AM Modulator - Optical Approach: 6 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:38

Πριν από μήνες αγόρασα αυτό το κιτ δέκτη ραδιοφώνου DIY AM από την Banggood. Το έχω συναρμολογήσει. (Πώς να το κάνετε αυτό σκόπευα να το περιγράψω σε ξεχωριστό Instructable) Ακόμη και χωρίς συντονισμό, υπήρχε η δυνατότητα να πιάσω ορισμένους ραδιοφωνικούς σταθμούς, αλλά προσπάθησα να επιτύχω την καλύτερη απόδοση προσαρμόζοντας τα ηχηρά κυκλώματα. Το ραδιόφωνο έπαιζε καλύτερα και λάμβανε περισσότερους σταθμούς, αλλά οι συχνότητες των σταθμών λήψης που εμφανίζονταν από τον τροχό του μεταβλητού πυκνωτή δεν αντιστοιχούσαν στην πραγματική τους αξία. Έχω διαπιστώσει ότι ακόμη και ο δέκτης λειτουργεί, δεν έχει κοπεί με τις σωστές ρυθμίσεις. Ενδεχομένως να έχει διαφορετική ενδιάμεση συχνότητα αντί για την τυπική 455 KHz. Αποφάσισα να φτιάξω μια απλή γεννήτρια συχνότητας ΑΜ για να κόψω όλα τα ηχητικά κυκλώματα με τον σωστό τρόπο. Μπορείτε να βρείτε πολλά κυκλώματα τέτοιων γεννητριών στο Διαδίκτυο. Τα περισσότερα από αυτά περιέχουν μερικούς εσωτερικούς ταλαντωτές με ενσωματωμένο διαφορετικό αριθμό εναλλασσόμενων πηνίων ή πυκνωτών, αναμικτήρες RF (ραδιοσυχνότητες) και άλλα διαφορετικά κυκλώματα ραδιοφώνου. Αποφάσισα να προχωρήσω με πιο απλό τρόπο - να χρησιμοποιήσω έναν απλό διαμορφωτή AM και ως είσοδο να εφαρμόσω τα σήματα που παράγονται από δύο εξωτερικές γεννήτριες σήματος, τα οποία είχα διαθέσιμα. Το πρώτο βασίζεται στο τσιπ MAX038. Έχω γράψει αυτό το διδακτικό για αυτό. Wantedθελα να το χρησιμοποιήσω ως πηγή συχνοτήτων RF. Η δεύτερη γεννήτρια που χρησιμοποιείται σε αυτό το έργο είναι επίσης ένα κιτ DIY βασισμένο στο τσιπ XR2206. Είναι πολύ εύκολο να κολληθεί και λειτουργεί μια χαρά. Μια άλλη ωραία εναλλακτική θα μπορούσε να είναι αυτή. Το χρησιμοποίησα ως γεννήτρια χαμηλής συχνότητας. Παρείχε το σήμα διαμόρφωσης AM.

Βήμα 1: Αρχή της εργασίας

Και πάλι…- Στο Διαδίκτυο μπορείτε να βρείτε πολλά κυκλώματα διαμορφωτών AM, αλλά ήθελα να χρησιμοποιήσω κάποια νέα προσέγγιση- η ιδέα μου ήταν να τροποποιήσω με κάποιο τρόπο το κέρδος ενός ενισχυτή RF ενός σταδίου. Ως βασικό κύκλωμα έχω πάρει έναν ενιαίο ενισχυτή κοινού πομπού με εκφυλισμό εκπομπών. Τα σχήματα του ενισχυτή παρουσιάζονται στην εικόνα. Το κέρδος του μπορεί να παρουσιαστεί με τη μορφή:

A = -R1/R0

- το σύμβολο "-" τίθεται για να δείξει την αντιστροφή της πολικότητας του σήματος, αλλά στην περίπτωσή μας δεν έχει σημασία. Για να αλλάξω το κέρδος του ενισχυτή και έτσι να επικαλεστώ τη διαμόρφωση πλάτους αποφάσισα να διαμορφώσω την τιμή της αντίστασης στην αλυσίδα εκπομπών R0. Η μείωση της αξίας του θα αυξήσει το κέρδος και το αντίστροφο. Για να μπορέσω να διαμορφώσω την τιμή του, αποφάσισα να χρησιμοποιήσω LDR (αντίσταση που εξαρτάται από το φως), σε συνδυασμό με ένα λευκό LED.

