Para quem não possui um frequencímetro ou um osciloscópio, descobrir se num circuito digital existe uma frequência acima do que podemos ouvir pode significar um bom problema a ser resolvido. O que propomos neste artigo é um pesquisador que divide a frequência dos sinais de sua entrada de modo que mesmo sinais de vários megahertz caem faixa audível, permitindo assim sua detecção de ouvido .

Não podemos ouvir sinais acima de 15 000 Hz, e a maioria dos circuitos digitais opera em frequências bem superiores a esta. Desta forma, um seguidor de sinais de áudio é inútil nos circuitos deste tipo, mesmo porque, se considerarmos a faixa de RF, não há modulação a ser extraída e aplicada a um alto-falante.

No entanto, com um simples artifício podemos fazer um seguidor ou pesquisador de sinais digitais de frequências altas.

O princípio de operação do aparelho é simples: dividimos a frequência elevada do sinal por valores até 16384, de modo que mesmo um sinal de 16 MHz caia na faixa audível, uns poucos menos de 1 kHz, e com isso possa ser ouvido num alto-falante na forma de um apito.

O circuito proposto possui diversos valores de divisão, de modo que podemos detectar, nos circuitos digitais, sinais que vão desde alguns hertz até o limite do integrado CMOS, que no caso é da ordem de 7 MHz com 10 V de alimentação e 2,5 MHz com 5 V de alimentação.

O aparelho poderá ser alimentado por fonte própria ou, preferivelmente, pela própria fonte do aparelho que estiver sendo analisado.

 

Características:

Tensão de alimentação: 5 a 15 V

Consumo sem sinal: 0,5 mA (tip.)

Consumo com sinal: 20 a 100 mA (ver texto)

Faixa de frequências de operação: 5 a 7 MHz (10 V) 5 a 2,5 MHz (5 V)

Divisões possíveis da frequência: 16, 64, 256, 1024, 4096, e 16 384.

 

A divisão de frequência é feita com base num único circuito integrado CMOS do tipo 4020, que tem a pinagem mostrada na figura 1.

 

Figura 1- Pinagem do 4020
Figura 1- Pinagem do 4020

 

Este circuito integrado consiste num contador binário de 14 estágios e que, portanto, pode dividir a frequência de um sinal por até 214, ou seja, 16 384.

Conforme vemos pelo invólucro, ternos saídas acessíveis em diversos estágios e, portanto, diversos valores para a divisão.

Assim, na saída 8 (pino 13) temos a disponibilidade de um sinal cuja frequência corresponde à da entrada dividida por 28 =256.

No nosso projeto, por meio de uma chave seletora escolhemos 7 quocientes para a divisão do sinal, que correspondem a divisões por 16, 64, 256, 1024, 4096 e 16 384.

É claro que se você quiser usar uma chave de mais posições pode aproveitar os outros valores disponíveis.

Dependendo então da saída selecionada pela chave S1 temos sinais que correspondem à entrada dividida por um certo valor

Escolhendo apropriadamente este valor fazemos com que o sinal caia na faixa de áudio, e com isso possa ser amplificado e aplicado a um alto-falante.

A amplificação é feita por um único transistor Darlington de potência, que tem como carga em seu coletor um alto-falante.

Como a ampliação e grande, você pode reduzir o seu volume com a ligação em série de um potenciômetro de 100 k ohms, conforme mostra a figura 2.

 

Figura 2 – Acrescentando um controle de volume
Figura 2 – Acrescentando um controle de volume

 

É importante observar que a tensão dos sinais de entrada deve ser igual à usada na alimentação.

Assim, não podemos alimentar o circuito com 12 V quando estamos pesquisando alimentado por S V ou por 15 V.

Por este motivo é que recomendamos que seja usada a mesma alimentação do aparelho pesquisado.

O diagrama completo do pesquisador é mostrado na figura 3.

 

Figura 3 – Diagrama do aparelho
Figura 3 – Diagrama do aparelho

 

A disposição dos componentes numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 4.

 

Figura 4 – Placa de circuito impresso
Figura 4 – Placa de circuito impresso

 

Será conveniente montar o circuito integrado num soquete DIL, e dotar o transistor de um pequeno radiador de calor.

Se você não quiser usar uma chave rotativa de 1 pólo x 6 posições, poderá fazer conexões pelo sistema plugue x borne, conforme mostra a figura 5.

 

Figura 5 – Seleção por bornes
Figura 5 – Seleção por bornes

 

Desta forma, a divisão de frequência será selecionada encaixando-se o plugue no borne correspondente.

A ponta de prova é comum, e os diodos admitem equivalentes, como os 1N914.

Todo o conjunto cabe facilmente numa caixinha plástica, e para conexão ao equipamento em prova, usando sua alimentação, podemos usar fios com garras jacaré.

 

Cl1 - 4020 - circuito integrado CMOS.

Q1 - T1P12O ou TlP121 - transistor Darlington

D1, D2 - 1N4148 – diodos de uso geral.

R1 - 10 K ohms - resistor de 1/8 W, 5%.

C1 - 100 uF – capacitor eletrolítico 16 V

FTE- alto-falante comum.

S1 - Chave de 1 pólo x 6 posições (ver texto).

PP1 - Ponta de prova.

 

Diversos:

Placa de circuito Impresso, soquete para o circuito integrado, radiador de

calor para o transistor, fios, botão para a chave, garras jacaré preta e vermelha, caixa para montagem, tios , solda etc.