PRACTICA DE LABORATORIO # 3 (Modulador AM con un amplificador clase C)

^[1] 

PRACTICA DE LABORATORIO # 3

(Modulador AM con un amplificador clase C)

Alexander Flórez Quintero,  Jheison Alexander Mejía Z, Juan Camilo Valderrama                                                   alfloqui_0901@hotmail.com , jheison89@hotmail.es, valdecamilo@hotmail.com 

Resumen- los rectificadores son la parte más esencial de cualquier sistema electrónico ya que nos permiten convertir una señal en corriente alterna a una señal en corriente continua, para poder lograr esto existen varios rectificadores de media onda y onda completa, los cuales nos brindan diferentes funcionalidades. Es importante tener en cuenta que para lograr una buena rectificación debemos utilizar un sistema de filtrado el cual lo logramos mediante un condensador. Finalizando utilizamos un regulador de voltaje dependiendo del requerimiento y del voltaje a utilizar ya sea positivo o negativo; para tener una señal cien por ciento rectificada, filtrada y regulada, con la cual ya podemos alimentar nuestros circuitos electrónicos.

1. INTRODUCCIÓN

Convertir una señal en corriente alterna a corriente continua nunca había sido tan sencilla

Amplitud modulada (AM) o modulación de amplitud es un tipo de modulación lineal, en la cual se multiplican dos señales de diferentes frecuencias, una mucho mayor que la otra, con el fin de, la una sobrellevar la otra y realizar una transmisión de un  mensaje determinado, como lo puede ser la voz, a estas frecuencias se les llama portadora o modulada (alta frecuencia), y a la otra moduladora o envolvente (baja frecuencia), el cual es el mensaje que se desea transmitir; entre las aplicaciones más relevantes en las que se puede observar un tipo de transmisión de amplitud modulada, es la radiofonía, la comunicación radial entre los aviones y las torres de control, entre otras; La modulación AM se caracteriza por ser de bajo costo, ya que su demodulación es simple.

1. Marco teórico

Los amplificadores de potencia son aquellos que permiten, que en su salida exista una amplitud de corriente y de voltaje mucho mayor que en su entrada, hablando específicamente del amplificador clase C se puede decir que estos se caracterizan por presentar una eficiencia (ɳ) del 90% en el caso ideal, ya que la corriente de salida solo circula durante medio ciclo de la señal de entrada, visto en la Figura 1, haciendo que no exista un desgaste de energía innecesario.

Figura 1. Curvas del amplificador clase C.

La eficiencia se puede definir como la relación de la potencia útil en la carga del amplificador con la potencia de polarización del transistor.

ɳ= PRF/PDC

PFR es la potencia útil en la carga. PDC es la potencia de  la polarización.

En los amplificadores de potencia, se debe de tener en cuenta un factor adicional, llamado capacidad de potencia, el cual es un parámetro que permite conocer la máxima potencia útil que puede darle el dispositivo activo (transistor) a la carga.

CP = PRF/Vmax*Imax

Cabe notar que el amplificador clase C, es un amplificador de potencia ya mencionado, pero además es un amplificador sintonizado, el cual cumple con la característica de trabajar para una banda de frecuencia estrecha, es decir, solo amplifica ciertas frecuencias para el cual sea diseñado. El amplificador en su salida solo entrega señales de amplitud positiva (Figura 2).

[pic 1]

Figura 2. Señal de Salida del Amplificador.

Un circuito de adaptación, es un circuito que realiza el acople entre la salida del amplificador y la antena, el cual debe caracterizarse por realizar acople de impedancias, es decir, que halla máxima transferencia de potencia desde el transistor a la carga, además de realizar un filtrado de armónicos innecesarios para la transmisión y hacer que la señal de amplitud positiva tome la forma de AM (Figura 3), es decir, amplitud positiva y negativa.

[pic 2]

Figura 3. Forma de Señal AM.

Como ya se menciono la modulación de amplitud consta de dos señales, la portadora y la envolvente. Matemáticamente se pueden representar de la siguiente manera:

vp(t) = Vp sen(2π fp t)

Donde Vp y fp son el voltaje pico  y la frecuencia de la señal portadora respectivamente.

vm(t) = Vm sen(2π fm t)

Siendo Vm y fm el voltaje pico y la frecuencia de la señal envolvente respectivamente.

Luego de realizar un procedimiento matemático y trigonométrico entre las dos ecuaciones anteriores, se llega a la ecuación que representa la señal modulada en amplitud.

[pic 3]

Donde m es el índice de modulación representado por m=Vm/Vp.

1. Procedimiento

1. Metodología

[2] Diseñar un modulador de AM con la un amplificador de potencia clase C, para radio difusión entre 1700KHz y 470KHz, teniendo en cuenta una red sintonizada de adaptación de la antena con el modulador. En la siguiente figura se observa el diagrama de bloques para el diseño.

[pic 4]

Figura 4. Diseño de implementación

1. Desarrollo de la práctica

La realización de la practica se hace mediante la utilización del un amplificador sintonizado clase C, junto con una red de acople con derivación como se ve en la figura 5.  

[pic 5]

Figura 5. Diseño planteado

Teniendo dicho montaje se realiza la obtención de los datos necesarios o requeridos para cumplir con la metodología planteada. Es así que se realiza el siguiente procedimiento.

Teniendo un rango de frecuencias:

[pic 6]

[pic 7]

[pic 8]

Además sabiendo que el rango en el que se puede elegir el inductor es:

[pic 9][pic 10] 

 Asumiendo un valor

[pic 11]

[pic 12]

[pic 13]

[pic 14]

[pic 15][pic 16]Entonces igualando las dos ecuaciones se obtiene:

[pic 17]

[pic 18]

[pic 19]

Asumiendo [pic 20][pic 21]=10nF

...