AM-Modulator - Optischer Ansatz - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:21

Vor Monaten habe ich dieses DIY AM-Radioempfänger-Kit von Banggood gekauft. Ich habe es zusammengebaut. (Wie das geht, wollte ich in einem separaten Instructable beschreiben) Auch ohne Tuning war es möglich, einige Radiosender zu fangen, aber ich versuchte, seine beste Leistung durch Einstellen der Resonanzkreise zu erreichen. Das Radio lief besser und empfing mehr Sender, aber die Frequenzen der empfangenen Sender, die vom variablen Kondensatorrad angezeigt wurden, entsprachen nicht ihrem tatsächlichen Wert. Ich habe festgestellt, dass sogar der Receiver funktioniert, er ist nicht mit den richtigen Einstellungen getrimmt. Möglicherweise hat es eine andere Zwischenfrequenz anstelle der standardmäßigen 455 KHz. Ich beschloss, einen einfachen AM-Frequenzgenerator zu bauen, um alle Resonanzkreise richtig zu trimmen. Sie können viele Schaltungen solcher Generatoren im Internet finden. Die meisten von ihnen enthalten einige interne Oszillatoren mit eingebetteter unterschiedlicher Anzahl von schaltbaren Spulen oder Kondensatoren, HF-(Hochfrequenz-)Mischer und andere unterschiedliche Funkschaltungen. Ich entschied mich für einen einfacheren Weg – einen einfachen AM-Modulator zu verwenden und als Eingang die Signale zu verwenden, die von zwei externen Signalgeneratoren erzeugt wurden, die mir zur Verfügung standen. Der erste basiert auf dem MAX038-Chip. Ich habe dieses instructable darüber geschrieben. Ich wollte dies als HF-Frequenzquelle verwenden. Der zweite in diesem Projekt verwendete Generator ist ebenfalls ein DIY-Kit auf Basis des XR2206-Chips. Es ist sehr einfach zu löten und funktioniert gut. Eine andere schöne Alternative könnte dies sein. Ich habe es als Niederfrequenzgenerator verwendet. Es lieferte das AM-Modulationssignal.

Schritt 1: Arbeitsprinzip

Nochmals…- Im Internet findet man viele Schaltungen von AM-Modulatoren, aber ich wollte einen neuen Ansatz verfolgen – meine Idee war, die Verstärkung eines einstufigen HF-Verstärkers irgendwie zu modulieren. Als Basisschaltung habe ich einen einstufigen Emitterverstärker mit Emitterdegeneration genommen. Der Schaltplan des Verstärkers ist auf dem Bild dargestellt. Sein Gewinn kann in der Form dargestellt werden:

A=-R1/R0

- das Zeichen „-“wird gesetzt, um die Umkehrung der Signalpolarität anzuzeigen, aber in unserem Fall spielt dies keine Rolle. Um die Verstärkung des Verstärkers zu ändern und damit eine Amplitudenmodulation herbeizuführen, habe ich mich entschieden, den Wert des Widerstands in der Emitterkette R0 zu modulieren. Eine Verringerung des Wertes erhöht die Verstärkung und umgekehrt. Um seinen Wert modulieren zu können, habe ich mich für LDR (lichtabhängiger Widerstand) entschieden, kombiniert mit einer weißen LED.

Schritt 2: Selbstgebauter Iptokoppler

Um beide Geräte in einem einzigen Teil zu verbinden, Ich habe einen schwarzen Schrumpfschlauch verwendet, um den lichtempfindlichen Widerstand vom Umgebungslicht zu isolieren. Außerdem habe ich festgestellt, dass selbst eine Lage Plastikschlauch nicht ausreicht, um das Licht vollständig zu stoppen, und habe die Verbindung in eine zweite eingefügt. Mit einem Multimeter habe ich den Dunkelwiderstand des LDR gemessen. Danach habe ich ein Potentiometer von 47KOhm in Reihe mit 1KOhm Widerstand genommen, es in Reihe mit der LED geschaltet und 5V an diese Schaltung angelegt. Durch Drehen des Potentiometers steuerte ich den Widerstand des LDR. Es änderte sich von 4.1KOhm auf 300Ohm.

Schritt 3: Berechnung der Gerätewerte des HF-Verstärkers und des Endstromkreises

Ich wollte eine Gesamtverstärkung des AM-Modulators von ~ 1,5 haben. Ich habe einen Kollektorwiderstand (R1) 5,1KOhm gewählt. Dann müsste ich ~3KOhm für R0 haben. Ich habe das Potentiometer gedreht, bis ich diesen Wert des LDR gemessen habe, ich habe die Schaltung zerlegt und den Wert des in Reihe geschalteten Potentiometers und Widerstands gemessen – es waren ungefähr 35 KOhm. Ich entschied mich für ein 33KOhm Standard-Widerstandswertgerät. Bei diesem Wert wurde der LDR-Widerstand 2,88KOhm. Jetzt mussten die Werte der anderen beiden Widerstände R2 und R3 definiert werden. Sie werden für die richtige Vorspannung des Verstärkers verwendet. Um die Vorspannung richtig einstellen zu können, muss zunächst das Beta (Stromverstärkung) des Transistors Q1 bekannt sein. Ich habe gemessen, um 118 zu sein. Ich habe ein Allzweck-Silizium-NPN-BJT-Gerät mit geringem Stromverbrauch verwendet.

