AM Modulator - Optical Aproach: 6 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

För några månader sedan köpte jag denna DIY AM -radiomottagarsats från Banggood. Jag har monterat den. (Hur man gör detta tänkte jag beskriva i separat Instructable) Även utan någon inställning var det möjligt att fånga några radiostationer, men jag försökte nå sin bästa prestanda genom att justera resonanskretsarna. Radion spelades bättre och tog emot fler stationer, men frekvenserna för mottagningsstationerna som visas av det variabla kondensatorhjulet motsvarade inte deras verkliga värde. Jag har funnit att även mottagaren fungerar, den är inte trimmad med rätt inställningar. Möjligen har den olika mellanfrekvens istället för standard 455 KHz. Jag bestämde mig för att göra en enkel AM -frekvensgenerator för att trimma alla resonanskretsar på rätt sätt. Du kan hitta många kretsar av sådana generatorer på Internet. De flesta av dem innehåller några interna oscillatorer med inbäddade olika antal omkopplingsbara spolar eller kondensatorer, RF (radiofrekvens) -blandare och andra olika radiokretsar. Jag bestämde mig för att gå på ett enklare sätt - att använda en enkel AM -modulator och som ingång för att tillämpa signalerna som genererades av två externa signalgeneratorer, som jag hade tillgänglig. Det första är baserat på MAX038 -chipet. Jag har skrivit detta instruerbart om det. Jag ville använda detta som RF -frekvenskälla. Den andra generator som används i detta projekt är också ett DIY -kit baserat på XR2206 -chipet. Det är mycket lätt att lödda och fungerar bra. Ett annat trevligt alternativ kan vara detta. Jag använde den som lågfrekvensgenerator. Det gav AM -modulerande signal.

Steg 1: Arbetsprincip

Återigen …- På Internet kan du hitta många kretsar av AM-modulatorer, men jag ville använda ett nytt tillvägagångssätt- min idé var att på något sätt modulera vinsten av en enstegs RF-förstärkare. Som baskrets har jag tagit en enstegs gemensam emitterförstärkare med emitterdegeneration. Förstärkarens scheman visas på bilden. Dess vinst kan presenteras i formen:

A = -R1/R0

- tecknet “-” sätts för att visa signalpolaritetens inversion, men i vårt fall spelar det ingen roll. För att ändra förstärkarförstärkningen och därmed för att åberopa amplitudmodulering bestämde jag mig för att modulera värdet på motståndet i sändarkedjan R0. Att minska värdet kommer att öka vinsten och vice versa. För att kunna modulera dess värde bestämde jag mig för att använda LDR (ljusberoende motstånd), kombinerat med en vit lysdiod.

Steg 2: Självtillverkad Iptocoupler

För att ansluta båda enheterna i en enda del, Jag använde ett termiskt krympbart rör svart färg för att isolera det ljuskänsliga motståndet från omgivande ljus. Vidare har jag funnit att även ett lager plaströr inte är tillräckligt fullt för att stoppa ljuset, och jag satte in skarven i en andra. Med hjälp av multimätare mätte jag LDR: s mörka motstånd. Efter det tog jag en potentiometer på 47KOhm i serie med 1KOhm motstånd, kopplade den i serie med lysdioden och tillförde 5V matning till denna krets. Vridning av potentiometern styrde jag motståndet hos LDR. Det ändrades från 4,1KOhm till 300Ohm.

Steg 3: Beräkning av RF -förstärkarens enhetsvärden och den slutliga kretsen

Jag ville ha en total förstärkning av AM -modulatoren ~ 1.5. Jag har valt ett kollektormotstånd (R1) 5.1KOhm. Då skulle jag behöva ha ~ 3KOhm för R0. Jag vände potentiometern tills jag mätte detta värde för LDR, jag monterade kretsen och mätte värdet på den seriella anslutna potentiometern och motståndet - det var cirka 35 KOhm. Jag bestämde mig för att använda 33KOhm standardmotståndsvärdenhet. Vid detta värde blev LDR -motståndet 2,88KOhm. Nu måste värdena för andra två motstånd R2 och R3 definieras. De används för korrekt förspänning av förstärkaren. För att kunna ställa in förspänningen korrekt måste först transistorns Q1 beta (strömförstärkning) vara känd. Jag har uppmätt att vara 118. Jag använde en vanlig NPN BJT -enhet med låg effekt.