Βήμα 2: Self Made Iptocoupler

Για να ενώσετε και τις δύο συσκευές σε ένα μόνο μέρος, Χρησιμοποίησα ένα θερμοσυστελλόμενο σωλήνα μαύρο χρώμα για να απομονώσω τη φωτοευαίσθητη αντίσταση από το φως του περιβάλλοντος. Περαιτέρω, διαπίστωσα ότι ακόμη και ένα στρώμα πλαστικού σωλήνα δεν είναι αρκετό για να σταματήσει το φως, και έβαλα το σύνδεσμο σε ένα δεύτερο. Με τη χρήση πολυμέτρου μέτρησα τη σκοτεινή αντίσταση του LDR. Μετά από αυτό πήρα ένα ποτενσιόμετρο 47KOhm σε σειρά με αντίσταση 1KOhm, το συνέδεσα σε σειρά με το LED και εφάρμοσα τροφοδοσία 5V σε αυτό το κύκλωμα. Γυρίζοντας το ποτενσιόμετρο έλεγχα την αντίσταση του LDR. Αλλάζει από 4,1KOhm σε 300Ohm.

Βήμα 3: Υπολογισμός των τιμών της συσκευής ενισχυτή RF και του τελικού κυκλώματος

Iθελα να έχω συνολικό κέρδος του διαμορφωτή AM ~ 1,5. Έχω επιλέξει μια αντίσταση συλλέκτη (R1) 5,1KOhm. Στη συνέχεια, θα πρέπει να έχω K 3KOhm για το R0. Γύρισα το ποτενσιόμετρο μέχρι να μετρήσω αυτήν την τιμή του LDR, διέλυσα το κύκλωμα και μέτρησα την τιμή του σειριακού συνδεδεμένου ποτενσιόμετρου και αντίστασης - ήταν περίπου 35 KOhm. Αποφάσισα να χρησιμοποιήσω τυπική συσκευή τιμής αντίστασης 33KOhm. Σε αυτή την τιμή, η αντίσταση LDR έγινε 2,88KOhm. Τώρα έπρεπε να καθοριστούν οι τιμές των άλλων δύο αντιστάσεων R2 και R3. Χρησιμοποιούνται για σωστή πόλωση του ενισχυτή. Για να μπορέσετε να ρυθμίσετε σωστά την πόλωση, πρέπει πρώτα να είναι γνωστή η Beta (ρεύμα κέρδος) του τρανζίστορ Q1. Έχω μετρήσει ότι είμαι 118. Χρησιμοποίησα συσκευή κοινής χρήσης χαμηλής ισχύος πυριτίου NPN BJT συσκευή.

Το επόμενο βήμα είναι να επιλέξω το ρεύμα συλλογής. Το έχω επιλέξει να είναι 0.5mA. Αυτό ορίζει ότι η τάση εξόδου DC του ενισχυτή είναι κοντά στη μεσαία τιμή της τάσης τροφοδοσίας, επιτρέποντάς του τη μέγιστη ταλάντευση εξόδου. Το δυναμικό τάσης στον συλλέκτη υπολογίζεται από τον τύπο:

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

Με το Beta = 118 το βασικό ρεύμα είναι Ib = Ic/Beta = 0.5mA/118 = 4.24uA (όπου Ic είναι το ρεύμα συλλέκτη)

Το ρεύμα εκπομπής είναι άθροισμα και των δύο ρευμάτων: Δηλαδή = 0,504mA

Το δυναμικό στον κόμβο εκπομπής υπολογίζεται ως: Ve = Ie*R0 = 0.504mA*2.88KOhm = 1.45V

Για Vce παραμένει ~ 1V.

Το δυναμικό στη βάση υπολογίζεται ως Vb = Vr0+Vbe = 1.45V+0.7V = 2.15V (εδώ έβαλα Vbe = 0.7V - πρότυπο για Si BJT. Για Ge είναι 0.6)

Για να προκαταλάβετε σωστά τον ενισχυτή, το ρεύμα που ρέει μέσω του διαχωριστή αντίστασης πρέπει να είναι φορές μεγαλύτερο από το βασικό ρεύμα. Επιλέγω 10 φορές. ….

Με αυτόν τον τρόπο Ir2 = 9* Ib = 9* 4.24uA = 38.2uA

R2 = Vb/Ir2 ~ 56 KOhm

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

Δεν είχα αυτές τις τιμές στο πορτοφόλι myresistors και πήρα R3 = 33Kohm, R2 = 27KOhm - η αναλογία τους είναι η ίδια με αυτές που υπολογίστηκαν.

Τέλος πρόσθεσα έναν ακόλουθο πηγή φορτωμένος με αντίσταση 1KOhm. Χρησιμοποιείται για τη μείωση της αντίστασης εξόδου του διαμορφωτή AM και την απομόνωση του τρανζίστορ ενισχυτή από το φορτίο.

Ολόκληρο το κύκλωμα με πρόσθετο ακόλουθο εκπομπών παρουσιάζεται στην παραπάνω εικόνα.

Βήμα 4: Χρόνος συγκόλλησης

Ως PCB χρησιμοποίησα ένα κομμάτι perfoboard.

