MODULADORES DE AMPLITUD Y FRECUENCIA, DETECTORES DE ENVOLVENTE, CIRCUITOS DE MUESTREO NATURAL Y DE MUESTREO Y RETENCIÓN

[pic 1]            REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

 MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN

              INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO

                              “SANTIAGO MARIÑO”

                              EXTENSIÓN MATURÍN

               ESCUELA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA

MODULADORES DE AMPLITUD Y FRECUENCIA, DETECTORES DE ENVOLVENTE, CIRCUITOS DE MUESTREO NATURAL Y DE

MUESTREO Y RETENCIÓN

MODULADORES DE AMPLITUD Y FRECUENCIA Y DETECTORES DE ENVOLVENTE

Moduladores de AM y sus Cálculos de Parámetros de los Moduladores.

Modulador de AM de bajo nivel.

En este tipo de modulador, la señal moduladora varía la ganancia del amplificador con tasa senoidal igual a su frecuencia y la cantidad de modulación que se obtiene es proporcional a la amplitud de la señal moduladora. La ganancia de voltaje para un modulador por emisor se describe con la ecuación:

• Av = ganancia de voltaje del amplificador con modulación (adimensional).[pic 2]
• Aq = ganancia de voltaje del amplificador en reposo (sin modulación, adimensional).

        El sen(2πfmt) va desde un valor máximo de +1 hasta uno mínimo de -1. Así, la ecuación anterior se reduce a:

• m = coeficiente de modulación.[pic 3]

        En 100% de modulación, el coeficiente de modulación es m=1, quedando la ecuación:[pic 4]

Modulador de AM de potencia intermedia.

        Estos moduladores de potencia intermedia poseen transmisores de estado sólido, con potencias de salida tan altas como algunos miles de watts, gracias a que al final se coloca en paralelo varios amplificadores de potencia, de tal manera que se combinen sus señales de salida en fase y sean, por consiguiente, aditivas. La modulación se hace en el colector, que es el elemento de salida del transistor. El modulador es de alto nivel si en la etapa activa final del transmisor, donde no hay amplificadores entre él y la antena. Para alcanzar alta eficiencia de potencia, los moduladores de potencia intermedia y alta de AM trabajan en general en clase C. Por consiguiente, es posible una eficiencia práctica hasta de 80%. El circuito que se muestra en la siguiente figura es un amplificador de clase C con dos entradas, una portadora (Vc) y una señal moduladora de frecuencia única (Vm).

[pic 5]

        Como el transistor está polarizado en clase C, es no lineal y es capaz de mezclado (modulación) no lineal. Este circuito se llama modulador por colector, porque la señal moduladora se aplica en forma directa al colector. El RFC (Radio-Frequency Choke) es una bobina de radiofrecuencia que funciona como corto circuito a la cd y circuito abierto en altas frecuencias. Por consiguiente, el RFC aísla la fuente de poder de cd de la portadora de alta frecuencia y de las frecuencias laterales, y al mismo tiempo permite que las señales de datos, de baja frecuencia, modulen al colector de Q1.

Modulación simultánea de base y colector.

        Los moduladores por colector producen una envolvente más simétrica que los moduladores por emisor de bajo nivel y tienen más eficiencia energética. Sin embargo, requieren una señal moduladora de mayor amplitud, y no pueden llegar a una oscilación de voltaje de salida desde la saturación total hasta el corte, con lo que evitan la obtención de modulación de 100%. Así que para lograr la modulación

simétrica, trabajar a eficiencia máxima, obtener gran potencia de salida y necesitar un mínimo de potencia en la señal moduladora, a veces se usan modulaciones simultáneas por emisor y por colector.

        En la imagen que se muestra a continuación, hay un modulador de AM que usa una combinación de modulaciones por base y por colector. La señal moduladora se alimenta en forma simultánea a los colectores de los moduladores en contrafase (push-pull) (Q2 y Q3) y al colector del amplificador excitador (Q1). En Q1 se hace modulación por colector; en consecuencia, la señal portadora en la base de Q2 y Q3 ya se ha modulado parcialmente, y se puede reducir la potencia de la señal moduladora.

[pic 6]

Moduladores de AM en circuito integrado lineal.

        Este tipo de moduladores en circuito integrado lineal usan un arreglo exclusivo de transistores y FET para hacer la multiplicación de señal, que es una característica que los hace ideales para generar formas de onda de AM. Los circuitos integrados pueden compensar con precisión el flujo de corriente, la ganancia de voltaje del amplificador y las variaciones de temperatura. También ofrecen una excelente estabilidad de frecuencia, características simétricas de modulación, miniaturización de circuitos, menos componentes, inmunidad a la temperatura y simplicidad de diseño y de localización de fallas.

Detectores de Envolvente.

        Un detector de envolvente es un circuito eléctrico que tiene como entrada una señal de alta frecuencia, y como salida la envolvente de la señal de entrada. Si la envolvente de una señal de AM puede extraerse, el mensaje original puede recuperarse. Una señal de AM está dada por la ecuación:

[pic 7]

• m(t): El mensaje de frecuencia de audio original.
• C: la amplitud de la portadora.

        El detector de envolvente más sencillo es el diodo detector. Para evitar ciertos efectos negativos, los componentes del circuito deben cumplir algunas reglas. Para evitar el efecto de separación diagonal, se debe cumplir que:

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