domingo, 14 de febrero de 2010

SINTETIZADOR

1.- INTRODUCCIÓN.

Los modernos equipos de comunicaciones y concretamente los transceptores utilizados por los radioaficionados, son capaces de cubrir grandes márgenes de frecuencias. Ya quedaron atrás aquellos equipos de la banda de 144 MHz que necesitaban un cristal de cuarzo para cada frecuencia que se quería utilizar. En los transceptores de H.F. es normal tener cobertura de frecuencia de forma continua entre 30 KHz y 30 MHz, y en los equipos de V.H.F. la banda cubierta va sin interrupción desde 144 MHz a 146 MHz. En los receptores toda banda, conocidos como "escáners", se pueden encontrar coberturas de frecuencia desde pocos MHz a varios GHz.

Todo ello es posible gracias a la utilización de "sintetizadores". Estos circuitos son capaces de generar frecuencias dentro de un ancho margen, con una estabilidad y precisión comparables a las de un oscilador controlado por un cristal de cuarzo.

En los siguientes párrafos estudiaremos las características y funcionamiento de uno de estos dispositivos, así como su construcción y puesta a punto. El radioaficionado que guste de construir sus propios equipos podrá disponer de sintetizadores con los que equipar sus transmisores, receptores, generadores de señales, etc. En el presente artículo se propone la construcción de un sintetizador con una frecuencia máxima de funcionamiento de 1MHz. Se trata de un montaje experimental que nos permite el estudio de estos circuitos y que puede ser la base para otros desarrollos.

2.- DESCRIPCIÓN.

Los sintetizadores de frecuencia utilizan un circuito conocido como PLL (Phase Locked Loop), y cuya traducción podría ser Lazo de Fase Cerrada. El esquema de bloques de un PLL básico se puede ver en la figura número 1. Un VCO ( Voltage Controlled Oscillator, Oscilador Controlado por Tensión) genera una señal en la frecuencia de salida. Esta señal se dirige hacia un divisor programable, cuya salida se compara con una frecuencia de referencia en un circuito comparador de fase que producirá una tensión continua que finalmente controlará la frecuencia del VCO.

Un ejemplo numérico explicará mejor la cuestión. Supongamos que el VCO genera una señal de 144 MHz y que el divisor programable tiene un factor de división de 144. En su salida tendremos una señal con una frecuencia de 1 MHz. Si la frecuencia de referencia es de 1 MHz, el comparador de fase genera una tensión de, por ejemplo, 5 voltios. Si el VCO sufre un desplazamiento de frecuencia, digamos hacia arriba, la frecuencia de la señal de salida del divisor programable aumentará y la tensión generada por el comparador de fase ya no será de 5 voltios sino que será menor, corrigiendo de esta manera la deriva de frecuencia del VCO.

El esquema de bloques de la figura número uno corresponde al tipo básico de PLL ya comentado. Hay otros tipos de PLL que pueden incluir prescaler, mezcladores, etc, para conseguir superar los límites de frecuencia de funcionamiento que pueden tener los divisores programables.




La construcción del presente montaje se ve facilitada por el uso de circuitos integrados especialmente diseñados para estas funciones. La frecuencia de referencia se consigue mediante el integrado 4060, cuyo esquema interno se puede ver en la figura número dos. En su interior se encuentra un inversor al que se conecta un cristal de cuarzo, en nuestro caso de 4096KHz, y una serie de divisores binarios. La salida la tomaremos de la patilla número 1 donde aparece la señal del cuarzo dividida por 4096, con lo que tenemos una señal de referencia de 1KHz.







El esquema interno del circuito integrado 4046 se puede ver en la figura número tres. En su interior tenemos dos comparadores de fase, un VCO, un amplificador-seguidor de la tensión de control del VCO y un circuito estabilizador. En nuestro montaje utilizaremos el comparador de fase número dos y el VCO.

En la figura número cuatro podemos ver el esquema interno del circuito integrado 4059, un divisor programable de cinco etapas, tres de ellas decimales y otras dos programables para otros factores de división, lo que permite gran flexibilidad para obtener distintos factores totales de división.





En la figura número cinco se puede ver el esquema completo del sintetizador. El cristal de cuarzo de 4096KHz está conectado entre las patillas números diez y once del circuito integrado IC01, 4060. La resistencia R01 proporciona la polarización en continua y los condensadores C01 y C02 compensan las capacidades parásitas. La salida de la señal de referencia se toma de la patilla número uno, donde aparece la señal del cristal de cuarzo, 4096KHz, dividida por la potencia 12 de 2, es decir, 4096, por lo que la frecuencia final es de 1KHz.

Esta señal de referencia se aplica a una de las entradas del comparador de fase, patilla número catorce del circuito integrado IC02. A la otra entrada del comparador de fase, patilla número tres del circuito integrado IC02, le llegará la señal procedente del divisor programable.

La frecuencia del VCO está determinada por la tensión de control aplicada a la patilla número nueve de IC02 y por los valores de los componentes C08, R06 y R07. La señal de salida del VCO se aplica a la entrada del divisor programable, patilla número uno de IC03 y a través del condensador C09 a la puerta del FET Q02, de cuyo terminal surtidor tomaremos la salida. Este transistor funciona como paso separador con una impedancia de entrada muy alta, para no cargar el VCO y con una impedancia de salida muy baja.

