Modulateur AM - Approche optique : 6 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:09

Il y a des mois, j'ai acheté ce kit de récepteur radio AM DIY de Banggood. Je l'ai assemblé. (Comment faire cela, j'avais l'intention de décrire dans un Instructable séparé) Même sans aucun réglage, il était possible de capter certaines stations de radio, mais j'ai essayé d'atteindre ses meilleures performances en ajustant les circuits résonnants. La radio jouait mieux et recevait plus de stations, mais les fréquences des stations réceptrices indiquées par la roue à condensateur variable ne correspondaient pas à leur valeur réelle. J'ai trouvé que même le récepteur fonctionne, il n'est pas coupé avec les bons réglages. Peut-être qu'il a une fréquence intermédiaire différente à la place de la norme 455 KHz. J'ai décidé de créer un simple générateur de fréquence AM pour régler correctement tous les circuits résonants. Vous pouvez trouver beaucoup de circuits de ces générateurs sur Internet. La plupart d'entre eux contiennent des oscillateurs internes avec un nombre différent de bobines ou de condensateurs commutables, des mélangeurs RF (radiofréquence) et d'autres circuits radio différents. J'ai décidé d'aller de manière plus simple - d'utiliser un simple modulateur AM et comme entrée pour appliquer les signaux générés par deux générateurs de signaux externes, dont je disposais. Le premier est basé sur la puce MAX038. J'ai écrit cette instructable à ce sujet. Je voulais l'utiliser comme source de fréquence RF. Le deuxième générateur utilisé dans ce projet est également un kit DIY basé sur la puce XR2206. Il est très facile à souder et fonctionne très bien. Une autre alternative intéressante pourrait être celle-ci. Je l'ai utilisé comme générateur basse fréquence. Il fournissait le signal de modulation AM.

Étape 1: Principe de travail

Encore une fois…- Sur Internet, vous pouvez trouver beaucoup de circuits de modulateurs AM, mais je voulais utiliser une nouvelle approche - mon idée était de moduler d'une manière ou d'une autre le gain d'un amplificateur RF à un étage. Comme circuit de base, j'ai pris un amplificateur à émetteur commun à un étage avec dégénérescence de l'émetteur. Le schéma de l'amplificateur est présenté sur la photo. Son gain peut se présenter sous la forme:

A=-R1/R0

- le signe "-" est mis pour montrer l'inversion de la polarité du signal, mais dans notre cas cela n'a pas d'importance. Pour changer le gain de l'amplificateur et donc invoquer la modulation d'amplitude j'ai décidé de moduler la valeur de la résistance dans la chaîne d'émetteur R0. Réduire sa valeur augmentera le gain et vice versa. Pour pouvoir moduler sa valeur, j'ai décidé d'utiliser du LDR (light dependant resistance), associé à une LED blanche.

Étape 2: Iptocoupleur fait maison

Pour joindre les deux appareils en une seule pièce, J'ai utilisé un tube thermorétractable de couleur noire pour isoler la résistance photosensible de la lumière ambiante. De plus, j'ai constaté que même une couche de tube en plastique n'est pas suffisante pour arrêter complètement la lumière, et j'ai inséré la jointure dans une seconde. À l'aide d'un multimètre, j'ai mesuré la résistance à l'obscurité du LDR. Après cela, j'ai pris un potentiomètre de 47KOhm en série avec une résistance de 1KOhm, je l'ai connecté en série avec la LED et j'ai appliqué une alimentation 5V à ce circuit. En tournant le potentiomètre, je contrôlais la résistance du LDR. Il passait de 4.1KOhm à 300Ohm.

Étape 3: calcul des valeurs de l'amplificateur RF et du circuit final

Je voulais avoir un gain total du modulateur AM ~ 1,5. J'ai choisi une résistance de collecteur (R1) 5.1KOhm. Ensuite, j'aurais besoin d'environ 3KOhm pour R0. J'ai tourné le potentiomètre jusqu'à ce que je mesure cette valeur du LDR, j'ai démonté le circuit et mesuré la valeur du potentiomètre et de la résistance connectés en série - elle était d'environ 35 KOhm. J'ai décidé d'utiliser un dispositif de valeur de résistance standard de 33KOhm. À cette valeur, la résistance LDR est devenue 2,88 KOhm. Maintenant, les valeurs des deux autres résistances R2 et R3 devaient être définies. Elles sont utilisées pour une polarisation correcte de l'amplificateur. Pour pouvoir régler la polarisation correctement, il faut d'abord connaître le bêta (gain de courant) du transistor Q1. J'ai mesuré à 118. J'ai utilisé un appareil NPN BJT en silicium à faible consommation.

