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Componentes

Bobinas

Las bobinas que veremos a continuacion son con nucleo de aire como asi tambien los calculos relacionados. Los calculos son aproximados y se recomienda siempre tener un inductometro para comprobar los valores obtenidos. Para calcularlas necesitamos usar estas dos formulas:

  
Donde:
L = Inductancia en uH
d = diametro en pulgadas (*), medido desde el centro del alambre hasta el otro centro del alambre.
n = cantidad de vueltas
l = longitud de la bobina en pulgadas (*)

1 pulg = 25.4mm

Las siguientes tablas fueron obtenidas empiricamente.

TABLA DE INDUCTANCIA (7.2 mm de diametro, alambre de 0.6mm)

Vueltas Inductancia (nH)
(Bobina compacta)
Q 13-MHz
(Bobina compacta)
Inductancia (nH)
(Espaciada)
Q 13-MHz
(Espaciada)
37740766440
4122325102560
5177340--
6240440206550
7306509290690
83796073191300
94701500422>1500
10582>1000515>1000
11644>1000->1000
12656>1000545>1000
13745>1000612>1000
14789>1000658>1000

ABLA DE INDUCTANCIA (5.8 mm de diametro, alambre de 0.6mm)

Number of turns Inductance (nH)
(Compact coil)
Q-value 13-MHz
(Compact coil)
Inductance (nH)
(Air-space coil)
Q-value 13-MHz
(Air-space coil)
49254079-
5131370120530
6175340155500
7220300184640
8272370234560
9315470267770
103636503131270


Bobinas con nucleo de aire

Transformadores filtros de FI

Que son los transformadores de FI?
Son simplemente inductores o bobinas variables, las cuales incluyen generalmente un capacitor integrado en el mismo componente y normalmente se las encuentra en las radios a transistores incluso de las mas baratas. Para entender que es FI (frecuencia intermedia, ver la seccion de documentacion sobre receptores)


Vista de un soporte tipico usado para los transformadores de FI y las bobinas de los osciladores
La ultima figura de la izquierda es cuando esta completamente ensamblada

Generalmente estos filtros se reconocen en los circuitos sintonizados sincronizados, ya que se tratan de componentes pasivos que acoplan etapas de componentes activos. Donde tenemos una secuencia de filtro y amplificador.

Esquema tipico de transformadores de Fi con las etapas amplificadoras

En la figura anterior, se observan tres filtros de FI y dos etapas amplificadorasde señal, las cuales podrian ser antiguas valvulas de vacio, transistores o incluso circuitos integrados mas complejos. En esta parte de la documentacion no veremos nada sobre este componente activo, solo nos enfocaremos en el transformador y filtro de FI.


Un corte de un trafo FI, ese cilindro en la parte inferior es el
capacitor de resonancia en paralelo con la bobina



Curva de impedancia vs frecuencia para un tanque de 455KHz


La informacion que se describe entonces a continuacion es solo informacion "tipica" respecto a estos transformadores de FI, pero habiendo tantos fabricantes, puede ocurrir que esto no sea exactamente lo que se encuentre dentro de la carcasa del radio receptor que estamos viendo.


  Transformadores de 455 Khz (Mouser)
Numero Mouser
Impedancia
Applicacion
Slug Color
Esquema

Relac Espiras
Inductancia Nominal
Espiras
[1 - 2]
Espiras
[2 - 3]
Espiras
[4 - 6]
42IF101
60K : 600
1st I.F.
Yellow
Tipo 1
22 : 1
680 uH
70
87
7
42IF301
50K : 500
1st I.F
Yellow
Tipo 1
20 : 1
680 uH
77
66
7
42IF102
30K : 500
2nd I.F
White
Tipo 1
22 : 1
680 uH
98
57
7
42IF302
30K : 500
2nd I.F
White
Tipo 1
22 : 1
680 uH
95
48
7
42IF103
20K : 6K
3rd I.F
Black
Tipo 1
6 : 1
680 uH
103
50
27
42IF303
20K : 5K
3rd I.F
Black
Tipo 1
7 : 1
680 uH
 102
41
21
 
  Transformadores de 796 Khz (nominal)
Numero Mouser
Impedancia
Aplicacion
Slug Color
Esquema

Relac Espiras
Inductancia Nominal
Espiras
[1 - 2]
Espiras
[2 - 3]
Espiras
[4 - 6]
 42IF300
AM Osc.
Tuning
Red
Tipo 2
10 : 1
360 uH
92
3
9
42IF100
AM Osc.
Tuning
Red
Tipo 2
13 : 1
360 uH
104
3
8
42IF110
AM Osc.
Tuning
Red
Tipo 2
35 : 1
360 uH
82
74
7
 
  10.7 Mhz transformers
Numero Mouser
Impedancia
Aplicacion
Slug Color
Esquema
Relac Espiras
Inductancia Nominal
Espiras
[1 - 2]
Espiras
[2 - 3]
Espiras
[4 - 6]
42IF122
15K : 300
2nd / 3rd IF
Brown
Tipo 1
14 : 1
4.5 uH
7
7
1
42IF129
15K : 100
2nd / 3rd IF
Black
Tipo 1
18 : 1
4.5 uH
5
9
2
42IF123
25K : 4K
1st IF
Green
Tipo 1
7 : 1
4.5 uH
12
6
1
 