La salida del comparador de fase está formada por unos impulsos de anchura variable, por lo que, antes de aplicarla a la entrada de control del VCO es necesario que pase por un filtro pasabajos con una constante de tiempo suficientemente larga para que sea una tensión completamente continua. Este filtro está formado por las resistencias R02, R03 y los condensadores C04, C05.

La señal de salida del VCO se aplica a la entrada del divisor programable que procede a efectuar la división según la posición de los interruptores S01 a S16 conectados en las entradas J01 a J16. Estas entradas están a "cero" mediante las resistencias R11 a R26 y se ponen a "uno" al cerrar el interruptor correspondiente. Cada divisor está controlado por la posición de cuatro interruptores, por lo que los cuatro primeros controlan las "unidades", los cuatro siguientes las "decenas", "centenas" y "millares".

En la siguiente tabla se especifica el peso de cada uno de los interruptores. Como se puede observar en el ejemplo, para obtener una frecuencia de 487KHz será necesario cerrar los tres primeros interruptores de las unidades, el cuarto interruptor de las decenas y el tercer interruptor de las centenas.




Es preciso tener en cuenta lo siguiente.

* El mayor factor de división de cada divisor es 10.

* La frecuencia máxima de funcionamiento del VCO es de 1MHz.

* El mínimo factor de división de IC03 es 3.

La señal de salida del divisor programable se aplica a la segunda entrada del comparador de fase, patilla número tres del integrado IC02, para su comparación con la frecuencia de referencia y obtención de la tensión de control del VCO.

En la patilla número uno de IC02 aparecen unos impulsos como resultado de la comparación de fase. Estos impulsos, convenientemente filtrados, se aplican a la base del transistor Q01 en cuyo colector se encuentra el diodo LED1. Cuando el VCO está fuera de frecuencia, estos impulsos son muy estrechos y el LED no se ilumina. Cuando el VCO está "enganchado" la anchura de estos impulsos es tal que el transistor Q01 comienza a conducir y el diodo LED se ilumina, indicando el funcionamiento correcto del PLL.

Los condensadores C03, C07 C10 y C13 desacoplan la alimentación en distintos puntos del circuito. Todo el montaje se alimenta con una tensión estabilizada de 12 voltios.

3.- CONSTRUCCIÓN.

Para la construcción del sintetizador utilizaremos una placa de circuito impreso de doble cara con unas dimensiones de 137mm x 88mm. El la figura número seis se puede ver la parte inferior de la placa correspondiente a las soldaduras, en la figura número siete tenemos el diseño de la parte superior de la placa, lado de los componentes y en la figura número ocho se puede ver la situación de los componentes.





Para el montaje del circuito son necesarios los siguientes componentes.

C01 33p
C02 33p
C03 100nF
C04 1µF
C05 100nF
C06 10µF
C07 100nF
C08 100pF
C09 10nF
C10 100nF
C11 100nF
C12 100nF
C13 100µF
IC01 4060
IC02 4046
IC03 4059
LED1 ROJO
Q01 BC 549
Q02 BF245
R01 4M7
R02 100K
R03 3K3
R04 10K
R05 1K2
R06 1M
R07 10K
R08 560
R09 1M
R10 1K
R11 47K
R12 47K
R13 47K
R14 47K
R15 47K
R16 47K
R17 47K
R18 47K
R19 47K
R20 47K
R21 47K
R22 47K
R23 47K
R24 47K
R25 47K
R26 47K
X01 4096 KHz

Antes de proceder al montaje de los componentes, es preciso unir con unos tozos de hilo de cobre las pistas de las dos caras en los lugares indicados. Si no se desea realizar una placa de doble cara, se puede hacer de una sola cara y después realizar los puentes marcados en la disposición de los componentes.

Una vez en posesión de los componentes procederemos al montaje. Comenzaremos por las resistencias, siguiendo por los condensadores y el resto de los componentes. Si la placa es de doble cara soldaremos los terminales de las resistencias que sea necesario por las dos caras de la placa para unir los planos de masa. Para el montaje de los circuitos integrados utilizaremos zócalos de buena calidad para evitar sobrecalentamientos durante el montaje y una fácil sustitución en caso necesario.

4.- FUNCIONAMIENTO.

Una vez montados todos los componentes, procederemos a una inspección cuidadosa para comprobar que las soldaduras son correctas y no hay cortocircuitos entre pistas. En las figuras números nueve y diez se puede ver la placa de circuito impreso antes del montaje de los componentes. En la figura número once tenemos el sintetizador montado.







Si todo es correcto, conectaremos un frecuencímetro en la salida y daremos tensión al montaje, 12 voltios estabilizados. Cerraremos los interruptores indicados en el ejemplo y controlaremos que la frecuencia de salida es 487KHz, como se ha indicado. El diodo LED deberá iluminarse indicando que el PLL funciona correctamente. Accionaremos distintos interruptores para obtener otras frecuencias, dentro del margen indicado comprobando en todos los casos la iluminación del diodo LED. La tensión de control del VCO, patilla número nueve de IC02, estará comprendida entre dos y once voltios aproximadamente, dependiendo de la frecuencia de salida.

