MC100EL1648: El Regreso del Jedi

Durante las décadas del 80 y 90, Motorola era una de las empresas líderes (junto a Mitsubishi y otros pocos) en el desarrollo y fabricación de transistores, circuitos integrados y dispositivos relacionados con el mundo de las telecomunicaciones. Durante ese tiempo, superar la barrera de 1Ghz era para los grandes emprendimientos satelitales o actividades militares. Sin embargo, con la irrupción de la telefonía celular móvil y el crecimiento exponencial de las nano-tecnologías electrónicas, las compañías fabricantes de semiconductores vieron la evolución hacia una nueva era de las telecomunicaciones.

Los negocios pasaban a concentrarse en otros puntos del espectro radioeléctrico. De este modo, las frecuencias bajas, aquellas que un aficionado podía manejar fácilmente, comenzaron a quedarse sin “materia prima”. Así como alguna vez, los tubos de vacío fueron desplazados por el transistor, dentro de los equipos de radio, los circuitos integrados hicieron el mismo trabajo, con sus antecesores. Más tarde, un cambio de escenario presentaba un desafío muy grande a los diseñadores: no existían más los fabricantes de partes para las frecuencias bajas de radio. El negocio se cambió de lugar y comenzó un período complejo y duro de transitar, sin las partes esenciales que facilitaban la vida del aficionado a construir sus propios equipos de radio.

El MC1648, de Motorola, era un VCO muy noble, económico, fácil de conseguir y versátil para adaptarse a diferentes configuraciones. La enorme mayoría de los circuitos de frecuencia modulada comercial se realizaban alrededor de este componente asociado a un PLL (Phase Locked Loop – Lazo Enganchado en Fase) sencillo que también fabricaba Motorola. Con muy pocos materiales, en una tarde de trabajo, era fácil construir un transmisor completo de FM.

Cuando el MC1648 dejó de fabricarse, las alternativas fueron múltiples hasta que On Semiconductor (onsemi.com) decidió continuar con el desarrollo aplicando todos los avances en circuitos integrados para devolver la sonrisa a muchos diseñadores. De este modo, nace el MC100EL1648 que, además de devolver la gloria del MC1648, la eleva aún más, llevándola a un límite superior de 1100Mhz (1,1Ghz). Una delicia que no podemos dejar de aprovechar y ensayar en lo que será nuestro Transceptor NeoTeo. Gracias a la generosidad de onsemi.com, las muestras gratis que recibimos serán utilizadas para construir varios osciladores (VCO) y en este artículo será el turno de un oscilador que trabajará entre 66Mhz y 180Mhz.

Con esta configuración del circuito tanque (formado por L3 – D1 y D2), la frecuencia mínima de trabajo puede alcanzar valores de 50Mhz, pero para mejorar la estabilidad en bajas frecuencias será mejor utilizar otro tipo de montaje. Por ahora, con el montaje de hoy podremos trabajar en bandas tan interesantes como 72Mhz (radiocontrol de aeromodelos), emisoras de FM entre 88 y 108Mhz, equipos en la banda aeronáutica de 108 a 136Mhz, radioaficionados de 2 metros entre 144 y 148Mhz y sistemas que requieran un VCO estable y eficiente hasta 180Mhz. El circuito es muy elemental y claro de comprender.

La tensión de alimentación del MC100EL1648 está a cargo de un pequeño 78L05 y desacoplada a GND por C3 – C4 – C5 – C6 y C15, de modo que el IC trabaje con una corriente continua pura y sin vestigios de radiofrecuencia. Cada valor de capacitor forma una trampa para las RF, enviándolas a tierra. La alimentación debe mantenerse limpia, continua y pura.

Observa luego en los videos que, al funcionar, el PCB ya tiene incorporados los postes para soldar una chapa de blindaje que separe al MC100EL1648 de la etapa de amplificación del 2N2222A (apto para trabajar hasta más allá de 300Mhz) y aisle al VCO del resto del circuito. Las cercanías de cualquier elemento pueden alterar la frecuencia del oscilador. Aunque el PLL mantendrá la estabilidad ante cualquier entorno desestabilizador, es recomendable adecuar protecciones que garanticen el funcionamiento del VCO.

