AM modulátor - optický prístup: 6 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:01

Pred niekoľkými mesiacmi som si kúpil túto súpravu rádioprijímača DIY AM od Banggood. Zostavil som to. (Ako to urobiť, chcel som popísať v samostatnom návode) Aj bez akéhokoľvek ladenia bolo možné zachytiť niektoré rozhlasové stanice, ale pokúsil som sa dosiahnuť jeho najlepší výkon úpravou rezonančných obvodov. Rádio hralo lepšie a prijímalo viac staníc, ale frekvencie prijímacích staníc zobrazené variabilným kondenzátorovým kolieskom nezodpovedali ich skutočnej hodnote. Zistil som, že aj prijímač funguje, nie je orezaný so správnym nastavením. Možno má namiesto štandardných 455 KHz inú strednú frekvenciu. Rozhodol som sa vytvoriť jednoduchý generátor frekvencie AM, ktorý správnym spôsobom orezá všetky rezonančné obvody. Na internete nájdete veľa obvodov takýchto generátorov. Väčšina z nich obsahuje niektoré interné oscilátory so zabudovaným rôznym počtom prepínateľných cievok alebo kondenzátorov, RF (rádiofrekvenčné) mixéry a ďalšie rôzne rádiové obvody. Rozhodol som sa ísť jednoduchším spôsobom - použiť jednoduchý AM modulátor a ako vstup použiť signály generované dvoma externými generátormi signálu, ktoré som mal k dispozícii. Prvá je založená na čipe MAX038. Napísal som o tom tento návod. Chcel som to použiť ako zdroj frekvencie RF. Druhým generátorom použitým v tomto projekte je tiež súprava pre domácich majstrov založená na čipe XR2206. Je veľmi ľahké spájkovať a funguje dobre. Ďalšou príjemnou alternatívou by mohlo byť toto. Použil som to ako nízkofrekvenčný generátor. Poskytoval modulačný signál AM.

Krok 1: Princíp práce

Opäť …- Na internete nájdete veľa obvodov modulátorov AM, ale chcel som použiť nejaký nový prístup- mojou myšlienkou bolo nejako modulovať zisk jednostupňového RF zosilňovača. Ako základný obvod som použil jednostupňový zosilňovač so spoločným žiaričom s degeneráciou emitorov. Schéma zosilňovača je zobrazená na obrázku. Jeho zisk môže byť prezentovaný vo forme:

A = -R1/R0

- znak „-“je uvedený na zobrazenie inverzie polarity signálu, ale v našom prípade na tom nezáleží. Aby som zmenil zosilnenie zosilňovača a tým vyvolal amplitúdovú moduláciu, rozhodol som sa modulovať hodnotu rezistora v emitorovom reťazci R0. Zníženie jeho hodnoty zvýši zisk a naopak. Aby som mohol modulovať jeho hodnotu, rozhodol som sa použiť LDR (svetlo závislý odpor) kombinovaný s bielou LED diódou.

Krok 2: Vlastný vyrobený Iptocoupler

Ak chcete spojiť obe zariadenia v jednu časť, Na izoláciu fotocitlivého odporu od okolitého svetla som použil tepelne zmrštiteľnú trubicu čiernej farby. Ďalej som zistil, že ani jedna vrstva plastovej trubice nestačí na zastavenie svetla, a vložil som spojenie do druhej. Multimetrom som zmeral odpor LDR voči tme. Potom som vzal potenciometer 47 KOhm do série s odporom 1 KOhm, zapojil som ho do série s LED a do tohto obvodu zapojil 5V napájanie. Otáčaním potenciometra som ovládal odpor LDR. Zmenilo sa to z 4,1 kohmu na 300 ohmov.

Krok 3: Výpočet hodnôt zariadenia zosilňovača RF a konečného obvodu

Chcel som mať celkový zisk modulátora AM ~ 1,5. Vybral som kolektorový odpor (R1) 5,1 KOhm. Potom by som musel mať ~ 3 KOhm pre R0. Otáčal som potenciometrom, kým som nezmeral túto hodnotu LDR, rozložil som obvod a zmeral hodnotu sériovo zapojeného potenciometra a odporu - bolo to okolo 35 KOhm. Rozhodol som sa použiť štandardné zariadenie s odporom 33KOhm. Pri tejto hodnote sa odpor LDR stal 2,88 KOhm. Teraz museli byť definované hodnoty ďalších dvoch rezistorov R2 a R3. Používajú sa na správne predpätie zosilňovača. Aby bolo možné správne nastaviť predpätie, musí byť známa Beta (prúdový zisk) tranzistora Q1. Nameral som 118. Použil som bežne používané nízkonapäťové silikónové zariadenie NPN BJT.