Der nächste Schritt I, um den Kollektorstrom zu wählen. Ich habe 0,5mA gewählt. Dies definiert, dass die DC-Ausgangsspannung des Verstärkers nahe am Mittelwert der Versorgungsspannung liegt, was ihm den maximalen Ausgangshub ermöglicht. Das Spannungspotential am Kollektorknoten berechnet sich nach der Formel:

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

Bei Beta=118 ist der Basisstrom Ib=Ic/Beta= 0.5mA/118=4.24uA (wobei Ic der Kollektorstrom ist)

Der Emitterstrom ist die Summe beider Ströme: Ie=0.504mA

Das Potential am Emitterknoten berechnet sich zu: Ve=Ie*R0=0.504mA*2.88KOhm=1.45V

Für Vce bleibt ~ 1V.

Das Potential an der Basis wird berechnet als Vb = Vr0 + Vbe = 1,45 V + 0,7 V = 2,15 V (hier setze ich Vbe = 0,7 V - Standard für Si BJT. Für Ge ist es 0,6)

Um den Verstärker korrekt vorzuspannen, muss der durch den Widerstandsteiler fließende Strom um das Vielfache des Basisstroms höher sein. Ich wähle 10 Mal. ….

Auf diese Weise Ir2 = 9* Ib=9*4,24uA=38,2uA

R2 = Vb/Ir2 ~ 56 KOhm

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

Ich hatte diese Werte nicht in der myresistors-Wallet und habe R3=33Kohm, R2=27KOhm genommen – ihr Verhältnis ist das gleiche wie die berechneten.

Schließlich habe ich einen Source-Follower mit 1KOhm-Widerstand hinzugefügt. Es wird verwendet, um den Ausgangswiderstand des AM-Modulators zu reduzieren und den Verstärkertransistor von der Last zu isolieren.

Die gesamte Schaltung mit hinzugefügtem Emitterfolger ist auf dem Bild oben dargestellt.

Schritt 4: Lötzeit

Als PCB habe ich ein Stück Perfoboard verwendet.

Zuerst habe ich die Stromversorgungsschaltung auf Basis des Spannungsreglers 7805 gelötet.

Am Eingang habe ich 47uF Kondensator gelegt – jeder höhere Wert könnte funktionieren, am Ausgang habe ich eine Kondensatorbank (der gleiche Kondensator wie am Eingang + 100nF Keramik) gelegt. Danach habe ich den selbstgebauten Optokoppler und den Pre-Biasing-Widerstand für die LED gelötet. Ich habe die Platine geliefert und den Widerstand des LDR noch einmal gemessen.

Es ist auf dem Bild zu sehen - es ist 2,88KOhm.

Schritt 5: Das Löten geht weiter

Danach habe ich alle anderen Teile des AM-Modulators verlötet. Hier sehen Sie die gemessenen DC-Werte am Kollektorknoten.

Der kleine Unterschied zum berechneten Wert wird verursacht durch nicht genau definierte Vbe des Transistors (genommen 700 statt gemessen 670 mV), Fehler in der Beta-Messung (gemessen mit Kollektorstrom 100uA, aber verwendet bei 0,5mA – der BJT-Beta hängt in gewisser Weise ab auf den Strom, der durch das Gerät fließt.; Widerstandswerte verbreiten Fehler usw.

Für den HF-Eingang stecke ich einen BNC-Stecker. Am Ausgang habe ich ein Stück dünnes Koaxkabel angelötet. Alle Kabel habe ich mit Heißkleber an der Platine befestigt.

Schritt 6: Tests und Schlussfolgerungen

Ich habe beide Signalgeneratoren angeschlossen (siehe Bild meines Setups). Zur Beobachtung des Signals habe ich ein selbstgebautes Oszilloskop auf Basis des Jyetech-Kits DSO068 verwendet. Es ist ein schönes Spielzeug – enthält auch einen Signalgenerator im Inneren. (Solche Redundanz - ich habe 3 Signalgeneratoren auf meinem Schreibtisch!) Ich könnte auch das verwenden, was ich in dieser Anleitung beschrieben habe, aber ich hatte es in diesem Moment nicht zu Hause.

Den Generator MAX038 habe ich für die HF-Frequenz verwendet (der modulierte) – ich konnte bis 20 MHz wechseln. Den XR2206 habe ich mit festem Niederfrequenz-Sinusausgang verwendet. Ich habe nur die Amplitude geändert, wodurch sich die Tiefe der Modulation geändert hat.

Eine Aufnahme des Oszilloskopbildschirms zeigt ein Bild des AM-Signals, das am Modulatorausgang beobachtet wird.

Fazit – dieser Modulator kann zum Abstimmen verschiedener AM-Stufen verwendet werden. Es ist nicht vollständig linear, aber für die Einstellung von Schwingkreisen ist dies nicht so wichtig. Der AM-Modulator kann auf andere Weise auch für FM-Schaltungen verwendet werden. Es wird nur die HF-Frequenz vom MAX038-Generator angewendet. Der Niederfrequenzeingang bleibt schwebend. In diesem Modus arbeitet der Modulator als linearer HF-Verstärker.

Der Trick besteht darin, das niederfrequente Signal am Eingang FM des Generators MAX038 anzulegen. (Eingangs-FADC des MAX038-Chips). Auf diese Weise erzeugt der Generator ein FM-Signal, das nur vom AM-Modulator verstärkt wird. Natürlich kann bei dieser Konfiguration, wenn keine Verstärkung benötigt wird, der AM-Modulator weggelassen werden.

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.