5.- RESUMEN.

En el presente artículo se ha descrito la construcción y puesta en funcionamiento de un sintetizador experimental con una frecuenta máxima de funcionamiento de 1MHz. Con este montaje podemos estudiar las características y funcionamiento de estos circuitos y obtener experiencia para la realización de otros sintetizadores más complejos que sirvan de base para otros montajes.

El montaje descrito en el presente artículo no ha sido probado en grandes series y, por tanto, no se tiene certeza de que su funcionamiento sea 100% correcto. Solamente se describe la construcción y el funcionamiento del prototipo.

El autor no se hace responsable de posibles derechos de copia. La información para la realización de este montaje procede de diversas publicaciones, libros, revistas, etc., así cómo de los propios conocimientos del autor.

El autor no se hace responsable de posibles daños y/o perjuicios causados por la construcción y/o uso de este dispositivo, daños personales o muerte, daños a la propiedad, daños al medio ambiente, lucro cesante, perdida total o parcial de datos informáticos o cualquier tipo de daño que se pudiera derivar del montaje y/o uso de este dispositivo.

No se aconseja el uso de este dispositivo en aplicaciones críticas, cómo son control de maquinaria peligrosa, control de navegación o tráfico, maquinaria de mantenimiento de vida o sistemas cuyo mal funcionamiento pueda provocar causas o efectos anteriormente mencionados. Este dispositivo no es tolerante a fallos.

El autor declina cualquier responsabilidad, ni se hace responsable de no mencionar a los dueños de las posibles patentes que aquí se pudieran reflejar.

El dispositivo descrito en el presente artículo es un montaje experimental, cuyo propósito es el estudio de los diferentes aspectos de la Electrónica, por tanto, no está destinado a su utilización industrial ni para su explotación comercial en cualquiera de sus facetas.

El autor no efectúa ninguna actividad comercial relacionada con este u otros montajes publicados en esta u otras revistas o publicaciones de cualquier tipo.

El presente artículo y todos los publicados hasta el momento en la revista "RADIOAFICIONADOS", están recopilados en un DVD a disposición de quien lo solicite. Se incluyen todos los textos, así como las fotografías, dibujos, gráficos, plantillas de circuitos impresos, etc.

Aunque se ha intentado proporcionar todos los detalles necesarios para la realización del proyecto, es posible que algún aspecto no haya quedado suficientemente desarrollado. Como es natural, con mucho gusto el autor dará cumplida información sobre cualquier detalle no especificado, o cualquier punto en particular que no haya quedado completamente explicado. Buena suerte a todos.

Luis Sánchez Pérez. EA4-NH

Apartado 421, 45080 - TOLEDO

E-mail : ea4nh@ure.es

Pag: http://www.ea4nh.com/articulos/sintetizador/sintetizador.htm

Nombre: Victor Adolfo Vega Flores
Ci: V-18.353.846
Asignatura: EES

Ecualizador

1.- INTRODUCCIÓN.

En anteriores artículos se ha propuesto la construcción de diversos preamplificadores para poder corregir la tonalidad de la señal de audio y ajustarla a las distintas características de la voz del operador o del micrófono utilizado. Estos artículos han aparecido en las revistas correspondientes a los meses de Junio-2001, Marzo-2002 y Abril-2003.

En el artículo correspondiente a la revista de Marzo-2002 se describió un preamplificador-ecualizador de cinco bandas que utilizaba el circuito integrado KA-2223 y en el que la regulación de las bandas de frecuencia y del volumen se realizaba mediante seis potenciómetros deslizantes. Según noticias recibidas de varios lectores que intentaron la realización de este proyecto, este tipo de potenciómetros era difícil o incluso imposible de encontrar. Algún lector intentó la construcción del ecualizador, cableando potenciómetros normales, pero la longitud de los cables impedía el funcionamiento correcto.

Para eliminar estos inconvenientes, en el presente artículo se propone la construcción de un ecualizador de cinco bandas, basado en el circuito integrado KA2223 y donde se utilizan potenciómetros normales giratorios en lugar de los potenciómetros deslizantes usados en el anterior proyecto.

2.- DESCRIPCIÓN.

El esquema general del ecualizador se puede ver en la figura número uno. El circuito es el mismo utilizado en el anterior proyecto con la única diferencia de que se ha añadido una fuente de alimentación para poder conectarlo directamente a la red de 220voltios


Todos los componentes se montan sobre una placa de circuito impreso sin ningún cableado excepto la línea de alimentación de red y el conexionado externo. Para simplificar el montaje se utiliza placa de circuito impreso de una sola cara, aunque es preciso realizar una serie de puentes por la parte superior de la placa.


El corazón del montaje lo constituye el circuito integrado KA2223, fabricado por Samsung. En la figura número dos tenemos el esquema interno del KA2223





Cómo se puede observar, el circuito integrado tiene en su interior un amplificador operacional conectado a las patillas 11, 12 y 13, y cinco transistores con unas redes resistivas. Estos transistores, mediante unos condensadores externos formarán unos filtros pasabanda, cuya ganancia se regulará mediante los correspondientes potenciómetros. Las principales características de este circuito integrado son las siguientes:

* Control de tono con ajuste independiente de cada banda mediante condensadores externos.