Ďalším krokom bol výber kolektorového prúdu. Rozhodol som sa, že bude 0,5mA. To definuje výstupné napätie DC zosilňovača tak, aby sa blížilo k strednej hodnote napájacieho napätia, čo mu umožňuje maximálny výstupný výkyv. Napäťový potenciál v kolektorovom uzle sa vypočíta podľa vzorca:

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

Pri Beta = 118 je základný prúd Ib = Ic/Beta = 0,5 mA/118 = 4,24uA (kde Ic je kolektorový prúd)

Prúd vysielača je súčtom oboch prúdov: Ie = 0,504mA

Potenciál v uzle emitora sa vypočíta ako: Ve = Ie*R0 = 0,504mA*2,88KOhm = 1,45V

Pre Vce zostáva ~ 1V.

Potenciál na báze sa vypočíta ako Vb = Vr0+Vbe = 1,45V+0,7V = 2,15V (tu som dal Vbe = 0,7V - štandard pre Si BJT. Pre Ge je to 0,6)

Aby bolo predpätie zosilňovača správne, prúd pretekajúci deličom rezistora musí byť niekoľkokrát vyšší ako prúd základne. Vyberám 10 -krát. ….

Týmto spôsobom Ir2 = 9* Ib = 9* 4,24uA = 38,2uA

R2 = Vb/Ir2 ~ 56 KOhm

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

V peňaženke myresistors som tieto hodnoty nemal a vzal som R3 = 33Kohm, R2 = 27KOhm - ich pomer je rovnaký ako vypočítaný.

Nakoniec som pridal zdrojový sledovač naložený odporom 1KOhm. Používa sa na zníženie výstupného odporu modulátora AM a na izoláciu tranzistora zosilňovača od záťaže.

Celý obvod s pridaným sledovačom emitorov je zobrazený na obrázku vyššie.

Krok 4: Čas spájkovania

Ako PCB som použil kus perfoboardu.

Najprv som spájkoval napájací obvod na základe regulátora napätia 7805.

Na vstup som dal kondenzátor 47uF - každá vyššia hodnota mohla fungovať, na výstup som dal kondenzátorovú banku (rovnaký kondenzátor ako na vstupe+100nF keramický). Potom som spájkoval vlastnoručne vyrobený optočlen a predpätý odpor pre LED. Dodal som dosku a znova som zmeral odpor LDR.

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

Krok 5: Spájkovanie pokračuje

Potom som spájkoval všetky ostatné časti modulátora AM. Tu môžete vidieť namerané hodnoty DC v uzle kolektora.

Malý rozdiel porovnávajúci vypočítanú hodnotu je spôsobený nepresne definovaným Vbe tranzistora (odobratým 700 namiesto nameraného 670 mV), chybou pri meraní Beta (merané kolektorovým prúdom 100uA, ale použitým pri 0,5 mA - BJT Beta nejakým spôsobom závisí na prúde prechádzajúcom zariadením; chyby odporu šíria hodnoty odporu … atď.

Pre vstup RF som vložil konektor BNC. Na výstup som spájkoval kúsok tenkého koaxiálneho kábla. Všetky káble som pripevnil k DPS horúcim lepidlom.

Krok 6: Testovanie a závery

Pripojil som oba generátory signálu (pozri obrázok môjho nastavenia). Na sledovanie signálu som použil osciloskop vlastnej výroby založený na súprave Jyetech DSO068. Je to pekná hračka - obsahuje vo vnútri aj generátor signálu. (Takáto redundancia - mám na stole 3 generátory signálu!) Mohol by som použiť aj toto, ktoré som popísal v tomto návode, ale v tejto chvíli som to nemal doma.

Generátor MAX038, ktorý som použil pre RF frekvenciu (modulovaný) - som mohol zmeniť až na 20 MHz. Použil som XR2206 s pevným nízkofrekvenčným sínusovým výstupom. Zmenil som iba amplitúdu, čo vo výsledku zmenilo hĺbku modulácie.

Zachytenie obrazovky osciloskopu ukazuje obraz signálu AM pozorovaného na výstupe modulátora.

Na záver - tento modulátor je možné použiť na ladenie rôznych stupňov AM. Nie je úplne lineárny, ale pre úpravu rezonančných obvodov to nie je také dôležité. Modulátor AM je možné použiť aj pre obvody FM iným spôsobom. Aplikuje sa iba RF frekvencia z generátora MAX038. Nízkofrekvenčný vstup zostáva plávajúci. V tomto režime modulátor funguje ako lineárny RF zosilňovač.

Ide o to, použiť nízkofrekvenčný signál na vstupný FM generátor MAX038. (vstup FADC čipu MAX038). Generátor týmto spôsobom vytvára signál FM a je zosilnený iba modulátorom AM. V tejto konfigurácii samozrejme, ak nie je potrebné žiadne zosilnenie, AM modulátor môže byť vynechaný.

Ďakujem za tvoju pozornosť.