Στην αρχή έχω κολλήσει το κύκλωμα τροφοδοσίας με βάση τον ρυθμιστή τάσης 7805.

Στην είσοδο έβαλα πυκνωτή 47uF - κάθε υψηλότερη τιμή θα μπορούσε να λειτουργήσει, στην έξοδο έβαλα τράπεζα πυκνωτή (ο ίδιος πυκνωτής όπως στην είσοδο+100nF κεραμικό). Μετά από αυτό κόλλησα το αυτο-κατασκευασμένο οπτικό ζεύγος και την αντίσταση προ-πόλωσης για το LED. Έχω προμηθεύσει τον πίνακα και έχω μετρήσει ξανά την αντίσταση του LDR.

Μπορεί να φανεί στην εικόνα - είναι 2,88KOhm.

Βήμα 5: Η συγκόλληση συνεχίζεται

Μετά από αυτό έχω κολλήσει όλα τα άλλα μέρη του διαμορφωτή AM. Εδώ μπορείτε να δείτε τις μετρημένες τιμές DC στον κόμβο συλλέκτη.

Η μικρή διαφορά που συγκρίνει την υπολογιζόμενη τιμή προκαλείται από το μη καθορισμένο ακριβώς Vbe του τρανζίστορ (ελήφθη 700 αντί 670mV), σφάλμα στη μέτρηση Beta (μετρήθηκε με ρεύμα συλλέκτη 100uA, αλλά χρησιμοποιήθηκε σε 0,5mA - το BJT Beta εξαρτάται κατά κάποιο τρόπο σχετικά με το ρεύμα που διέρχεται από τη συσκευή · οι τιμές αντίστασης διασπείρουν σφάλματα … κλπ.

Για την είσοδο RF έβαλα μια υποδοχή BNC. Στην έξοδο κόλλησα ένα κομμάτι λεπτό ομοαξονικό καλώδιο. Όλα τα καλώδια τα στερέωσα στο PCB με ζεστή κόλλα.

Βήμα 6: Δοκιμές και συμπεράσματα

Έχω συνδέσει και τις δύο γεννήτριες σήματος (δείτε την εικόνα της εγκατάστασής μου). Για να παρατηρήσω το σήμα, χρησιμοποίησα ένα αυτο-κατασκευασμένο παλμογράφο βασισμένο στο κιτ Jyetech DSO068. Είναι ένα ωραίο παιχνίδι - περιέχει επίσης γεννήτρια σήματος στο εσωτερικό του. (Τέτοιο πλεονασμό - έχω 3 γεννήτριες σήματος στο γραφείο μου!) Θα μπορούσα επίσης να χρησιμοποιήσω αυτό, το οποίο περιέγραψα σε αυτό το διδακτικό, αλλά δεν το είχα στο σπίτι αυτή τη στιγμή.

Η γεννήτρια MAX038 που χρησιμοποίησα για συχνότητα RF (η διαμορφωμένη) - θα μπορούσα να αλλάξω έως και 20 MHz. Το XR2206 που χρησιμοποίησα με σταθερή έξοδο ημιτόνου χαμηλής συχνότητας. Έχω αλλάξει μόνο το πλάτος, αυτό που στο τέλος άλλαξε το βάθος της διαμόρφωσης.

Μια λήψη της οθόνης του παλμογράφου δείχνει μια εικόνα του σήματος AM που παρατηρείται στην έξοδο του διαμορφωτή.

Συμπερασματικά - αυτός ο διαμορφωτής μπορεί να χρησιμοποιηθεί για ρύθμιση διαφορετικών σταδίων AM. Δεν είναι πλήρως γραμμικό, αλλά για τη ρύθμιση των συντονισμένων κυκλωμάτων, αυτό δεν είναι τόσο σημαντικό. Ο διαμορφωτής AM μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για κυκλώματα FM με διαφορετικό τρόπο. Εφαρμόζεται μόνο συχνότητα RF από τη γεννήτρια MAX038. Η είσοδος χαμηλής συχνότητας παραμένει κυμαινόμενη. Σε αυτή τη λειτουργία ο διαμορφωτής λειτουργεί ως γραμμικός ενισχυτής RF.

Το κόλπο είναι να εφαρμόσετε το σήμα χαμηλής συχνότητας στην είσοδο FM της γεννήτριας MAX038. (είσοδος FADC του τσιπ MAX038). Με αυτόν τον τρόπο η γεννήτρια παράγει σήμα FM και ενισχύεται μόνο από τον διαμορφωτή AM. Φυσικά σε αυτήν τη διαμόρφωση, εάν δεν απαιτείται ενίσχυση, ο διαμορφωτής AM μπορεί να παραλειφθεί.

Σας ευχαριστώ για την προσοχή σας.