FM Taşıyıcı Dalga Üretimi


10

Aşağıdaki FM radyo şemasının nasıl çalıştığını anlamaya çalışıyorum.

resim açıklamasını buraya girin

Özellikle, taşıyıcı dalganın nasıl üretildiğini bilmek istiyorum. Bir LC tankı kavramını anlıyorum ve sanırım orada sağ üstte görüyorum, ama anlamadığım şey salınım / rezonansın nasıl başladığı. Çevrimiçi gördüğüm tüm örnekler, bir LC tankının "gitmesi" için bir frekans üreteci kullanımını göstermektedir. Açıkçası bu küçük (basit) devreye bağlı bir frekans üreteci yoktur.

Bir arkadaşa sordum ve transistörlerin dahil olduğundan şüphelendiğini söyledi, bu da mantıklıydı, ancak birinin bunu bana daha ayrıntılı olarak açıklayabileceğini veya burada cevap vermek için çok fazla ilgilendiğini umuyorum. bazı kaynaklar (kitaplar, web siteleri, videolar vb.)

Teşekkürler!

Güncelleme
Tüm harika bilgiler için çok teşekkürler. Bunun bir Colpitts Osilatörü olduğunu öğrendikten sonra, daha fazla ayrıntı veren aşağıdaki kaynakları bulabildim. Gelecekteki referansım için ve bu soruyu yararlı bulabilecekler için buraya gönderiyorum:
Wikipedia
Elektronik Hakkında Bilgi Edin
YouTube Video
Breadboard tabanlı bir örnek
Falstad Devre Simülatörü
Elektronik hakkında bilgi edinin


Böyle basit devreler için, onları anlamak için simüle etmek çoğu zaman mantıklıdır.
PlazmaHH

1
Yazılım ile simüle etmeyi mi öneriyorsunuz? Eğer öyleyse, hangi paketi önerirsiniz? Baharat?
Matt Ruwe


@ParthParikh Sorunuz benzer ancak frekans modülasyonuna odaklanmış, sorum ise taşıyıcı dalga üretimi hakkında.
Matt Ruwe

@MattRuwe: Yazılımın başka ne kullanabileceğinden emin değilim. Ve makul olan her şeyi kullanın, çoğu baharat paketi işe yarayacak, ben şahsen genellikle ltspice kullanıyorum.
PlazmaHH

Yanıtlar:


5

Q2 ve etrafındaki devre bir Colpitts osilatörü oluşturur . Bu, ortak taban konfigürasyonundaki bir transistörün, vericiden toplayıcıya voltaj kazancı olabileceğinden yararlanır. Bu basit devreyi düşünün:

IN öngerilimi aralığının ortasına yakın olacak şekilde yanlı olduğunda, IN'deki küçük voltaj değişiklikleri OUT'da büyük voltaj değişikliklerine neden olur. Kazanç kısmen R1 ile orantılıdır. R1 ne kadar yüksek olursa, küçük bir akım değişikliğinden kaynaklanan voltaj değişimi o kadar büyük olur. Ayrıca polaritenin korunduğuna dikkat edin. IN biraz düştüğünde, OUT çok düşüyor.

Bir Colpitts osilatörü, bunu ortak bir temel amplifikatörün birlik kazancından daha fazla kullanır. Yükün R1 olması yerine, paralel rezonant tank devresi kullanılır. Paralel bir rezonant tankı, teoride sonsuz empedansa sahip olduğu rezonans noktası dışında düşük empedansa sahiptir. Amplifikatör kazancı, toplayıcıya bağlı empedansa bağlı olduğundan, rezonans frekansında çok fazla kazanca sahip olacaktır, ancak bu kazanç, bu frekansın etrafındaki dar bir bandın dışında hızla 1'in altına düşecektir.

Şimdiye kadar, bu Q2, C4 ve L1'i açıklıyor. C5, ortak temel amplifikatörün çıkış voltajının bir kısmını OUT'tan IN'e besler. Rezonans noktasındaki kazanç birden fazla olduğu için, sistemin salınmasına neden olur. OUT'taki değişikliklerin bazıları IN'de görünür ve daha sonra OUT'da daha büyük bir değişiklik yapmak üzere amplifiye edilir, bu da IN'ye geri beslenir, vb.

