AM modulátor - optický přístup: 6 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:24

Před měsíci jsem si koupil tuto sadu rádiových přijímačů DIY AM od Banggood. Sestavil jsem to. (Jak to udělat, chtěl jsem popsat v samostatném Instructable) I bez jakéhokoli ladění bylo možné zachytit některé rozhlasové stanice, ale snažil jsem se dosáhnout jeho nejlepšího výkonu úpravou rezonančních obvodů. Rádio hrálo lépe a přijímalo více stanic, ale frekvence přijímacích stanic zobrazené proměnným kondenzátorovým kolem neodpovídaly jejich skutečné hodnotě. Zjistil jsem, že i přijímač funguje, není ořezán správným nastavením. Možná má místo standardních 455 KHz jinou střední frekvenci. Rozhodl jsem se vytvořit jednoduchý frekvenční generátor AM, který správným způsobem ořezá všechny rezonanční obvody. Na internetu najdete spoustu obvodů takových generátorů. Většina z nich obsahuje některé interní oscilátory s vestavěným různým počtem přepínatelných cívek nebo kondenzátorů, směšovače RF (rádiové frekvence) a další různé rádiové obvody. Rozhodl jsem se jít jednodušším způsobem - použít jednoduchý modulátor AM a jako vstup použít signály generované dvěma externími generátory signálu, které jsem měl k dispozici. První z nich je založen na čipu MAX038. Napsal jsem o tom tento návod. Chtěl jsem to použít jako zdroj RF frekvence. Druhým generátorem použitým v tomto projektu je také sada pro kutily založená na čipu XR2206. Je velmi snadné pájet a funguje dobře. Další pěknou alternativou by mohlo být toto. Použil jsem to jako nízkofrekvenční generátor. Poskytovalo to modulační signál AM.

Krok 1: Princip práce

Znovu …- Na internetu najdete spoustu obvodů AM modulátorů, ale chtěl jsem použít nějaký nový přístup- moje myšlenka byla nějakým způsobem modulovat zisk jednostupňového RF zesilovače. Jako základní obvod jsem použil jednostupňový zesilovač se společným emitorem s degenerací emitoru. Schéma zesilovače je znázorněno na obrázku. Jeho zisk může být prezentován ve formě:

A = -R1/R0

- značka „-“je uvedena tak, aby ukazovala inverzi polarity signálu, ale v našem případě na tom nezáleží. Pro změnu zesílení zesilovače a tím vyvolání amplitudové modulace jsem se rozhodl modulovat hodnotu rezistoru v emitorovém řetězci R0. Snížením této hodnoty zvýšíte zisk a naopak. Abych mohl modulovat jeho hodnotu, rozhodl jsem se použít LDR (odpor závislý na světle), kombinovaný s bílou LED.

Krok 2: Vlastní Made Iptocoupler

Chcete -li spojit obě zařízení v jednu část, K izolaci fotocitlivého rezistoru od okolního světla jsem použil tepelně smrštitelnou trubičkovou černou barvu. Dále jsem zjistil, že ani jedna vrstva plastové trubice nestačí úplně k zastavení světla, a vložil jsem spoj do druhé. Pomocí multimetru jsem změřil odpor LDR proti tmě. Poté jsem vzal potenciometr 47 KOhm do série s odporem 1 KOhm, zapojil jej do série s LED a do tohoto obvodu použil napájení 5 V. Otáčením potenciometru jsem ovládal odpor LDR. Mění se z 4,1 KOhm na 300 Ohmů.

Krok 3: Výpočet hodnot zařízení RF zesilovače a konečného obvodu

Chtěl jsem mít celkový zisk AM modulátoru ~ 1,5. Vybral jsem kolektorový odpor (R1) 5,1 KOhm. Pak bych potřeboval ~ 3KOhm pro R0. Otáčel jsem potenciometrem, dokud jsem nezměřil tuto hodnotu LDR, rozložil jsem obvod a změřil hodnotu sériově připojeného potenciometru a odporu - bylo to kolem 35 KOhm. Rozhodl jsem se použít standardní hodnotu odporu 33KOhm. Při této hodnotě se odpor LDR stal 2,88 KOhm. Nyní musely být definovány hodnoty dalších dvou rezistorů R2 a R3. Používají se pro správné předpětí zesilovače. Aby bylo možné správně nastavit předpětí, musí být nejprve známa Beta (proudový zisk) tranzistoru Q1. Naměřil jsem 118. Použil jsem běžný nízkonapěťový křemíkový NPN BJT přístroj.