* Control de la ganancia mediante una resistencia externa.

* Posibilidad de aumento de las bandas de frecuencia utilizando dos KA2223 en serie.

* Bajo nivel de ruido, típicamente 7 microvoltios.

* Baja distorsión, típicamente 0.02 por ciento.

* Alta señal de entrada, hasta 2 voltios.

* Tensión de alimentación entre 5 y 13 voltios.

La señal de entrada se aplica a un preamplificador formado por el transistor Q1, BC549 y los componentes asociados. La señal de entrada se aplica a la base del transistor Q1 mediante el condensador C2 de 10 microfaradios. Las resistencias R1 y R2 polarizan la base del transistor. La resistencia de emisor no está desacoplada con ningún condensador, por lo que la ganancia del paso es algo menor y la respuesta de frecuencia muy plana dentro de la banda de audio. La ganancia de este paso es de aproximadamente diez veces.

La señal presente en el colector se aplica, a través del condensador C3, a un potenciómetro, P1, que servirá para regular la ganancia total del ecualizador. Del punto medio de este potenciómetro se extrae la señal que se aplica, a través del condensador C4, a los cinco potenciómetros que regulan las cinco bandas de audio ya mencionadas. Cada uno de estos potenciómetros está asociado a dos condensadores con los cuales forma un filtro pasabanda.

La señal de salida se obtiene en la patilla número 13 del integrado U1, y a través del condensador C18 se envía al divisor formado por las resistencias R07 y R08. La salida se toma del punto de unión de estas dos resistencias.

La fuente de alimentación es de diseño clásico y la tensión de salida de 8 voltios está estabilizada mediante el regulador U2 del tipo 7808.

3.- CONSTRUCCIÓN

Para la construcción del ecualizador utilizamos una placa de circuito impreso cuyas medidas son 161 mm x 71 mm y cuyo diseño se puede ver en la figura número tres. En la figura número cuatro tenemos la disposición de los componentes sobre la placa de circuito impreso.







Los componentes necesarios para la construcción del ecualizador son los siguientes.

REF.
DESCRIPCIÓN



R01
18K

R02
2K2

R03
2K7

R04
220 ohm

R05
100 ohm

R06
1K

R07
1K

R08
10K

C01
10 µF / 16 V

C02
10 µF / 16 V

C03
10 µF / 16 V

C04
10 µF / 16 V

C05
39 nF

C06
680 nF

C07
12 nF

C08
220 nF

C09
3900 pF

C10
68 nF

C11
1200 pF

C12
22 nF

C13
390 pF

C14
6800 pF

C15
1000 µF / 25 V

C16
10 µF / 16 V

C17
22 µF / 16 V

C18
10 µF / 16 V

C19
1 nF

IC01
KA2223

IC02
7808

D1
1N4001

D2
1N4001

LED1
LED

J01
ENTRADA

J02
SALIDA

P01
20K log

P02
100K lin

P03
100K lin

P04
100K lin

P05
100K lin

P06
100K lin

Q01
BC549

SW01
INTERRUPTOR

F01
100 mA

TR01
9+9 0,1A


Realizaremos la placa de circuito impreso por los procedimientos habituales y una vez en posesión de todos los componentes procederemos al montaje. Como operación previa realizaremos los doce puentes que están marcados en la disposición de los componentes, figura número cuatro. Estos puentes se hacen con hilo de cobre desnudo. Continuaremos el montaje colocando los componentes más pequeños, diodos y resistencias, continuando con el resto de los componentes, condensadores, transformador, etc.

Para el integrado KA2223 utilizaremos un zócalo de buena calidad, que nos permitirá su fácil sustitución en caso de avería. El regulador IC02 se atornilla a la placa de circuito impreso con un tornillo de 3 mm y su correspondiente tuerca. El transformador es un tipo para circuito impreso con un secundario de 2x9 voltios, aunque también se podrán utilizar otros tipos que no sean para circuito impreso. En ese caso se podrá soldar a la placa mediante unos trozos de hilo desnudo de cobre.





En la figura número cinco podemos ver la placa de circuito impreso antes del montaje. El lector podrá observar alguna diferencia entre esta placa y la plantilla de la figura número tres. Esto es debido a que, una vez montado el prototipo es preciso hacer alguna pequeña corrección que queda correctamente reflejada en la plantilla de la figura número tres.





En la figura número seis podemos ver la placa de circuito impreso con todos los componentes montados. Los potenciómetros utilizados son del tipo para circuito impreso, aunque es posible utilizar el tipo normal para cableado. En este caso habrá que hacer el conexionado mediante cortos trozos de hilo desnudo de cobre. Para el conexionado exterior se han utilizado unas clemas para circuito impreso, pero también se pueden utilizar espadines e incluso soldar directamente los cables a la placa de circuito impreso.