Şimdi düşündüğünüzü duyabiliyorum, ancak Q2'nin tabanı yukarıdaki örnekte olduğu gibi sabit bir voltaja bağlı değil . Yukarıda gösterdiğim şey DC'de çalışıyor ve DC'yi açıklamak için kullandım çünkü bu anlaşılması daha kolay. Devrenizde, özellikle salınım frekansında AC'de neler olduğunu düşünmelisiniz. Bu frekansta C3 bir kısadır. Sabit bir voltaja bağlı olduğundan, Q2'nin tabanı esas olarak salınım frekansı açısından sabit bir voltajda tutulur . 100 MHz'de (ticari FM bandının ortasında), C2'nin empedansının sadece 160 m is olduğunu, bu Q2 tabanının sabit tutulduğu empedans olduğunu unutmayın.

Ham bir DC önyargı ağı için R6 ve R7, Q2'yi yukarıdaki tüm değerlerin geçerli olması için çalışma aralığının ortasına yeterince yakın tutar. Özellikle akıllı veya sağlam değil, muhtemelen doğru Q2 seçimi ile çalışacaktır. R6 ve R7 empedanslarının, salınım frekansındaki C3 empedansından daha büyük büyüklük sıraları olduğuna dikkat edin. Salınımların hiç bir önemi yok.

Devrenin geri kalanı sıradan ve mikrofon sinyali için özellikle akıllı veya sağlam bir amplifikatör değil. R1, (muhtemelen) elektret mikrofonu saptırır. C1, DC'yi engellerken mikrofon sinyalini Q1 amplifikatörüne bağlar. Bu, mikrofonun ve Q1'in DC sapma noktalarının bağımsız olmasını ve birbirlerini engellememelerini sağlar. HiFi ses bile sadece 20 Hz'ye düştüğü için, DC noktası ile istediğimizi yapıyoruz. R2, R3 ve R5, R4'ün yüküne karşı çalışan ham bir önyargı ağı oluşturur. Sonuç olarak mikrofon sinyali yükseltilir ve sonuç Q1 kollektöründe görünür.

C2 daha sonra bu ses sinyalini osilatöre bağlar. Ses frekansları salınım frekansından çok daha düşük olduğundan, C2'den geçen ses sinyali Q2'nin bias noktasını etkili bir şekilde bozar. Bu, tankın gördüğü sürüş empedansını biraz değiştirir, bu da osilatörün çalıştığı rezonans frekansını biraz değiştirir.


Sanırım bunu tam olarak anlamak için birkaç kez okumak zorunda kalacağım, ama bu istediğim cevaba benziyor. Diğer cevaplar da iyi, ama ne yazık ki, sadece birini kabul edebilirim.
Matt RUWE

@Matt: Anlamadığınızı tam olarak açıklarsanız, belki bu konuda biraz ayrıntı verebilirim.
Olin Lathrop

Her şey mantıklı, bahsettiğiniz her şeyi uygulamak için sadece bazı deneyler yapmam gerekiyor. Bundan sonra hala sorularım olursa size haber vereceğim.
Matt Ruwe

4

Bu şemada Q1, yaklaşık 50-100 kazançlı bir A sınıfı ses yükseltecidir. Osilatör aşamasını sürmek için kullanılır - C4 / L1 @ 110 MHz ile osilatör tiplerini [Q2 bir Colpitts osilatörüdür] tanımada hiç iyi olmamıştım. Eğer hafızam bana doğru hizmet ediyorsa C5, Q2'yi dengesiz, kendiliğinden salınan bir duruma getirmek için değirmen etkisini artırır.

EDIT : Kevin White'ın modülasyonun bu devrede nasıl çalıştığı konusundaki cevabına bakınız .


Çarpışan bir osilatör değil mi? hartley 2L 1C'dir. çarpışmalar 2C ve 1L'dir.
Bruce

Bu yüzden osilatör tiplerini tanımada iyi değilim: -D.

