Modulador AM - Aproximació òptica: 6 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:16

Fa mesos vaig comprar aquest kit de receptor de ràdio AM DIY de Banggood. Ho he muntat. (Com fer-ho tenia la intenció de descriure en instruccions separades) Fins i tot sense cap sintonia, hi havia possibilitat de captar algunes emissores de ràdio, però vaig intentar assolir el seu millor rendiment ajustant els circuits ressonants. La ràdio es jugava millor i rebia més estacions, però les freqüències de les estacions receptores que mostra la roda de condensador variable no corresponen al seu valor real. He comprovat que fins i tot el receptor funciona, no està retallat amb la configuració correcta. Possiblement tingui una freqüència intermèdia diferent en lloc de l'estàndard de 455 KHz. Vaig decidir fer un simple generador de freqüència AM per retallar tots els circuits ressonants de la manera adequada. Podeu trobar molts circuits d’aquest tipus de generadors a Internet. La majoria contenen alguns oscil·ladors interns amb un nombre diferent incrustat de bobines o condensadors commutables, mescladors de radiofreqüència i altres circuits de ràdio diferents. Vaig decidir anar de manera més senzilla: utilitzar un modulador AM simple i com a entrada per aplicar els senyals generats per dos generadors de senyals externs, que tenia disponibles. El primer es basa en el xip MAX038. He escrit això instructiu al respecte. Volia utilitzar-ho com a font de freqüència de RF. El segon generador utilitzat en aquest projecte també és un kit de bricolatge basat en el xip XR2206. És molt fàcil de soldar i funciona bé. Una altra bona alternativa podria ser aquesta. L’he utilitzat com a generador de baixa freqüència. Proporcionava el senyal modulador AM.

Pas 1: Principi de treball

De nou … - A Internet es poden trobar molts circuits de moduladors AM, però volia fer servir un nou enfocament: la meva idea era modular d'alguna manera el guany d'un amplificador de RF d'una sola etapa. Com a circuit base he pres un amplificador d'emissor comú d'una sola etapa amb degeneració d'emissor. Els esquemes de l'amplificador es presenten a la imatge. El seu guany es pot presentar en la forma següent:

A = -R1 / R0

- el signe "-" es posa per mostrar la inversió de la polaritat del senyal, però en el nostre cas no importa. Per canviar el guany de l'amplificador i, per tant, invocar la modulació d'amplitud, vaig decidir modular el valor de la resistència a la cadena emissora R0. Si reduïu el valor, augmentareu el guany i viceversa. Per poder modular el seu valor, vaig decidir utilitzar LDR (resistència dependent de la llum), combinada amb un LED blanc.

Pas 2: Iptocoplador de fabricació pròpia

Per unir els dos dispositius en una sola part, Vaig utilitzar un color negre de tub tèrmic retractilable per aïllar la resistència fotosensible de la llum ambiental. A més, he comprovat que fins i tot una capa de tub de plàstic no és suficient per aturar la llum i he inserit la junta en una segona. Amb diversos metres he mesurat la resistència fosca del LDR. Després vaig agafar un potenciòmetre de 47KOhm en sèrie amb resistència de 1KOhm, el vaig connectar en sèrie amb el LED i vaig aplicar un subministrament de 5V a aquest circuit. Girant el potenciòmetre controlava la resistència del LDR. Va canviar de 4,1 Kohm a 300 Ohm.

Pas 3: càlcul dels valors del dispositiu d'amplificador de RF i del circuit final

Volia tenir un guany total del modulador AM ~ 1,5. He triat una resistència de col·lector (R1) de 5,1 Kohm. Llavors, hauria de tenir ~ 3KOhm per R0. Vaig girar el potenciòmetre fins que vaig mesurar aquest valor del LDR, vaig desmuntar el circuit i vaig mesurar el valor del potenciòmetre i de la resistència connectats en sèrie, que rondava els 35 KOhm. Vaig decidir utilitzar un dispositiu de valor de resistència estàndard de 33KOhm. En aquest valor, la resistència LDR es va convertir en 2,88 Kohm. Ara calia definir els valors d'altres dues resistències R2 i R3. S'utilitzen per a la polarització adequada de l'amplificador. Per poder establir la polarització correcta, primer cal conèixer la Beta (guany de corrent) del transistor Q1. He mesurat fins a 118. He utilitzat un dispositiu BJT NPN de silici de baixa potència per a usos comuns.

El següent pas he de triar el corrent del col·lector. He escollit que sigui de 0,5 mA. Això defineix la tensió de sortida de CC de l’amplificador per ser propera al valor mitjà de la tensió d’alimentació, permetent-li el màxim swing de sortida. El potencial de tensió al node col·lector es calcula mitjançant la fórmula:

Vc = Vdd- (Ic * R1) = 5V- (0,5mA * 5,1K) = 2,45V.