Debido a la utilización de seis potenciómetros, el circuito impreso queda un poco alargado, por lo que no se encontró ninguna caja comercial que tuviese unas dimensiones adecuadas. Por tanto, para poder probar el prototipo se ha construido una caja con aglomerado DM de tres milímetros de grueso, que era el material disponible en el momento de redactar estas líneas. En la figura número siete tenemos la caja cuyas medidas exteriores son 220mm x 110mm x 55mm.




Unos trozos de cuadradillo de 7x7mm dan rigidez a la caja. Para el pegado de las distintas piezas se puede utilizar cola blanca de carpintero o pegamento rápido tipo loctite o similar. Una vez ensamblada la caja, se pintó con pintura gris para darle una mejor presencia. En la figura número ocho tenemos la caja pintada y lista para el montaje.





Una vez seca la pintura, fijaremos en el frente un embellecedor con el diseño que se puede ver en la figura número nueve, el cual se ha realizado con una impresora de chorro de tinta sobre papel fotográfico.




Sus dimensiones son 217mm x 50mm. Para su fijación utilizaremos adhesivo de contacto o mejor adhesivo para fotos en spray.




De esta manera, el adhesivo se distribuye uniformemente y el frontal queda completamente liso. Como se puede observar, hay seis taladros para los seis potenciómetros, uno en el lado izquierdo para el conector de micrófono y dos en el lado derecho para el interruptor de encendido y el led indicador de encendido. En la parte trasera de la caja hay un taladro para el conector de salida y otro para la entrada del cable de red.

Una vez fijada la plantilla del frontal, recortaremos el papel en los lugares correspondientes a los distintos taladros. La placa de circuito impreso se sujeta al fondo de la caja mediante unos separadores de cinco milímetros de altura y al frente de la caja mediante las tuercas de los potenciómetros. Estas tuercas se han torneado para que no sobresalgan por fuera de los botones de mando. En las figuras número once, doce, trece y catorce se puede ver la placa sujeta a la caja y preparada para el cableado.








El cableado exterior se reduce a unir los dos conectores de micrófono, de entrada y salida, mediante unos trozos de cablecillo de conexiones, y la entrada y salida de señal con unos trozos de cable blindado de audio. El conexionado general se puede ver en la figura número quince.




Como el transceptor disponible es el modelo TS-570D, se han empleado conectores iguales al de entrada de micro del citado transceptor.

Con unos trozos de cablecillo uniremos los puntos 2, 3, 4, 5 y 8 de los dos conectores situados en el frontal y la parte trasera. Con un trozo de cable blindado uniremos los terminales "ENTRADA" del circuito impreso con los puntos 1 y 7 del conector de micrófono del frontal, y también con cable blindado, uniremos los terminales "SALIDA" con los puntos 1 y 7 del conector situado en la parte trasera. El diodo LED del frontal se conecta a los terminales "LED01" de la placa de circuito impreso. La entrada de tensión de red se conecta a los terminales "230 VAC" y al interruptor de encendido siguiendo el esquema de la figura número uno.

En las figuras dieciséis, diecisiete y dieciocho se pueden ver diversos aspectos del ecualizador una vez cableado.









En la figura número diecinueve tenemos el ecualizador terminado y en la figura número veinte durante las pruebas con el transceptor de HF.

4.- OPERACIÓN.

Para conectar el ecualizador al transceptor de HF prepararemos un cable con dos conectores iguales al del micro del transceptor. Con cablecillo uniremos los puntos 2, 3, 4, 5 y 8 de los dos conectores, y con cable blindado uniremos los puntos 1 y 7, el vivo al punto 1 y la malla al punto 7. La longitud del cable será la necesaria, según la situación de los equipos. En el prototipo se ha utilizado un cable de unos 50 centímetros.

Antes de utilizar el ecualizador es preciso desconectar el ecualizador interno del transceptor de HF. En el caso del TS-570D esto se realiza accediendo al menú número 14. De esta manera, la respuesta del ecualizador no se verá afectada por el ecualizador interno del transceptor.

Los ajustes del circuito se refieren por un lado al nivel de entrada al transceptor, que se regulará con el potenciómetro P01 y por otro lado al ajuste de la respuesta de frecuencia. Partiremos de una posición inicial con los potenciómetros del ecualizador en su punto medio después retocaremos su posición en función de las características de la voz del operador y del micrófono empleado. A este respecto no se pueden dar indicaciones precisas aunque no es recomendable llevar los potenciómetros a posiciones extremas para evitar sonoridades indeseadas. El control de escucha que nos puedan pasar otros radioaficionados será de gran utilidad para el ajuste del circuito.

5.- RESUMEN.

En el presente artículo se ha propuesto la construcción y puesta en funcionamiento de un ecualizador de cinco bandas, para intercalar entre el micrófono y el transceptor. Con los cinco potenciómetros de que dispone se puede ajustar la respuesta de frecuencia para adaptarla lo mejor posible a la voz del operador así cómo al micrófono empleado. El montaje es muy sencillo y utiliza pocos componentes que se pueden encontrar con facilidad en los comercios de electrónica. Para la construcción del ecualizador se propone la utilización de un circuito impreso que está disponible solicitándolo al autor.

