AM-modulator - optische benadering - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:19

Maanden geleden kocht ik deze DIY AM-radio-ontvangerset van Banggood. Ik heb het in elkaar gezet. (Hoe dit te doen was ik van plan te beschrijven in afzonderlijke Instructable) Zelfs zonder enige afstemming was het mogelijk om enkele radiostations te vangen, maar ik probeerde de beste prestaties te bereiken door de resonantiecircuits aan te passen. De radio speelde beter en ontving meer stations, maar de frequenties van de ontvangende stations die door het variabele condensatorwiel werden weergegeven, kwamen niet overeen met hun werkelijke waarde. Ik heb geconstateerd dat zelfs de receiver werkt, deze is niet bijgesneden met de juiste instellingen. Mogelijk heeft het een andere middenfrequentie in plaats van de standaard 455 KHz. Ik besloot een eenvoudige AM-frequentiegenerator te maken om alle resonantiecircuits op de juiste manier te trimmen. Je kunt veel circuits van dergelijke generatoren op internet vinden. De meeste bevatten enkele interne oscillatoren met ingebouwd verschillend aantal schakelbare spoelen of condensatoren, RF (radiofrequentie) mixers en andere verschillende radiocircuits. Ik besloot om het op een eenvoudigere manier te doen - om een eenvoudige AM-modulator te gebruiken en als invoer om de signalen toe te passen die werden gegenereerd door twee externe signaalgeneratoren, die ik beschikbaar had. De eerste is gebaseerd op de MAX038-chip. Ik heb dit instructable erover geschreven. Ik wilde dit gebruiken als RF-frequentiebron. De tweede generator die in dit project wordt gebruikt, is ook een bouwpakket op basis van de XR2206-chip. Het is heel gemakkelijk te solderen en werkt prima. Een ander leuk alternatief zou dit kunnen zijn. Ik gebruikte het als laagfrequente generator. Het leverde het AM-modulerende signaal.

Stap 1: Werkprincipe

Nogmaals…- Op internet kun je veel circuits van AM-modulatoren vinden, maar ik wilde een nieuwe benadering gebruiken - mijn idee was om op de een of andere manier de versterking van een eentraps RF-versterker te moduleren. Als basiscircuit heb ik een eentraps common-emitter-versterker met emitterdegeneratie genomen. Het schema van de versterker staat op de foto. De winst kan worden weergegeven in de vorm:

EEN=-R1/R0

- het teken "-" wordt geplaatst om de inversie van de signaalpolariteit aan te geven, maar in ons geval maakt het niet uit. Om de versterking van de versterker te veranderen en zo amplitudemodulatie op te roepen, besloot ik de waarde van de weerstand in de emitterketen R0 te moduleren. Het verlagen van de waarde zal de winst verhogen en vice versa. Om de waarde te kunnen moduleren, besloot ik om LDR (lichtafhankelijke weerstand) te gebruiken, gecombineerd met een witte LED.

Stap 2: Zelfgemaakte Iptocoupler

Om beide apparaten in één onderdeel samen te voegen, Ik gebruikte een thermisch krimpbare buis zwarte kleur om de lichtgevoelige weerstand te isoleren van het omgevingslicht. Verder heb ik ontdekt dat zelfs één laag plastic buis niet voldoende is om het licht volledig tegen te houden, en ik heb de verbinding in een tweede gestoken. Met behulp van een multimeter heb ik de donkerweerstand van de LDR gemeten. Daarna nam ik een potentiometer van 47KOhm in serie met 1KOhm weerstand, verbond deze in serie met de LED en zette 5V voeding op dit circuit. Door aan de potmeter te draaien regelde ik de weerstand van de LDR. Het veranderde van 4.1KOhm naar 300Ohm.

Stap 3: Berekening van de apparaatwaarden van de RF-versterker en het eindcircuit

Ik wilde totale winst van de AM-modulator ~ 1.5 hebben. Ik heb gekozen voor een collectorweerstand (R1) 5.1KOhm. Dan zou ik ~3KOhm nodig hebben voor R0. Ik heb de potentiometer gedraaid totdat ik deze waarde van de LDR heb gemeten, ik heb het circuit gedemonteerd en de waarde van de serieel aangesloten potentiometer en weerstand gemeten - het was ongeveer 35 KOhm. Ik besloot om 33KOhm standaard weerstandswaarde-apparaat te gebruiken. Bij deze waarde werd de LDR-weerstand 2,88 KOhm. Nu moesten de waarden van de andere twee weerstanden R2 en R3 worden gedefinieerd. Ze worden gebruikt voor een goede voorspanning van de versterker. Om de biasing correct in te kunnen stellen, moet eerst de Beta (stroomversterking) van de transistor Q1 bekend zijn. Ik heb gemeten dat het 118 is. Ik heb een laagvermogen silicium NPN BJT-apparaat voor algemeen gebruik gebruikt.

De volgende stap I om de collectorstroom te kiezen. Ik heb ervoor gekozen om 0,5mA te zijn. Dit definieert dat de DC-uitgangsspanning van de versterker dicht bij de middelste waarde van de voedingsspanning ligt, waardoor deze de maximale uitgangszwaai heeft. Het spanningspotentiaal op het collectorknooppunt wordt berekend met de formule:

Vc=Vdd-(Ic*R1)=5V-(0.5mA*5.1K)=2.45V.