Amb Beta = 118 el corrent base és Ib = Ic / Beta = 0,5mA / 118 = 4,24uA (on Ic és el corrent del col·lector)

El corrent emissor és la suma d’ambdues corrents: Ie = 0,504mA

El potencial al node emissor es calcula com: Ve = Ie * R0 = 0.504mA * 2.88KOhm = 1.45V

Per Vce es manté ~ 1V.

El potencial a la base es calcula com Vb = Vr0 + Vbe = 1,45V + 0,7V = 2,15V (aquí poso Vbe = 0,7V - estàndard per Si BJT. Per Ge és 0,6)

Per esbiaixar correctament l’amplificador la corrent que circula pel divisor de resistències ha de ser vegades superior al corrent base. Trio 10 vegades. ….

D’aquesta manera Ir2 = 9 * Ib = 9 * 4,24uA = 38,2uA

R2 = Vb / Ir2 ~ 56 KOhm

R3 = (Vdd-Vb) / Ir3 ~ 68 KOhm.

No tenia aquests valors a la cartera dels meus resistors i he pres R3 = 33 Kohm, R2 = 27KOhm; la seva relació és la mateixa que la calculada.

Finalment, he afegit un seguidor d'origen carregat amb resistència de 1KOhm. S'utilitza per reduir la resistència de sortida del modulador AM i per aïllar el transistor amplificador de la càrrega.

A la imatge superior es presenta tot el circuit amb un seguidor d’emissor afegit.

Pas 4: temps de soldadura

Com a PCB vaig utilitzar un tros de perfoboard.

Al principi he soldat el circuit d'alimentació basat en el regulador de voltatge 7805.

A l'entrada he posat un condensador de 47uF: cada valor més alt podria funcionar, a la sortida he posat un banc de condensadors (el mateix condensador que a l'entrada + 100nF de ceràmica). Després d'això, vaig soldar l'optoacoplador de fabricació pròpia i la resistència de pre-polarització del LED. He subministrat la placa i he tornat a mesurar la resistència del LDR.

Es pot veure a la imatge: fa 2,88 Kohm.

Pas 5: La soldadura continua

Després d'això, he soldat totes les altres parts del modulador AM. Aquí podeu veure els valors mesurats de CC al node col·lector.

La petita diferència que compara el valor calculat es produeix a partir del Vbe no definit exactament del transistor (pres de 700 mesurats 670mV), error en la mesura beta (mesurat pel corrent de col·lector 100uA, però utilitzat a 0,5mA - la BJT Beta depèn d'alguna manera en el corrent que passa pel dispositiu; els valors de la resistència difonen errors … etc.

Per a l'entrada de RF he posat un connector BNC. A la sortida vaig soldar un tros de cable coaxial prim. Tots els cables els he fixat a la PCB amb cola calenta.

Pas 6: proves i conclusions

He connectat els dos generadors de senyal (vegeu la imatge de la meva configuració). Per observar el senyal he utilitzat un oscil·loscopi de fabricació pròpia basat en el kit Jyetech DSO068. És una bonica joguina: també conté un generador de senyal al seu interior. (Aquesta redundància: tinc 3 generadors de senyal a l'escriptori!) També podria fer servir això, que he descrit en aquest instructiu, però no el tenia a casa en aquest moment.

El generador MAX038 que he utilitzat per a la freqüència de RF (el modulat): podria canviar fins a 20 MHz. El XR2206 el vaig utilitzar amb sortida sinusoïdal de baixa freqüència fixa. Només he canviat l’amplitud, cosa que en conseqüència va canviar la profunditat de la modulació.

Una captura de la pantalla de l’oscil·loscopi mostra una imatge del senyal AM observat a la sortida del modulador.

Com a conclusió: aquest modulador es pot utilitzar per afinar diferents etapes AM. No és completament lineal, però per ajustar circuits ressonants no és tan important. El modulador AM es pot utilitzar també per a circuits FM d'alguna manera diferent. Només s’aplica la freqüència de RF del generador MAX038. L’entrada de baixa freqüència es deixa flotant. En aquest mode, el modulador funciona com a amplificador lineal de RF.

El truc és aplicar el senyal de baixa freqüència a l’entrada FM del generador MAX038. (entrada FADC del xip MAX038). D'aquesta manera, el generador produeix senyal FM i només és amplificat pel modulador AM. Per descomptat, en aquesta configuració, si no cal cap amplificació, es pot ometre el modulador AM.

Gràcies per la vostra atenció.