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

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:08

Prije nekoliko mjeseci sam kupio ovaj komplet radio prijemnika DIY AM od Banggooda. Sastavio sam ga. (Kako to učiniti namjeravao sam opisati u zasebnoj Instructable) Čak i bez ikakvog podešavanja bilo je moguće uhvatiti neke radio stanice, ali pokušao sam postići najbolje performanse podešavanjem rezonantnih kola. Radio je bolje svirao i primao je više stanica, 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 odgovarajući način. Na Internetu možete pronaći mnogo kola takvih generatora. Većina njih sadrži neke unutarnje oscilatore s ugrađenim različitim brojem zamenljivih zavojnica ili kondenzatora, RF (radiofrekvencijske) miksere i druga različita radio kola. Odlučio sam krenuti na jednostavniji način - koristiti jednostavan AM modulator i kao ulaz primijeniti signale generirane od dva vanjska generatora signala, koja su mi bila na raspolaganju. Prvi je baziran 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 zasnovan 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. On je davao AM modulirajući signal.

Korak 1: Princip rada

Opet …- Na Internetu možete pronaći mnogo kola AM modulatora, ali htio sam upotrijebiti neki novi pristup- moja ideja je bila da se na neki način modulira dobitak jednostupanjskog RF pojačala. Kao osnovni krug uzeo sam jednostupanjsko pojačalo sa zajedničkim emiterima s degeneracijom emitera. Sheme pojačala su prikazane na slici. Njegov dobitak može se predstaviti u obliku:

A = -R1/R0

- znak “-” stavlja se kako bi pokazao inverziju polariteta signala, ali u našem slučaju to nije važno. Da bih promijenio pojačanje pojačala i tako izazvao 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 koja se samostalno izrađuje

Za spajanje oba uređaja u jednom dijelu, Koristio sam termoskupljajuću cijev crne boje za izolaciju fotoosjetljivog otpornika od ambijentalnog svjetla. Nadalje, otkrio sam da čak ni jedan sloj plastične cijevi nije u potpunosti dovoljan da zaustavi svjetlo, pa sam spoj spojio u drugu. Pomoću višemetara izmjerio sam otpor LDR-a u mraku. Nakon toga sam uzeo potenciometar od 47KOhm u seriji sa 1KOhm otpornikom, spojio ga serijski sa LED i napajao 5V napajanje na ovo kolo. 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 ukupan dobitak AM modulatora ~ 1.5. Odabrao sam kolektorski otpornik (R1) 5,1KOhm. Tada bih trebao 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 je postao 2,88KOhm. Sada su se trebale definirati vrijednosti druga dva otpornika R2 i R3. Koriste se za pravilno prilagođavanje pojačala. Da biste mogli postaviti ispravno biasiranje, prvo morate znati Beta (trenutni dobitak) tranzistora Q1. Izmjerio sam 118. Koristio sam NPN BJT uređaj male snage, silikona male snage.

Sljedeći korak je odabir kolektorske struje. Odlučio sam da bude 0,5 mA. Ovo definira istosmjerni izlazni napon pojačala da bude blizu srednje vrijednosti napona napajanja, dopuštajući mu maksimalni izlazni zamah. Napon napona na čvoru kolektora izračunava se po formuli:

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 zbir obje struje: Ie = 0,504 mA

Potencijal na čvoru emitera izračunava se kao: Ve = Ie*R0 = 0.504mA*2.88KOhm = 1.45V

Za Vce ostaje ~ 1V.

Potencijal u bazi izračunava se kao Vb = Vr0+Vbe = 1.45V+0.7V = 2.15V (ovdje stavljam Vbe = 0.7V - standard za Si BJT. Za Ge je 0.6)

Da bi pojačalo bilo pravilno, 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 sa otpornicima, a uzeo sam R3 = 33Kohm, R2 = 27KOhm - njihov omjer je isti kao i izračunati.

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

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

Korak 4: Vrijeme lemljenja

Kao PCB sam upotrijebio komad perfoarda.

U početku sam lemio krug napajanja na osnovu regulatora napona 7805.

NA ulazu sam stavio kondenzator od 47uF - svaka veća vrijednost bi mogla funkcionirati, na izlazu sam stavio kondenzator (isti kondenzator kao na ulazu+100nF keramički). Nakon toga sam lemio vlastito proizvedeni optički sprežnik i prednapon za LED diodu. Isporučio sam ploču i ponovo sam izmjerio otpor LDR -a.

Može se vidjeti na slici - 2,88KOhm.

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 baš definiranim Vbe tranzistora (uzeto 700 umjesto 670mV), greškom u Beta mjerenju (mjereno 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 kabla. Sve kablove sam učvrstio 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. To je lijepa 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 promijeniti do 20 MHz. XR2206 sam koristio sa fiksnim sinusnim izlazom niske frekvencije. Promijenio sam samo amplitudu, što je rezultiralo promjenom dubine modulacije.

Snimanje ekrana osciloskopa prikazuje sliku AM signala uočenu na izlazu modulatora.

Kao zaključak - ovaj modulator se može koristiti za podešavanje različitih AM faza. Nije potpuno linearno, ali za podešavanje rezonantnih kola to nije toliko važno. AM modulator se može koristiti i za FM kola na neki drugačiji način. Primjenjuje se samo RF frekvencija iz MAX038 generatora. Ulaz niske frekvencije ostaje lebdeći. 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.