y SA602 es la comprendida entre los 5V y los 7V. Es muy habitual que se usen circuitos anexos para filtrar y regular la alimentación de estos integrados. Por ejemplo, para alimentar dichos integrados se suelen utilizar otros integrados que ofrezcan una salida de tensión 5V y hasta 1.5A de corriente se usa el integrado µA78L05.
Pero suelen ser también utilizar componentes activos para crear una red de regulación para obtener diferentes tensiones.
Oscialdor local NE602 / SA602.
La salida del oscilador local se obtendrá entre los pines 6 y 7 de los integrados NE602 y SA602, como puedes ver anteriormente. La salida del oscilador local hay que tratarla con componentes externos y montar el circuito que verás a continuación.
En la figura superior puede ver un oscilador Colpitts de frecuencia fija. Los valores de C1, C2 y la inductancia, dependerá de las frecuencias que se quieren obtener. El condensador ajustable suele rondar de entre 10pF a 60pF.
Podemos ajustar la frecuencia de la oscilación mediante dos diodos de capacidad variable (oscilador VFO tipo Colpitts).
La frecuencia de trabajo depende del número de bobinas de la inductancia y los valores de los condensadores C1 y C5, además de la capacidad de los diodos de capacidad variable. Estos, se alimentan con una tensión continua de aproximadamente 12V que se obtiene del ajuste del potenciómetro de 10KΩ.
Para evitar pérdidas de frecuencia y generación de armónicos, es fundamental que el cableado de los componentes sean lo mas corto posibles.
Salida de FI en los integrados.
Como consecuencia del heterodinaje que se produce en el mezclador del integrado NE602 / SA602, en su salida (pines 3 y 4), se obtiene dos frecuencias:
● La frecuencia del oscilador local sumada a la frecuencia de la señal RF aplicada a la entrada.
● La frecuencia del oscilador local restada de la frecuencia de la señal de RF aplicada a la entrada.
Si la frecuencia de la señal RF aplicada a la entrada tiene un valor de 1000KHz y el oscilador local genera una frecuencia de 1455KHz, en la salida del integrado obtenemos estas dos frecuencias:
Si la frecuencia del oscilador local fuese inferior a la frecuencia de entrada de la RF, la suma o resta de ambas frecuencias también darán una frecuencia superior y otra frecuencia inferior.
Pero si la señal de FI es de 455KHz y necesitamos solo dicha frecuencia, el resto de frecuencias quedarían descartadas (como en el caso de la frecuencia superior de la imagen anterior).
¿Cómo hacemos que solo tengamos la frecuencia de 455KHz descartando el resto de frecuencias? Pues gracias a los filtros pasabandas sintonizados después del integrado conseguiremos sintonizar unicamente ese ancho de frecuencia que después enviaremos hacia el resto de etapas del receptor de FI.
Si la frecuencia de resonancia que queremos utilizar es por ejemplo la de frecuencias FM (10.7MHz), tendremos que utilizar un oscilador local que genere una señal de 10.7MHz superior o inferior a la frecuencia que se quiere recibir. Por ejemplo:
110.7MHz - 10.7MHz = 100MHz
110.7MHz + 10.7MHz = 121.4MHz
Y si el oscilador local genera una frecuencia de 89.3MHz, se podrían recibir estas dos frecuencias:
89.3MHz - 10.7MHz = 78.6MHz
89.3MHz + 10.7MHz = 100MHz
Conociendo el valor de la FI y la frecuencia máxima y mínima que pueden proporcionar un determinado oscilador local, es posible calcular todas las frecuencias RF que se pueden sintonizar.
Supón que quieres diseñar una etapa conversora para recibir la banda de frecuencias de la banda II de VHF (que corresponde a las emisiones de radio de FM en el rango de frecuencias desde los 87.5MHz hasta los 108MHz), y deseas trabajar con una FI de 10.7MHz:
En este caso el oscilador local deberá de generar una señal mínima de 98.2MHz; y una señal máxima de 118.7MHz. Estas son las sumas y restas de a la señal FI en relación con la banda de frecuencias de la banda II de VHF:
98.2MHz - 10.7MHz = 87.5MHz
118.7MHz - 10.7MHz = 108MHz
Y teniendo las frecuencias FI de dicha banda, solo nos queda crear nuestro filtro pasabanda que conectaremos a la salida del integrado NE602.
en el circuito puedes ver que la salida se conecta en el pin 5 mientras que el pin 4 se queda desconectado (salida desbalanceada). En este caso el filtro FI se conecta a la salida del pin 5. Dicho filtro esta formado por un circuito resonante LC, constituido por un transformador de FI y un condensador cerámicoen paralelo con él. El valor del filtro será adecuado para una FI de 455KHz, o de 10.7MHz (según se desee señales de AM o FM).
Estos transformadores de FI suelen tener un recubrimiento metálico conectado a masa que evita que las señales de RF presentes en el interior se irradien al exterior.
El circuito es totalmente reversible, es decir en lugar de montar en el pin 5, lo puedes montar sobre el pin 4 dejando libre el pin 5; pero por continuidad se suele conectar el pin 5. En el secundario del transformador encontraremos solo la señal de FI (y sus frecuencias laterales), que forman el ancho de banda de la señal a recibir.