El montaje descrito en el presente artículo no ha sido probado en grandes series y, por tanto, no se tiene certeza de que su funcionamiento sea 100% correcto. Solamente se describe la construcción y el funcionamiento del prototipo.

El autor no se hace responsable de posibles derechos de copia. La información para la realización de este montaje procede de diversas publicaciones, libros, revistas, etc., así cómo de los propios conocimientos del autor.

El autor no se hace responsable de posibles daños y/o perjuicios causados por la construcción y/o uso de este dispositivo, daños personales o muerte, daños a la propiedad, daños al medio ambiente, lucro cesante, perdida total o parcial de datos informáticos o cualquier tipo de daño que se pudiera derivar del montaje y/o uso de este dispositivo.

No se aconseja el uso de este dispositivo en aplicaciones críticas, cómo son control de maquinaria peligrosa, control de navegación o tráfico, maquinaria de mantenimiento de vida o sistemas cuyo mal funcionamiento pueda provocar causas o efectos anteriormente mencionados. Este dispositivo no es tolerante a fallos.

El autor declina cualquier responsabilidad, ni se hace responsable de no mencionar a los dueños de las posibles patentes que aquí se pudieran reflejar.

El dispositivo descrito en el presente artículo es un montaje experimental, cuyo propósito es el estudio de los diferentes aspectos de la Electrónica, por tanto, no está destinado a su utilización industrial ni para su explotación comercial en cualquiera de sus facetas.

El autor no efectúa ninguna actividad comercial relacionada con este u otros montajes publicados en esta u otras revistas o publicaciones de cualquier tipo.

El presente artículo y todos los publicados hasta el momento en la revista "RADIOAFICIONADOS", están recopilados en un DVD a disposición de quien lo solicite. Se incluyen todos los textos, así como las fotografías, dibujos, gráficos, plantillas de circuitos impresos, etc.

Aunque se ha intentado proporcionar todos los detalles necesarios para la realización del proyecto, es posible que algún aspecto no haya quedado suficientemente desarrollado. Como es natural, con mucho gusto el autor dará cumplida información sobre cualquier detalle no especificado, o cualquier punto en particular que no haya quedado completamente explicado. Buena suerte a todos.

Luis Sánchez Pérez. EA4-NH

Apartado 421, 45080 - TOLEDO

E-mail : ea4nh@ure.es

Pag: http://www.ea4nh.com/articulos/ecual4/ecual4.htm

Nombre: Victor Adolfo Vega Flores
Ci: V-18.353.846
Asignatura: EES

Modulacion AM - Presentation Transcript

Modulación AM

La Modulación de Amplitud (AM) es el proceso de cambiar la amplitud de una portadora de frecuencia relativamente alta de acuerdo con la amplitud de la señal modulante (información).
Con la modulación de amplitud, la información se imprime sobre la señal portadora en la forma de cambios de amplitud.
Cuando se aplica una señal modulante, la amplitud de la onda de salida varia de acuerdo a la señal modulante.
El efecto de la modulación es trasladar la señal modulante en el dominio de la frecuencia para reflejarse simétricamente alrededor de la frecuencia de la portadora.
Tipos de Modulación
Modulación AM DSB ó Convencional
Modulación AM DSB-SC
Modulación AM SSB
Modulación AM VSB
Modulación AM-DSB
La forma de onda de esta señal AM esta dada por la ecuación
Ac = nivel de potencia de la señal portadora
m(t) = señal moduladora o mensaje.
fc = frecuencia de la señal portadora.
señal envolvente de la señal AM
Si m(t) tiene un valor pico positivo de +1 y un valor pico negativo de -1 se dice que la señal AM esta 100% modulada
Modulación AM-DSB
Índice de modulación
Porcentaje de modulación
Espectro de Frecuencia de AM y Ancho de Banda frecuencia de la portadora frecuencia de la señal modulante más alta a Banda Lateral Inferior Frecuencia Lateral Inferior Banda Lateral Superior Frecuencia Lateral Superior Ancho de Banda
Espectro de Frecuencia de AM
El espectro de la señal AM-DSB está dada por
Espectro de Frecuencia de AM
Modulación AM DSB-SC
La Modulación AM Convencional (ó DSB) debido a su sencillez y efectividad, es un método de modulación muy ineficaz.
En una señal de AM-DSB, la portadora no tiene ninguna información. Toda la información transmitida está exclusivamente en las bandas laterales. Por ello, La portadora puede suprimirse y no transmitirse.
La señal de AM con la portadora suprimida se denomina DSB-SC.
Modulación AM DSB-SC
La señal DSB-SC esta dada por:
m(t) tiene cero nivel DC para el caso de una portadora suprimida.
El índice de modulación resulta ser infinito debido a que no hay
componente portadora.
El Espectro es idéntico a la AM convencional excepto que las funciones
delta han desaparecido:
Diferencia entre AM y AM-DSB-SC
Diferencia entre AM y AM-DSB-SC
Espectro AM DSB-SC
La modulación en banda lateral única (BLU) o (SSB) (del inglés Single Side Band) es una evolución de la AM. En la transmisión en Amplitud Modulada se gasta la mitad de la energía en transmitir una onda de frecuencia constante llamada portadora, y sólo un cuarto en transmitir la información de la señal moduladora (normalmente voz) en una banda de frecuencias por encima de la portadora. El otro cuarto se consume en transmitir exactamente la misma información, pero en una banda de frecuencias por debajo de la portadora. Es evidente que ambas bandas laterales son redundantes, bastaría con enviar una sola. Y la portadora tampoco es necesaria. Por medio de filtros colocados en el circuito de transmisión, el transmisor SSB elimina la portadora y una de las dos bandas. El receptor, para poder reproducir la señal que recibe, genera localmente -mediante un oscilador- la portadora no transmitida, y con la banda lateral que recibe, reconstruye la información de la señal moduladora original. Modulación AM-SSB
Ac => amplitud de la portadora fc => frecuencia de la portadora m(t) => señal banda base que contiene la información (modulante) Ka => constante de sensibilidad en amplitud del modulador Modulación AM Convencional
La señal portadora es completamente independiente de la información de la señal m(t), por lo tanto transmitir la portadora significa un desperdicio de potencia. Sólo una parte de la potencia transmitida de una señal AM lleva información. Para solucionar esto, se puede suprimir la componente portadora de la señal modulada, dando lugar a una modulación doble banda lateral con portadora suprimida (DSB-SC).Entonces, suprimiendo la portadora se tiene una señal que será proporcional al producto de la portadora por la señal banda base según la ecuación. Modulación AM-DSB-SC
Cada banda lateral lleva la misma información referente a la señal moduladora original, por lo que sólo es necesario transmitir una de las dos bandas laterales. Si se transmite una única banda lateral sin portadora no se está perdiendo información referente a la señal moduladora. En este caso sería necesario el mismo ancho de banda de transmisión que el ocupado por la señal moduladora original, no el doble como en AM o DSB. Este tipo de modulación se denomina banda lateral única (SSB: Single Side Band). La descripción precisa en el dominio de la frecuencia depende de cuál de las dos bandas laterales se elija para su transmisión. Modulación AM-SSB
Espectro de la señal SSB empleando la banda lateral superior. Espectro de la señal SSB empleando la banda lateral inferior. Modulación AM-SSB