1
onları hatırlamak için hile: colpits bir C (apacity) ile başlar, böylece 2 * C ve Hartley H (enry) ile başlar böylece 2 * L
Bruce

3

Q2, Colpitts osilatörü olarak bilinen şey olarak yapılandırılmıştır. C5 sinyali toplayıcıdan vericiye besler. Colpitt'in osilatöründeki önemli bir bileşen, fiziksel bir bileşen olarak mevcut olmayan ve Q2'nin temel kapasitansını veren ikinci bir kapasitördür.

Bahsettiğiniz gibi, LC tankı iletim frekansında bir rezonans devresi oluşturur.

Bir osilatörün bir rezonans devresinden daha fazlasına ihtiyaç duyması için, indüktörün direnci ve gücün bir kısmının yayıldığı gerçeği nedeniyle kayıpları telafi etmek için bir amplifikatöre ihtiyacı vardır.

Transistör Q2, sinyalin bir kısmını vericiye C5'ten vericiye alarak bir amplifikatör oluşturur, daha sonra toplayıcının LC tankına geri döndüğü görülür. Bu sinyal daha sonra amplifiye edilecek olan vericiye geri beslenir ve bu böyle devam eder.

Buna olumlu geribildirim denir ve sinyal, güç rayının genliğine ulaşma veya Q2'de genliği sınırlayan doğrusal olmama gibi bir şeyle sınırlı oluncaya kadar artmaya devam edecektir. İşleri başlatmak için sadece sonsuz bir sinyale ihtiyaç duyar ve salınımlar hızlı bir şekilde yükselir.

İşler nasıl başlar? Martin'in belirttiği gibi, güç açıldığında ortaya çıkan rahatsızlıktan başlayabilir, ancak bu gerekli değildir. Herhangi bir pratik elektronik devre, gürültü (örneğin sesin arka planındaki tıslama) olarak adlandırılan şeyi üretir. Bu, bir voltun sadece birkaç milyonda biri olsa bile, önceki paragrafta tarif ettiğim gibi oluşacaktır.

Q1 ne yapıyor?

Q1, mikrofondan gelen sinyali, osilatöre Q2 beslenen 10 veya 100 milivolt seviyesine yükseltir. Salınım sıklığının LC tankı tarafından belirlendiğini belirtmeme rağmen, Q2 transistörünün özelliklerinden de etkilenir. Q1'den gelen giriş voltajı Q2'ye beslendiğinde, özelliklerini biraz değiştirir ve FM'ye neden olan salınım frekansını değiştirir.

Ayrıca salınımın genliğini de değiştirecek ve genlik modülasyonuna (AM) neden olacak, ancak bir FM alıcısı bunu göz ardı edecektir.


Değişen Q2 özelliklerinin neden olduğu küçük modülasyonun, tunerlerin yakalayacağından emin misiniz? Sinyal teorisi derslerimi hatırladığımdan (ve o zaman bana vurdu) öğretmen AM ve dar bant FM spektrumlarının pratik olarak aynı olduklarını söyledi (denklemleri çalıştığımı hatırlıyorum, ancak artık hatırlamıyorum, sadece aynı olduklarını hatırlıyorum) ) aslında dar banda geçirilmiş bir FM radyo üzerindeki genlik modülasyonlu bir sinyali demodüle edebilirsiniz.

AM ve dar bant FM spektrumları çok benzerdir ancak aynı değildir; iki yan bant FM ile fazda zıttır. FM alıcısında AM sinyalini alabileceğinizden şüpheleniyorum çünkü çok iyi AM reddi yoktu veya hafifçe yanlış ayarladınız.
Kevin White

2

Osilatör devresinin başlatılması ile ilgili olarak, C3'ün önemli bir parça olduğundan şüpheleniyorum. Güç uygulanırken ilk anda C3 temelde kısa devre ve Q2'yi açar. Bu, ilk salınım için güç sağlar. C5 daha sonra salınımı sürdürmek için olumlu geri bildirimler sağlar.

Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.