AM modulators - optiskais pieeja: 6 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:58

Pirms mēnešiem es nopirku šo DIY AM radio uztvērēja komplektu no Banggood. Esmu to samontējis. (Kā to izdarīt, es plānoju aprakstīt atsevišķā Instructable) Pat bez jebkādas noregulēšanas bija iespējams noķert dažas radiostacijas, bet es centos sasniegt labāko sniegumu, pielāgojot rezonējošās shēmas. Radio spēlēja labāk un uztvēra vairāk staciju, bet uztveršanas staciju frekvences, ko parādīja mainīgais kondensatora ritenis, neatbilda to reālajai vērtībai. Es atklāju, ka pat uztvērējs darbojas, tas nav apgriezts ar pareizajiem iestatījumiem. Iespējams, tam ir atšķirīga starpposma frekvence, nevis standarta 455 KHz. Es nolēmu izgatavot vienkāršu AM frekvences ģeneratoru, lai pareizi sagrieztu visas rezonanses ķēdes. Internetā var atrast daudz šādu ģeneratoru shēmu. Lielākajā daļā no tiem ir daži iekšējie oscilatori ar iebūvētu dažādu pārslēdzamu spoļu vai kondensatoru skaitu, RF (radiofrekvences) maisītāji un citas dažādas radio shēmas. Es nolēmu iet vienkāršākā veidā - izmantot vienkāršu AM modulatoru un kā ievadi pielietot divu ārējo signālu ģeneratoru ģenerētos signālus, kas man bija pieejami. Pirmā pamatā ir mikroshēma MAX038. Es esmu uzrakstījis šo pamācību par to. Es gribēju to izmantot kā RF frekvences avotu. Otrs šajā projektā izmantotais ģenerators ir arī DIY komplekts, kura pamatā ir mikroshēma XR2206. Tas ir ļoti viegli lodēt un darbojas labi. Vēl viena jauka alternatīva varētu būt šī. Es to izmantoju kā zemfrekvences ģeneratoru. Tas nodrošināja AM modulējošo signālu.

1. solis: Darba princips

Atkal…- Internetā var atrast daudz AM modulatoru shēmu, bet es gribēju izmantot kādu jaunu pieeju- mana ideja bija kaut kā modulēt vienpakāpes RF pastiprinātāja ieguvumus. Kā bāzes shēmu esmu paņēmis vienpakāpes kopējā emitera pastiprinātāju ar emitera deģenerāciju. Pastiprinātāja shēmas ir parādītas attēlā. Tās ieguvumu var uzrādīt šādā formā:

A = -R1/R0

- zīme “-” tiek likta, lai parādītu signāla polaritātes inversiju, bet mūsu gadījumā tam nav nozīmes. Lai mainītu pastiprinātāja pastiprinājumu un tādējādi izmantotu amplitūdas modulāciju, es nolēmu modulēt rezistora vērtību emitētāja ķēdē R0. Samazinot tās vērtību, palielināsies ieguvums un otrādi. Lai varētu modulēt tā vērtību, es nolēmu izmantot LDR (no gaismas atkarīgs rezistors), apvienojumā ar baltu LED.

2. darbība. Pašizveidots Iptocoupler

Lai apvienotu abas ierīces vienā daļā, Es izmantoju termiski saraušanās caurules melnu krāsu, lai izolētu gaismjutīgo rezistoru no apkārtējās gaismas. Turklāt es atklāju, ka pat ar vienu plastmasas caurules slāni nepietiek, lai pilnībā apturētu gaismu, un es ievietoju savienojumu otrā. Izmantojot daudzmetrus, es izmērīju LDR tumšo pretestību. Pēc tam es paņēmu potenciometru 47KOhm sērijveidā ar 1KOhm rezistoru, savienoja to sērijveidā ar LED un pielietoja 5V barošanu šai ķēdei. Pagriežot potenciometru, es kontrolēju LDR pretestību. Tas mainījās no 4.1KOhm uz 300Ohm.

3. solis: RF pastiprinātāja ierīces vērtību un galīgās shēmas aprēķins

Es gribēju, lai AM modulatora kopējais ieguvums būtu ~ 1,5. Esmu izvēlējies kolektora rezistoru (R1) 5.1KOhm. Tad man vajadzētu būt ~ 3KOhm par R0. Es pagriezu potenciometru, līdz es izmērīju šo LDR vērtību, es izjaucu ķēdi un izmērīju sērijveidā pievienotā potenciometra un rezistora vērtību - tas bija aptuveni 35 KOhm. Es nolēmu izmantot 33KOhm standarta pretestības vērtības ierīci. Pie šīs vērtības LDR pretestība kļuva 2,88KOhm. Tagad bija jānosaka pārējo divu rezistoru R2 un R3 vērtības. Tie tiek izmantoti, lai pareizi pastiprinātāju novirzītu. Lai varētu pareizi iestatīt slīpumu, vispirms ir jāzina tranzistora Q1 beta (strāvas pieaugums). Esmu izmērījis 118. Es izmantoju vispārējas nozīmes mazjaudas silīcija NPN BJT ierīci.

