AM modulator - optički pristup: 6 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:37

Prije nekoliko mjeseci kupio sam ovaj komplet radio prijemnika DIY AM od Banggooda. Sastavio sam ga. (Kako to učiniti namjeravao sam opisati u zasebnoj Instructable) Čak i bez ikakvog ugađanja bilo je moguće uhvatiti neke radio postaje, ali pokušao sam postići najbolje performanse podešavanjem rezonantnih krugova. Radio je bolje svirao i primao je više postaja, ali frekvencije prijemnih stanica prikazane promjenjivim kondenzatorskim kotačem nisu odgovarale njihovoj stvarnoj vrijednosti. Otkrio sam da čak i prijemnik radi, nije podrezan ispravnim postavkama. Moguće je da ima drugačiju srednju frekvenciju umjesto standardnih 455 KHz. Odlučio sam napraviti jednostavan generator frekvencije AM za podrezivanje svih rezonantnih krugova na pravilan način. Na Internetu možete pronaći mnogo sklopova takvih generatora. Većina njih sadrži neke unutarnje oscilatore s ugrađenim različitim brojem sklopljivih zavojnica ili kondenzatora, RF (radiofrekvencijske) miksere i druge različite radijske sklopove. Odlučio sam otići na jednostavniji način - upotrijebiti jednostavan AM modulator i kao ulaz primijeniti signale generirane s dva vanjska generatora signala, koja su mi bila dostupna. Prvi se temelji na čipu MAX038. Napisao sam ovo uputstvo o tome. Htio sam ovo koristiti kao izvor frekvencije RF. Drugi generator koji se koristi u ovom projektu je također DIY komplet baziran na čipu XR2206. Vrlo se lako lemi i dobro radi. Još jedna lijepa alternativa mogla bi biti ova. Koristio sam ga kao generator niske frekvencije. Pružao je AM modulirajući signal.

Korak 1: Načelo rada

Opet …- Na internetu možete pronaći mnogo sklopova AM modulatora, ali htio sam upotrijebiti neki novi pristup- moja ideja je bila nekako modulirati dobitak jednostupanjskog RF pojačala. Kao osnovni krug uzeo sam jednostupanjsko pojačalo s zajedničkim emitera s degeneracijom emitera. Sheme pojačala prikazane su na slici. Njegov dobitak može se prikazati u obliku:

A = -R1/R0

- znak “-” stavlja se kako bi pokazao inverziju polariteta signala, ali u našem slučaju to nije važno. Kako bih promijenio pojačanje pojačala i tako pozvao amplitudnu modulaciju, odlučio sam modulirati vrijednost otpornika u lancu emitera R0. Smanjenjem njegove vrijednosti povećat će se dobitak i obrnuto. Da bih mogao modulirati njegovu vrijednost, odlučio sam koristiti LDR (otpornik ovisan o svjetlu), u kombinaciji s bijelom LED.

Korak 2: Ipo spojnica izrađena vlastitim rukama

Za spajanje oba uređaja u jednom dijelu, Koristio sam termoskupljajuću cijev crne boje za izolaciju fotoosjetljivog otpornika od vanjskog svjetla. Nadalje, otkrio sam da ni jedan sloj plastične cijevi nije u potpunosti dovoljan da zaustavi svjetlost, pa sam spoj spojio u drugu. Pomoću višemetara izmjerio sam otpor LDR-a u mraku. Nakon toga sam uzeo potenciometar od 47KOhm u seriji s 1KOhm otpornikom, spojio ga serijski sa LED diodom i na ovo kolo primijenio napajanje od 5V. Okretanjem potenciometra kontrolirao sam otpor LDR -a. Mijenjao se sa 4.1KOhm na 300Ohm.

Korak 3: Proračun vrijednosti uređaja RF pojačala i konačnog kruga

Htio sam imati ukupnu dobit AM modulatora ~ 1.5. Odabrao sam kolektorski otpornik (R1) 5,1KOhm. Zatim, trebao bih imati ~ 3KOhm za R0. Okretao sam potenciometar dok nisam izmjerio ovu vrijednost LDR -a, rastavio krug i izmjerio vrijednost serijski spojenog potenciometra i otpornika - bila je oko 35 KOhm. Odlučio sam koristiti uređaj otpornosti na otpornik od 33KOhm. Pri ovoj vrijednosti otpor LDR -a postao je 2,88KOhm. Sada su se trebale definirati vrijednosti druga dva otpornika R2 i R3. Koriste se za pravilno odstupanje pojačala. Da biste mogli postaviti ispravno biasing, prvo morate znati Beta (trenutni dobitak) tranzistora Q1. Izmjerio sam 118. Koristio sam silikonski NPN BJT uređaj male snage.