L'étape suivante I pour choisir le courant de collecteur. J'ai choisi qu'il soit de 0,5 mA. Cela définit la tension de sortie CC de l'amplificateur pour être proche de la valeur médiane de la tension d'alimentation, lui permettant l'oscillation de sortie maximale. Le potentiel de tension au nœud collecteur est calculé par la formule:

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

Avec Beta=118 le courant de base est Ib=Ic/Beta= 0.5mA/118=4.24uA (où Ic est le courant du collecteur)

Le courant de l'émetteur est la somme des deux courants: Ie=0,504mA

Le potentiel au nœud émetteur est calculé comme: Ve=Ie*R0=0,504mA*2,88KOhm=1,45V

Pour Vce reste ~ 1V.

Le potentiel à la base est calculé comme Vb=Vr0+Vbe= 1.45V+0.7V=2.15V (ici je mets Vbe=0.7V - standard pour Si BJT. Pour Ge c'est 0.6)

Pour polariser correctement l'amplificateur, le courant traversant le diviseur de résistance doit être plusieurs fois supérieur au courant de base. Je choisis 10 fois. ….

De cette façon Ir2 = 9* Ib=9*4.24uA=38.2uA

R2 = Vb/Ir2 ~ 56 KOhm

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

Je n'avais pas ces valeurs dans le portefeuille myresistors, et j'ai pris R3=33Kohm, R2=27KOhm – leur ratio est le même que ceux calculés.

Enfin, j'ai ajouté un suiveur de source chargé avec une résistance de 1KOhm. Il est utilisé pour réduire la résistance de sortie du modulateur AM et pour isoler le transistor amplificateur de la charge.

L'ensemble du circuit avec émetteur suiveur ajouté est présenté sur l'image ci-dessus.

Étape 4: temps de soudure

Comme PCB, j'ai utilisé un morceau de perfoboard.

Au début, j'ai soudé le circuit d'alimentation basé sur le régulateur de tension 7805.

À l'entrée, je mets un condensateur 47uF - chaque valeur supérieure pourrait fonctionner, à la sortie, je mets une batterie de condensateurs (le même condensateur qu'à l'entrée + 100nF en céramique). Après cela, j'ai soudé l'optocoupleur fabriqué par moi-même et la résistance de pré-polarisation pour la LED. J'ai fourni la carte et j'ai mesuré à nouveau la résistance du LDR.

On peut le voir sur la photo - c'est 2,88 KOhm.

Étape 5: La soudure continue

Après cela, j'ai soudé toutes les autres parties du modulateur AM. Ici, vous pouvez voir les valeurs DC mesurées au niveau du nœud de collecteur.

La petite différence comparant la valeur calculée est causée par le Vbe pas exactement défini du transistor (pris 700 à la place mesuré 670mV), erreur dans la mesure Beta (mesurée par le courant de collecteur 100uA, mais utilisé à 0,5mA - le BJT Beta dépend d'une certaine manière sur le courant traversant l'appareil.; les valeurs de résistance propagent des erreurs…etc.

Pour l'entrée RF j'ai mis un connecteur BNC. A la sortie j'ai soudé un morceau de câble coaxial fin. Tous les câbles que j'ai fixés au PCB avec de la colle chaude.

Étape 6: Tests et conclusions

J'ai connecté les deux générateurs de signaux (voir l'image de mon installation). Pour observer le signal, j'ai utilisé un oscilloscope de fabrication artisanale basé sur le kit Jyetech DSO068. C'est un joli jouet - contient également un générateur de signal à l'intérieur. (Une telle redondance – j'ai 3 générateurs de signaux sur mon bureau !) Je pourrais aussi utiliser cela, que j'ai décrit dans ce instructable, mais je ne l'avais pas à la maison en ce moment.

Le générateur MAX038 que j'ai utilisé pour la fréquence RF (le modulé) - je pouvais changer jusqu'à 20 MHz. Le XR2206 que j'ai utilisé avec une sortie sinusoïdale basse fréquence fixe. Je n'ai modifié que l'amplitude, ce qui a pour résultat de modifier la profondeur de la modulation.

Une capture de l'écran de l'oscilloscope montre une image du signal AM observé à la sortie du modulateur.

En conclusion, ce modulateur peut être utilisé pour le réglage de différents étages AM. Ce n'est pas entièrement linéaire, mais pour le réglage des circuits résonants, ce n'est pas si important. Le modulateur AM peut également être utilisé de différentes manières pour les circuits FM. Seule la fréquence RF du générateur MAX038 est appliquée. L'entrée basse fréquence est laissée flottante. Dans ce mode, le modulateur fonctionne comme un amplificateur RF linéaire.

L'astuce consiste à appliquer le signal basse fréquence à l'entrée FM du générateur MAX038. (entrée FADC de la puce MAX038). De cette façon, le générateur produit un signal FM et il n'est amplifié que par le modulateur AM. Bien entendu dans cette configuration, si aucune amplification n'est nécessaire, le modulateur AM peut être omis.

Merci pour votre attention.