V dalším kroku jsem zvolil kolektorový proud. Rozhodl jsem se, že bude 0,5 mA. To definuje stejnosměrné výstupní napětí zesilovače tak, aby se blížilo střední hodnotě napájecího napětí, což mu umožňuje maximální výstupní švih. Napěťový potenciál v uzlu kolektoru se vypočítá podle vzorce:

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

Při Beta = 118 je základní proud Ib = Ic/Beta = 0,5mA/118 = 4,24uA (kde Ic je kolektorový proud)

Proud emitoru je součtem obou proudů: Ie = 0,504mA

Potenciál v uzlu emitoru se vypočítá jako: Ve = Ie*R0 = 0,504mA*2,88KOhm = 1,45V

Pro Vce zůstává ~ 1V.

Potenciál na bázi se vypočítá jako Vb = Vr0+Vbe = 1,45V+0,7V = 2,15V (zde jsem dal Vbe = 0,7V - standard pro Si BJT. Pro Ge je to 0,6)

Pro správné předpětí zesilovače musí být proud protékající děličem odporu několikrát vyšší než základní proud. Vybírám 10krát. ….

Tímto způsobem Ir2 = 9* Ib = 9* 4,24uA = 38,2uA

R2 = Vb/Ir2 ~ 56 KOhm

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

V peněžence myresistors jsem tyto hodnoty neměl a vzal jsem R3 = 33Kohm, R2 = 27KOhm - jejich poměr je stejný jako vypočtený.

Nakonec jsem přidal zdrojový sledovač nabitý odporem 1KOhm. Používá se ke snížení výstupního odporu modulátoru AM a k izolaci tranzistoru zesilovače od zátěže.

Celý obvod s přidaným sledovačem emitorů je uveden na obrázku výše.

Krok 4: Doba pájení

Jako PCB jsem použil kousek perfoboardu.

Nejprve jsem připájel napájecí obvod na základě regulátoru napětí 7805.

Na vstup jsem dal kondenzátor 47uF - každá vyšší hodnota by mohla fungovat, na výstup jsem dal kondenzátorovou banku (stejný kondenzátor jako na vstupu+100nF keramický). Poté jsem připájel vlastní optočlen a předpínací rezistor pro LED. Dodal jsem desku a znovu jsem změřil odpor LDR.

Je to vidět na obrázku - je to 2,88 KOhm.

Krok 5: Pájení pokračuje

Poté jsem pájel všechny ostatní části AM modulátoru. Zde můžete vidět naměřené hodnoty DC na uzlu kolektoru.

Malý rozdíl porovnávající vypočítanou hodnotu je způsoben ne přesně definovaným Vbe tranzistoru (odebráno 700 místo naměřeno 670 mV), chyba v měření Beta (měřeno kolektorovým proudem 100uA, ale použito při 0,5 mA - BJT Beta nějakým způsobem závisí na proudu procházejícím zařízením.; hodnoty odporu šíří chyby … atd.

Pro vstup RF jsem vložil konektor BNC. Na výstup jsem připájel kousek tenkého koaxiálního kabelu. Všechny kabely jsem fixoval na DPS horkým lepidlem.

Krok 6: Testování a závěry

Připojil jsem oba generátory signálu (viz obrázek mého nastavení). K pozorování signálu jsem použil vlastní osciloskop založený na stavebnici Jyetech DSO068. Je to pěkná hračka - obsahuje uvnitř také generátor signálu. (Taková redundance - mám na stole 3 generátory signálu!) Mohl bych použít také toto, které jsem popsal v tomto návodu, ale v tuto chvíli jsem to doma neměl.

Generátor MAX038, který jsem použil pro vysokofrekvenční frekvenci (modulovaný) - jsem mohl změnit až na 20 MHz. XR2206, který jsem použil, má pevný nízkofrekvenční sinusový výstup. Změnil jsem pouze amplitudu, což ve výsledku změnilo hloubku modulace.

Zachycení obrazovky osciloskopu ukazuje obraz signálu AM pozorovaného na výstupu modulátoru.

Na závěr - tento modulátor lze použít k ladění různých AM stupňů. Není plně lineární, ale pro nastavení rezonančních obvodů to není tak důležité. Modulátor AM lze použít také pro obvody FM jiným způsobem. Je aplikována pouze RF frekvence z generátoru MAX038. Nízkofrekvenční vstup je ponechán plovoucí. V tomto režimu modulátor funguje jako lineární RF zesilovač.

Jde o to použít nízkofrekvenční signál na vstupní FM generátoru MAX038. (vstup FADC čipu MAX038). Tímto způsobem generátor produkuje FM signál a je pouze zesílen modulátorem AM. Samozřejmě v této konfiguraci, pokud není potřeba žádné zesílení, lze AM modulátor vynechat.

Děkuji za pozornost.