Sljedeći korak za odabir kolektorske struje. Odlučio sam da bude 0,5 mA. Time se definira da je istosmjerni izlazni napon pojačala blizu srednje vrijednosti opskrbnog napona, što mu omogućuje maksimalni izlazni zamah. Potencijal napona na čvoru kolektora izračunava se formulom:

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

S Beta = 118 osnovna struja je Ib = Ic/Beta = 0,5 mA/118 = 4,24 uA (gdje je Ic kolektorska struja)

Struja emitera je zbroj obje struje: Ie = 0,504 mA

Potencijal na čvoru emitera izračunava se kao: Ve = Ie*R0 = 0,504 mA*2,88KOhm = 1,45 V

Za Vce ostaje ~ 1V.

Potencijal u bazi izračunava se kao Vb = Vr0+Vbe = 1,45 V+0,7 V = 2,15 V (ovdje stavljam Vbe = 0,7 V - standard za Si BJT. Za Ge je 0,6)

Da bi se pojačalo pravilno preusmjerilo, struja koja teče kroz razdjelnik otpornika mora biti puta veća od osnovne struje. Biram 10 puta. ….

Na ovaj način Ir2 = 9* Ib = 9* 4,24uA = 38,2uA

R2 = Vb/Ir2 ~ 56 KOhm

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

Nisam imao ove vrijednosti u novčaniku s otpornicima, a uzeo sam R3 = 33Kohm, R2 = 27KOhm - njihov omjer je isti kao i izračunati.

Na kraju sam dodao izvornog sljedbenika napunjenog otpornikom od 1KOhm. Koristi se za smanjenje izlaznog otpora AM modulatora i za izolaciju tranzistora pojačala od opterećenja.

Cijeli krug s dodatnim sljedbenikom emitera prikazan je na gornjoj slici.

Korak 4: Vrijeme lemljenja

Kao PCB sam upotrijebio komad perfoarda.

Isprva sam lemio krug napajanja na temelju regulatora napona 7805.

NA ulazu sam stavio kondenzator od 47uF - svaka veća vrijednost bi mogla raditi, na izlazu sam stavio kondenzatorsku banku (isti kondenzator kao na ulazu+100nF keramički). Nakon toga sam lemio optički sprežnik koji sam napravio i otpornik za prednapon za LED. Isporučio sam ploču i ponovno sam izmjerio otpor LDR -a.

Na slici se može vidjeti - 2,88KOhm je.

Korak 5: Lemljenje se nastavlja

Nakon toga sam lemio sve ostale dijelove AM modulatora. Ovdje možete vidjeti izmjerene DC vrijednosti na čvoru kolektora.

Mala razlika u usporedbi izračunate vrijednosti uzrokovana je ne točno definiranim Vbe tranzistora (uzeto 700 umjesto 670mV), pogreškom u Beta mjerenju (izmjereno strujom kolektora 100uA, ali korišteno na 0,5mA - BJT Beta na neki način ovisi na struju koja prolazi kroz uređaj; vrijednosti otpornika šire greške … itd.

Za RF ulaz sam stavio BNC konektor. Na izlazu sam lemio komad tankog koaksijalnog kabela. Sve kabele pričvrstila sam na PCB vrućim ljepilom.

Korak 6: Testiranje i zaključci

Priključio sam oba generatora signala (pogledajte sliku moje postavke). Za promatranje signala upotrijebio sam osciloskop koji je sam napravio na temelju Jyetech kompleta DSO068. Lijepa je igračka - sadrži i generator signala unutra. (Takva redundantnost - na stolu imam 3 generatora signala!) Mogao bih koristiti i ovo, što sam opisao u ovom uputstvu, ali ga u ovom trenutku nisam imao kod kuće.

MAX038 generator koji sam koristio za RF frekvenciju (modulirani) - mogao sam mijenjati do 20 MHz. XR2206 koji sam koristio s fiksnim sinusnim izlazom niske frekvencije. Promijenio sam samo amplitudu, što je rezultiralo promjenom dubine modulacije.

Snimanje zaslona osciloskopa prikazuje sliku AM signala promatranu na izlazu modulatora.

Kao zaključak - ovaj modulator se može koristiti za ugađanje različitih AM faza. Nije potpuno linearno, ali za podešavanje rezonantnih krugova to nije toliko važno. AM modulator se može koristiti i za FM sklopove na neki drugačiji način. Primjenjuje se samo RF frekvencija iz MAX038 generatora. Ulaz niske frekvencije ostaje plutajući. U ovom načinu rada modulator radi kao linearno RF pojačalo.

Trik je u tome da se signal niske frekvencije primijeni na ulaz FM generatora MAX038. (ulaz FADC čipa MAX038). Na ovaj način generator proizvodi FM signal, a pojačava ga samo AM modulator. Naravno, u ovoj konfiguraciji, ako nije potrebno pojačanje, AM modulator se može izostaviti.

Hvala vam na pažnji.