La modulación en banda lateral única se puede clasificar según la existencia de la portadora en la modulación:
Modulación en banda lateral única con portadora , en inglés single sideband-amplitude modulation (SSB, SSB-AM)
Modulación en banda lateral única con portadora suprimida , en inglés single sideband-suppressed carrier modulation (SSB-SC)
También se puede clasificar según cual de las dos bandas laterales se trasmita en la modulación:
Modulación en banda lateral superior , en inglés upper sideband modulation (USB)
Modulación en banda lateral inferior , en inglés lower sideband modulation (LSB)
Modulación AM-SSB
Expresiones Matemáticas de la Modulación AM-SSB La AM SSB consiste en construir una envolvente compleja, tal que en el dominio de frecuencia solo se transmita una de las bandas laterales, sea esta la superior o la inferior. Dicha envolvente compleja se expresa como: Por lo que, la señal modulada s(t) queda expresada de la siguiente forma:
De la expresión anterior, el término m ^ (t) corresponde a la transformada de Hilbert de la señal m(t), aunque no es una transformada debido a que no Cambiamos de dominio. Más bien resulta en hacer pasar la señal m(t) a través de un filtro con respuesta al impulso h(t)= 1 / π t . La transformada de Hilbert viene definida por: Expresiones Matemáticas de la Modulación AM-SSB (cont.)
Llevando al dominio de la frecuencia tenemos: La respuesta de frecuencia de este filtro H(f) corresponde a una respuesta de magnitud unitaria, pero lo que realiza es un desfase de – π /2. Expresiones Matemáticas de la Modulación AM-SSB (cont.)
Dominio del Tiempo Como observamos, la señal m(t) y la m^(t), están desfasadas 90º una de la otra, esto demuestra que el filtro de Hilbert tiene una respuesta de ganancia unitaria, y fase lineal constante de 90º.
Dominio de la Frecuencia Asumamos que m(t) tiene una magnitud espectral que es de forma triangular, como muestra la figura a. Luego, para el caso de una USSB, el espectro de g(t) es cero para frecuencias negativas, mostrado en la figura b. El espectro de s(t) es mostrado en la figura c.
Asumiendo que la señal mensaje m(t) es determinística, y con transformada de Fourier M(f), entonces podemos obtener la respuesta espectral de la señal SSB primero obteniendo la transformada de Fourier de la señal envolvente compleja: El signo superior (+) es usado para una USSB, mientras que el signo inferior (-), es para una LSSB. Si resolvemos la ecuación para una USSB (banda lateral única superior), queda expresado de la siguiente manera: Dominio de la Frecuencia
Reemplazando los valores de H(f) en la expresión de G(f) para una USSB, tenemos: Dominio de la Frecuencia
El espectro de la señal modulada s(t) queda de la siguiente manera: Reemplazando G(f), tenemos: Dominio de la Frecuencia
Arreglando la expresión, tenemos: Dominio de la Frecuencia
La superioridad tecnológica de la Banda Lateral Única sobre la Amplitud Modulada reside en esa necesidad de gastar sólo un cuarto de la energía para transmitir la misma información. En contrapartida, los circuitos de transmisores y receptores son más complejos y más caros. Otra ventaja de esta modulación sobre la AM estriba en que la potencia de emisión se concentra en un ancho de banda más estrecho (normalmente 2,4 kHz); por lo tanto, es muy sobria en el uso de las frecuencias, permitiendo más conversaciones simultáneas en una banda dada. Ventajas y Desventajas de SSB
Introducción a VSB
En ciertos sistemas de comunicaciones:
La modulación DSB no es recomendable, pues el canal toma demasiado ancho de banda.
La modulación SSB tampoco, pues la implementación es muy cara, aunque solamente el canal toma la mitad del ancho de banda.
¿Qué modulación AM escogemos entonces?
VSB (vestigial sideband)
Generación de la señal VSB Modulador DBS m(t) s(t) Filtro VSB H v (f) s VSB (t) Moduladora DBS VSB
Análisis en el tiempo
s VSB (t) = s(t) * h v (t)
Donde s(t) es la señal modulada DSB, que puede ser de dos formas:
1. Señal AM
s(t) = A c [1 + m(t) ]cos  c t
2. Señal DSB-SC
s(t) = A c m(t) cos  c t
Análisis en frecuencia Asumimos que s(t) es una señal DBS-SC Y como Entonces Entonces
Demodulación de la VSB
Puede hacerse por:
1. Detector de envolvente
2. Detector de producto
El primer circuito detector es utilizado si está presente una portadora grande.
El segundo circuito detector es el que utilizaremos en el receptor, para la demodulación.
Demodulación de la VSB con detector de producto Filtro pasa bajo h(t) Oscilador v 0 (t) = A o cos  c t v 1 (t) v out (t) s VSB (t)
Demodulación de la VSB con detector de producto ( cont.) Matemáticamente Y en el dominio de la frecuencia
Demodulación de la VSB con detector de producto ( cont.) Y como Entonces Finalmente
Demodulación de la VSB con detector de producto ( cont.)
La respuesta de frecuencia del filtro paso bajo es
Y asumiendo que la señal moduladora m(t) y su respectivo espectro M(f) es Entonces por la respuesta de frecuencia del filtro H(f)
Demodulación de la VSB con detector de producto ( cont.) Finalmente la salida del circuito detector es Para que esta señal no esté distorsionada (sin desplazamientos en frecuencia), la función de transferencia del filtro VSB debe satisfacer una condición de restricción. Donde
La restricción del filtro VSB
Para la recuperación de la modulación sin distorsión, la función de transferencia, H v (f) del filtro VSB, debe satisfacer la siguiente restricción
Así se obtiene una salida sin distorsión
Que en el tiempo sería
Demostración gráfica
Aplicación común de la VSB
La difusión de televisión (TV broadcasting) transmite una señal de video.
Esta señal es invertida, y luego modulada en amplitud (modulación AM).
El ancho de banda del canal de televisión (analógico o DTV) tiene que ser 6MHz.
Para conseguir este requerimiento, los receptores de TV utilizan VSB.
Así la señal de video puede ser recuperada sin distorsión en el receptor.