Nästa steg jag valde kollektorströmmen. Jag har valt att vara 0,5mA. Detta definierar DC -utspänningen för förstärkaren så att den ligger nära det mellersta värdet för matningsspänningen, så att den ger maximal utgångssvängning. Spänningspotentialen vid kollektornoden beräknas med formeln:

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

Med Beta = 118 är basströmmen Ib = Ic/Beta = 0,5mA/118 = 4,24uA (där Ic är kollektorströmmen)

Emitterströmmen är summan av båda strömmarna: Ie = 0,504mA

Potentialen vid emitternoden beräknas som: Ve = Ie*R0 = 0,504mA*2,88KOhm = 1,45V

För Vce återstår ~ 1V.

Potentialen vid basen beräknas som Vb = Vr0+Vbe = 1,45V+0,7V = 2,15V (här sätter jag Vbe = 0,7V - standard för Si BJT. För Ge är det 0,6)

För att förspänna förstärkaren korrekt måste strömmen som flyter genom motståndsdelaren vara gånger högre än basströmmen. Jag väljer 10 gånger. ….

På detta sätt Ir2 = 9* Ib = 9* 4.24uA = 38.2uA

R2 = Vb/Ir2 ~ 56 KOhm

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

Jag hade inte dessa värden i myresistors plånbok, och jag har tagit R3 = 33Kohm, R2 = 27KOhm - deras förhållande är detsamma som de beräknade.

Slutligen lade jag till en källföljare laddad med 1KOhm -motstånd. Den används för att minska AM -modulatorns utmotstånd och för att isolera förstärkartransistorn från belastningen.

Hela kretsen med extra emitterföljare presenteras på bilden ovan.

Steg 4: Lödningstid

Som PCB använde jag en bit perfoboard.

Först har jag lödt strömförsörjningskretsen baserad på spänningsregulatorn 7805.

Vid ingången satte jag 47uF kondensator - varje högre värde kunde fungera, vid utgången satte jag kondensatorbanken (samma kondensator som vid ingången+100nF keramisk). Efter det lödde jag den självtillverkade optokopplaren och förspänningsmotståndet för lysdioden. Jag har levererat kortet och jag har återigen mätt motståndet hos LDR.

Det syns på bilden - det är 2.88KOhm.

Steg 5: Lödningen fortsätter

Efter det har jag lödt alla andra delar av AM -modulatorn. Här kan du se de uppmätta DC -värdena vid kollektornoden.

Den lilla skillnaden som jämför det beräknade värdet beror på transistorns inte exakt definierade Vbe (700 istället mätt 670mV), fel i Betamätningen (mätt med kollektorström 100uA, men används vid 0,5mA - BJT Beta beror på något sätt på strömmen som passerar genom enheten.; resistorvärden sprider fel … etc.

För RF -ingången sätter jag en BNC -kontakt. Vid utgången lödde jag en bit tunn koaxialkabel. Alla kablar fixade jag till kretskortet med varmt lim.

Steg 6: Testning och slutsatser

Jag har anslutit båda signalgeneratorerna (se bilden på min installation). För att observera signalen har jag använt ett självtillverkat oscilloskop baserat på Jyetech-kitet DSO068. Det är en trevlig leksak - innehåller också signalgenerator inuti. (Sådan redundans - jag har 3 signalgeneratorer på mitt skrivbord!) Jag kunde också använda detta, som jag beskrev i denna instruerbara, men jag hade det inte hemma i detta ögonblick.

MAX038 -generatorn som jag använde för RF -frekvens (den modulerade) - jag kunde ändra upp till 20 MHz. XR2206 använde jag med fast lågfrekvent sinusutgång. Jag har bara ändrat amplituden, vilket resulterade i förändring av djupet av moduleringen.

En fångst av oscilloskopskärmen visar en bild av AM -signalen som observerats vid modulatorutgången.

Som avslutning - denna modulator kan användas för att ställa in olika AM -steg. Det är inte helt linjärt, men för justering av resonanskretsar är detta inte så viktigt. AM -modulatorn kan också användas för FM -kretsar på något annat sätt. Endast RF -frekvens från MAX038 -generatorn tillämpas. Lågfrekvensingången är flytande. I detta läge fungerar modulatoren som en linjär RF -förstärkare.

Tricket är att tillämpa lågfrekvenssignalen vid ingången FM på MAX038 -generatorn. (ingång FADC för MAX038 -chip). På detta sätt genererar generatorn FM -signal och den förstärks endast av AM -modulatoren. Naturligtvis i denna konfiguration, om ingen förstärkning behövs, kan AM -modulatorn utelämnas.

Tack för din uppmärksamhet.