Nākamais solis ir izvēlēties kolektora strāvu. Es izvēlējos to 0,5 mA. Tas nosaka, ka pastiprinātāja līdzstrāvas izejas spriegums ir tuvu barošanas sprieguma vidējai vērtībai, ļaujot tai maksimāli iziet. Sprieguma potenciālu kolektora mezglā aprēķina pēc formulas:

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

Ar Beta = 118 bāzes strāva ir Ib = Ic/Beta = 0,5 mA/118 = 4,24uA (kur Ic ir kolektora strāva)

Emitētāja strāva ir abu strāvu summa: Ie = 0,504mA

Emitētāja mezgla potenciālu aprēķina šādi: Ve = Ie*R0 = 0,504mA*2,88KOhm = 1,45V

Vce paliek ~ 1V.

Potenciālu pie bāzes aprēķina kā Vb = Vr0+Vbe = 1.45V+0.7V = 2.15V (šeit es ievietoju Vbe = 0.7V - Si BJT standarts. Ge tas ir 0.6)

Lai pastiprinātāju novirzītu pareizi, strāvai, kas plūst caur rezistora dalītāju, jābūt reizēm lielākai par bāzes strāvu. Es izvēlos 10 reizes. ….

Tādā veidā Ir2 = 9* Ib = 9* 4,24uA = 38,2uA

R2 = Vb/Ir2 ~ 56 KOhm

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

Myresistors makā man nebija šo vērtību, un esmu ņēmis R3 = 33Kohm, R2 = 27KOhm - to attiecība ir tāda pati kā aprēķinātā.

Visbeidzot es pievienoju avota sekotāju, kas piekrauts ar 1KOhm rezistoru. To izmanto, lai samazinātu AM modulatora izejas pretestību un izolētu pastiprinātāja tranzistoru no slodzes.

Visa shēma ar pievienotu emitētāja sekotāju ir parādīta attēlā iepriekš.

4. solis: lodēšanas laiks

Kā PCB es izmantoju perfoboarda gabalu.

Sākumā esmu pielodējis barošanas ķēdi, pamatojoties uz sprieguma regulatoru 7805.

Pie ieejas es ievietoju 47uF kondensatoru - katra augstākā vērtība varētu darboties, pie izejas es ievietoju kondensatora banku (tas pats kondensators kā pie ieejas+100nF keramikas). Pēc tam es lodēju pašizveidoto optronu un gaismas diodes iepriekšējo nospriegošanas rezistoru. Esmu piegādājis plāksni un atkal izmērījis LDR pretestību.

To var redzēt attēlā - tas ir 2,88KOhm.

5. solis: lodēšana turpinās

Pēc tam esmu lodējis visas pārējās AM modulatora daļas. Šeit jūs varat redzēt izmērītās līdzstrāvas vērtības kolektora mezglā.

Neliela atšķirība, salīdzinot aprēķināto vērtību, rodas no precīzi definēta tranzistora Vbe (ņemts 700, nevis 670 mV), kļūda beta mērījumos (mērīts ar kolektora strāvu 100uA, bet izmantots pie 0,5 mA) - BJT beta kaut kādā veidā ir atkarīga uz strāvu, kas iet caur ierīci; rezistoru vērtības izplata kļūdas … utt.

RF ieejai es ievietoju BNC savienotāju. Pie izejas es lodēju garu plānu pierunājamu kabeli. Visus kabeļus es piestiprināju pie PCB ar karstu līmi.

6. darbība: testēšana un secinājumi

Esmu pievienojis abus signālu ģeneratorus (skatiet manu iestatījumu attēlu). Lai novērotu signālu, esmu izmantojis paštaisītu osciloskopu, kura pamatā ir Jyetech komplekts DSO068. Tā ir jauka rotaļlieta - tajā ir arī signāla ģenerators. (Šāda atlaišana - man uz galda ir 3 signālu ģeneratori!) Es varētu izmantot arī šo, ko es aprakstīju šajā pamācībā, bet man šobrīd nebija mājās.

MAX038 ģenerators, ko izmantoju RF frekvencei (modulētais) - es varētu mainīt līdz 20 MHz. XR2206 es izmantoju ar fiksētu zemfrekvences sinusa izeju. Man ir jāmaina tikai amplitūda, kas rezultātā mainīja modulācijas dziļumu.

Osciloskopa ekrāna uzņemšana parāda AM signāla attēlu, kas novērots pie modulatora izejas.

Secinājums - šo modulatoru var izmantot dažādu AM posmu noregulēšanai. Tas nav pilnībā lineārs, bet rezonanses ķēžu pielāgošanai tas nav tik svarīgi. AM modulatoru var izmantot arī FM shēmām citā veidā. Tiek izmantota tikai RF frekvence no MAX038 ģeneratora. Zemfrekvences ieeja paliek peldoša. Šajā režīmā modulators darbojas kā lineārs RF pastiprinātājs.

Triks ir zemfrekvences signāla pielietošana MAX038 ģeneratora FM ieejā. (MAX038 mikroshēmas FADC ievade). Tādā veidā ģenerators ražo FM signālu, un to pastiprina tikai AM modulators. Protams, ja šajā konfigurācijā nav nepieciešams pastiprinājums, AM modulatoru var izlaist.

Paldies par jūsu uzmanību.