 Frecuencia Variable (Sin capacitor interno)
Numero Mouser
Impedancia
Aplicacion
Slug Color
Esquema
Relac Espiras
Inductancia Nominal
Espiras
[1 - 2]
Espiras
[1 - 2]
Espiras
[1 - 2]
42IF104
50K : 500
1st IF
Yellow
Tipo 2
22 : 1
680 uH
82
74
7
42IF106
20K : 5K
3rd IF
Black
Tipo 2
6 : 1
680 uH
103
50
27
42IF124
15K : 300
2nd / 3rd IF
Orange
Tipo 2
14 : 1
4.3 uH
7
7
1

La informacion fue recopilada de los transformadores marca Mouser. Pero hay varios otros que incluso usan esta nomenclatura como Toko. La variedad de transformadores en sus diferenctes combinaciones y cualidades es muy grande, aqui solo vamos a ver los mas comunes que son los transformadores para una FI de 455KHz, 10.7 Mhz y los transformadores del oscilador para la banda de AM, los cuales son sintonizados por la seccion de 60pf de un tipico capacitor variable de 60 / 160 pF de plastico transparente.


Ver tabla de arriba


Esquema electrico
En general, el primario tiene un bobinado de 110-160 espiras con un capacitor en paralelo de 180pf - 200pF. Normalmente tienen una derivacion que esta al 20 - 25% y conectada al pin central. Es muy complicado saber de que lado esta mas cerca la derivacion a menos que se tenga informacion de la hoja de datos de este transformador.

Aqui hay una tabla de especificaciones de Miller

Calculando el Q de los trafos:

Vamos a hacer un ejemplo con la tabla de mas arriba, para un Mouser 42IF101. En el ejemplo, el autor saco el capacitor de 180 pF del diagrama solo para darle mas claridad, pero como sabemos, estaria conectado internamente entre los pines 1 y 3.


Ejemplo para un transformador de FI Mouser 421IF101

Derivacion (Tap) del bobinado  primario y el factor Q



El esquema de arriba muestra el transformador de FI. RT es la resistencia en la etapa amplificadora.
Por un momento, supongamos que no se usa la derivacion; el circuito equivalente (izquierda) nos entrega un:
Qeff= RT/XL
Y un ancho de banda
BW=fo/Qeff.

Si ahora conectamos la derivacion a masa, tenemos el circuito equivalente de la derecha
Aqui, L1 + L2 = L, entonces la frecuencia de resonancia sigue siendo la misma.

De todas formas como L ~ N2, donde N es el numero de espiras de la bobina.
XL2=n2XL Donde n es la relacion de espiras definida por el punto donde esta la derivacion
n = n1/(n1+n2).

Ignorando el Q finito del inductor, el Q efectivo de la bobina es:
Como n<1 ,QT> Qeff en el transformador sin la derivacion.
QT = RT / XL= RT / (n2XL) = Qeff / n2.


Un ejemplo
RT=2500ohm
XL=500 ohm
Encontrar el Q en ambos circuitos. La derivacion esta a 1/3 de la bobina desde el lado de abajo.

Solucion
Qeff=2500 / 500 = 5
XL = n2XL2 = (1/3)2*500 = 55.5 ohm.
QT=2500 / 55.5 = 45.
El Q se vio engrandecido en 1 / n2 = 9 veces!
Y el ancho de banda es 1/9 del valor en el que no tiene derivacion.

Conclusion: Cuando se usa la derivacion el Q aumenta, y el ancho de banda disminuye.

Cristales de Cuarzo

El cristal de cuarzo es utilizado como componente de control de la frecuencia de circuitos osciladores convirtiendo las vibraciones mecánicas en voltajes eléctricos a una frecuencia específica.


Esto ocurre debido al efecto "piezoeléctrico". La piezo-electricidad es electricidad creada por una presión mecánica. En un material piezoeléctrico, al aplicar una presión mecánica sobre un eje, dará como consecuencia la creación de una carga eléctrica a lo largo de un eje ubicado en un ángulo recto respecto al de la aplicación de la presión mecánica.
En algunos materiales, se encuentra que aplicando un campo eléctrico según un eje, produce una deformación mecánica según otro eje ubicado a un ángulo recto respecto al primero.
Por las propiedades mecánicas, eléctricas, y químicas, el cuarzo es el material más apropiado para fabricar dispositivos con frecuencia bien controlada.
La siguiente figura muestra la ubicación de elementos específicos dentro de una piedra de cuarzo


Geometria de cortes en un cristal de cuarzo usado en electronica

De los cortes que se pueden hacer, el corte "AT" es el más popular y es fabricado hasta frecuencias relativamente altas, mostrando una excelente estabilidad de frecuencia frente a las variaciones de la temperatura


Circuito electrico equivalente a un cristal de cuarzo


Grafico del comportamiento de la impedancia respecto de la frecuencia en un cristal


Encapsulado tipico de un cristal de cuarzo usado en electronica