Esta etapa separadora, formada por el 2N2222A, es básicamente un amplificador de tensión que utiliza un transistor NPN en clase A, con configuración de emisor común y resistencia de emisor. No introduce distorsión en la señal de salida, ya que opera en su región lineal. R6 y C22 generan una referencia para el futuro divisor programable utilizado por el PLL en próximas entregas, y C10 transmite la energía de RF a la siguiente etapa (amplificación en FM o modulación en AM/SSB).

R1 – D3 y C1 se usan como entrada de audio, para eventual uso en una emisora FM o transceptor en la banda de 2 metros (FM = F3E). Si no se requiere, se puede conectar R1 a tierra. Esto resulta útil al trabajar con equipos de amplitud modulada o SSB (AM = A3E y SSB = J3E). Luego de montar los componentes y la inductancia que define la frecuencia del VCO, se conecta un potenciómetro (de 25K) en el punto Tensión de Sintonía. En nuestro ensayo, el MC100EL1648 trabajó entre 120Mhz y 180Mhz.

Una de las cosas fundamentales es que no necesitas contar con el instrumental que se observa en el video para lograr este trabajo. Nuestro circuito logra resultados cercanos a los mostrados, y si cuentas con los instrumentos, aún mejor; pero comenzar de manera segura es lo primordial.

Como ves en el video, para lograr un VCO que opere en la porción de 88 – 108Mhz se deben usar diodos varicap (40pF a 50pF) junto a una inductancia de 5 espiras (6 mm de diámetro, alambre de cobre de 0,7 mm). Con estos valores, la banda se alcanza de forma segura. Además, con un simple receptor de FM podrás escuchar la portadora moverse al ajustar el potenciómetro de sintonía. Así, el video demuestra que sólo te queda construir y comprobar el receptor.

Por supuesto, una emisora de FM de buenas características no puede depender de un potenciómetro único para ajustar la frecuencia, ya que factores como temperatura y humedad alteran el punto de ajuste.

La mejor solución será utilizar un sistema PLL que suministre la tensión adecuada al VCO para que la frecuencia se mantenga tan estable como la de un oscilador de cuarzo. De este modo, sin ajustes ni variaciones aleatorias, el sistema funcionará con la estabilidad deseada. Además, pedir las muestras gratis a onsemi.com y construir este VCO será tan atrapante como lo fue para nosotros, ya que el MC100EL1648 es capaz de ir mucho más allá de los 180Mhz.

Entre las recomendaciones finales, podemos agregar que utilices una placa de fibra de vidrio (FR4) de doble faz para optimizar los planos de tierra (GND) y las conexiones en el lado inferior de la placa. En los archivos de descarga encontrarás los PDF necesarios para utilizar el método de la plancha y construir este VCO. Recuerda: conexiones extremadamente cortas y un extenso plano de tierra en el PCB son esenciales. El MC1648 ha regresado con mayor fuerza, y nosotros nos uniremos a su capacidad en nuestro transmisor/receptor ideal.

Nosotros utilizamos en este montaje componentes SMD, pero puedes emplear componentes tradicionales con resultados similares. Nuestro ensayo es un punto de partida, un ejemplo a copiar, sin que dos montajes sean exactamente iguales.

Vale aclararte que este tipo de construcciones no se ensayan en un protoboard ni en simuladores. Dejando de lado que el MC100EL1648 es de montaje superficial (aunque existe versión DIP), los circuitos de RF no pueden ser ensayados en un protoboard. Asimismo, la alimentación con fuentes conmutadas es inadecuada; se recomienda una fuente lineal (ideal entre 9 y 7,5 Volts) para evitar sobrecalentamiento del 2N2222A.

PCB

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MC100EL1648

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