Met Beta=118 is de basisstroom Ib=Ic/Beta= 0.5mA/118=4.24uA (waarbij Ic de collectorstroom is)

De emitterstroom is de som van beide stromen: Ie=0.504mA

De potentiaal op het emitterknooppunt wordt berekend als: Ve=Ie*R0=0,504mA*2,88KOhm=1,45V

Voor Vce blijft ~ 1V.

De potentiaal aan de basis wordt berekend als Vb=Vr0+Vbe= 1,45V+0,7V=2,15V (hier zet ik Vbe=0,7V - standaard voor Si BJT. Voor Ge is het 0,6)

Om de versterker correct voor te spannen, moet de stroom die door de weerstandsdeler vloeit keer hoger zijn dan de basisstroom. Ik kies 10 keer. ….

Op deze manier Ir2 = 9* Ib=9*4.24uA=38.2uA

R2 = Vb/Ir2 ~ 56 KOhm

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

Ik had deze waarden niet in de myresistors-portemonnee en ik heb R3=33Kohm, R2=27KOhm genomen - hun verhouding is hetzelfde als de berekende.

Ten slotte heb ik een source-volger toegevoegd die is geladen met een weerstand van 1KOhm. Het wordt gebruikt om de uitgangsweerstand van de AM-modulator te verminderen en om de versterkertransistor te isoleren van de belasting.

Het hele circuit met toegevoegde emittervolger wordt weergegeven op de bovenstaande afbeelding.

Stap 4: Soldeertijd

Als print heb ik een stuk perfoboard gebruikt.

In eerste instantie heb ik het voedingscircuit gesoldeerd op basis van de 7805 spanningsregelaar.

AAN de ingang plaatste ik een condensator van 47 uF - elke hogere waarde zou kunnen werken, aan de uitgang plaatste ik een condensatorbank (dezelfde condensator als aan de ingang + 100nF keramische). Daarna heb ik de zelfgemaakte optocoupler en de pre-biasing weerstand voor de LED gesoldeerd. Ik heb het bord geleverd en ik heb de weerstand van de LDR opnieuw gemeten.

Het is te zien op de foto - het is 2,88 KOhm.

Stap 5: Het solderen gaat door

Daarna heb ik alle andere onderdelen van de AM modulator gesoldeerd. Hier ziet u de gemeten DC-waarden op het collectorknooppunt.

Het kleine verschil dat de berekende waarde vergelijkt, wordt veroorzaakt door een niet precies gedefinieerde Vbe van de transistor (genomen 700 in plaats van gemeten 670mV), fout in de Beta-meting (gemeten door collectorstroom 100uA, maar gebruikt bij 0,5mA - de BJT Beta hangt op de een of andere manier af op de stroom die door het apparaat gaat.; weerstandswaarden spreidingsfouten … enz.

Voor de RF-ingang heb ik een BNC-connector geplaatst. Aan de uitgang heb ik een stukje dunne coaxkabel gesoldeerd. Alle kabels heb ik met hete lijm op de print bevestigd.

Stap 6: Testen en conclusies

Ik heb beide signaalgeneratoren aangesloten (zie de foto van mijn opstelling). Om het signaal waar te nemen heb ik een zelfgemaakte oscilloscoop gebruikt op basis van de Jyetech kit DSO068. Het is leuk speelgoed - bevat ook een signaalgenerator binnenin. (Zo'n redundantie - ik heb 3 signaalgeneratoren op mijn bureau!) Ik zou dit ook kunnen gebruiken, wat ik in deze instructable heb beschreven, maar ik had het op dit moment niet thuis.

De MAX038-generator die ik gebruikte voor RF-frequentie (de gemoduleerde) - ik kon veranderen tot 20 MHz. De XR2206 die ik gebruikte met een vaste laagfrequente sinusuitgang. Ik heb alleen de amplitude veranderd, wat in resultaat de diepte van de modulatie veranderde.

Een opname van het oscilloscoopscherm toont een afbeelding van het AM-signaal dat wordt waargenomen aan de modulatoruitgang.

Als conclusie: deze modulator kan worden gebruikt voor het afstemmen van verschillende AM-trappen. Het is niet volledig lineair, maar voor het aanpassen van resonantiecircuits is dit niet zo belangrijk. De AM-modulator kan ook op een andere manier worden gebruikt voor FM-circuits. Alleen RF-frequentie van de MAX038-generator wordt toegepast. De laagfrequente ingang blijft zwevend. In deze modus werkt de modulator als lineaire RF-versterker.

De truc is om het laagfrequente signaal toe te passen op de ingang FM van de MAX038-generator. (invoer FADC van MAX038-chip). Op deze manier produceert de generator een FM-signaal en wordt het alleen versterkt door de AM-modulator. Natuurlijk kan in deze configuratie, als er geen versterking nodig is, de AM-modulator worden weggelaten.

Dank u voor uw aandacht.