Pag: http://www.slideshare.net/aljimene/modulacion-am-presentation

Nombre: Victor Adolfo Vega Flores
Ci: V-18.353.846
Asignatura: EES

Filtro pasa-bajos para sub-woofer activo

Este sistema es ideal para reforzar los sonidos de baja frecuencia en nuestro equipo de audio o conjunto de televisión de calidad





El mismo esta compuesto por una red sumadora la cual combina las señales de audio provenientes de los canales izquierdo y derecho. Luego, un amplificador de ganancia regulable permite ajustar la cantidad de amplificación extra que se le dará a la señal resultante. Seguido una red de RC combinada efectúa el filtrado, dejando pasar solo las frecuencias predefinidas. Con las tres resistencias de 27K (marcadas con asteriscos entre paréntesis) se obtiene un filtro que corta en los 60Hz. Sustituyendo estas resistencias por otras de 22K el corte se efectuará en los 75Hz. En cambio, si las reemplazamos por resistencias de 18K el punto será en los 100Hz. Resistencias de 15K establecen la frecuencia en 125Hz y por último, con 12K se obtiene un filtro que corte en 150Hz. Siempre el mismo valor para las tres resistencias. El último amplificador, medio NE5532, se comporta como buffer de salida.

La alimentación de este sistema es simétrica, de +/- 12V con un consumo de 300mA máximo. En ambos circuitos integrados se omitió la alimentación para simplificar al máximo el esquema eléctrico. En el caso del TL074 la alimentación positiva ingresa por el terminal 4 y la negativa por el terminal 11. En tanto, el positivo ingresa al NE5532 por su terminal 8 y la negativa por el terminal 4.

Tanto las entradas como las salidas son a nivel línea. La impedancia de entrada es típica, 47K y la impedancia de salida es infinita.

































Pag: http://www.pablin.com.ar/electron/circuito/audio/pasabajo/index.htm

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