Análisis del modulador AM Clase C

El siguiente esquema es un modulador AM de clase C sin el uso de ningún transformador. Acabo de cambiar los parámetros para obtener una modulación correcta. sin embargo, quiero encontrar el valor teórico para el índice de modulación .

En los moduladores de clase C que utilizan transformadores, el índice de modulación es proporcional a la relación de Vm a Vcc.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Mi intento:

Para encontrar esto traté de pensar en el transistor como una resistencia Rout en la región de saturación . Por lo tanto, la Vcc(mod) es

Vcc(mod) = vcc Derrota Derrota + Real academia de bellas artes + Vm Derrota Derrota + Rb

Si este análisis es correcto, ¿cómo se debe encontrar el valor de Rout?

esquemático

simular este circuito

Aquí está el resultado de la simulación con Vm=Vcc=9v, Vosc=3.5v:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Editar:

De "Ingeniería de radio de estado sólido" , Krauss 1980. página: 223

ingrese la descripción de la imagen aquí

Dado que Q1 nunca está en la región de saturación, tendrá algunos problemas con eso. Es posible que desee comenzar con lo que es un amplificador de clase C, como este enlace: en.wikipedia.org/wiki/Amplifier#Class_C y luego continuar para comprender qué es el "ángulo de conducción", como este enlace: electronics-tutorials.ws/ amplifier/amplifier-classes.html Entonces es posible que desee ver el modelado de señal pequeña y un montón de otras cosas porque no puede resolver esto en "DC"; es un amplificador de RF.
@Dave En los moduladores AM clase C, Q1 está saturado en los picos de la salida (el voltaje del colector aumenta hasta Vcc (mod) en el circuito anterior y el transistor se saturará). De esta manera, pensé que podría ser posible encontrar Vcc (mod) considerando el transistor como una resistencia.
De hecho, puedo garantizarle que su transistor nunca está saturado. Está en avance activo o cortado. Así es como funcionan los BJT en la mayoría de los amplificadores. Además, la saturación tiene un tiempo de recuperación alto, por lo que sería demasiado lento de usar si lo necesitara. Me alegro de que Olin Lathrop haya tenido la paciencia de escribirte una guía completa.
@Dave Veo esto en el libro Ingeniería de radio de estado sólido . He adjuntado la página relacionada con la pregunta. ¿Qué significa usar la palabra "saturación" allí?
El escritor no tiene una resistencia de polarización negativa "Rc" a diferencia de la suya. Ese diagrama y descripción son lo que nos gusta llamar "básicos en el mejor de los casos". Tendrían razón si todo fuera perfecto: fuentes de voltaje perfectas, transistores perfectos, inductores perfectos, capacitores perfectos, etc. Pero en el mundo real no colocamos los BJT en la región de saturación si desea que cambien de estado rápidamente. 1,5 MHz es bastante rápido. Le invitamos a simular el voltaje de polarización de CC en la base del transistor npn para ver que es negativo y que la polarización negativa evita que se sature. O búscalo
@Dave Eres cierto. Ya realicé un análisis de dominio de tiempo en la base y siempre tiene voltaje negativo. Pero no puedo entender por qué el transistor no se satura. Te agradecería mucho que me lo explicaras un poco.
Por favor pregunta eso en otra pregunta. Esa es la física del dispositivo, la topología del amplificador y la polarización, todo en uno. No es fácil de responder completamente. Además, estoy seguro de que a alguien más le gustaría tener la oportunidad de responder sus preguntas.

Respuestas (1)

Comience por comprender cómo funciona este circuito.

C3 y L2 son un circuito tanque. Este es un circuito de alto Q que resuena a la frecuencia portadora. Q1 golpea el fondo de este tanque contra el suelo por un corto tiempo una vez por ciclo para que siga sonando. El timbre resultante luego se acopla a la antena a través de C9 y L4, que presumiblemente son para proporcionar una coincidencia de impedancia entre el tanque y la antena.

Idealmente, con la parte superior del tanque sujeta a un voltaje de suministro fijo, con la parte inferior girando hacia tierra en su punto bajo y el doble del voltaje de suministro en su punto alto.

Para modular la amplitud de este timbre, este circuito cambia el voltaje de "suministro" en la parte superior del tanque. Puede considerarlo fijo durante el período de unos pocos ciclos, ya que la frecuencia de modulación es mucho más baja (alrededor de 100 veces más baja en AM comercial) que la frecuencia portadora a la que suena el tanque. C1 está destinado a ser un corto en la frecuencia portadora. Dicho de otra manera, la impedancia en la parte superior del tanque es muy baja en la frecuencia de llamada.

V2 es el voltaje de suministro real. Si no necesitara modular el portador (cambiar su amplitud), entonces V2 se conectaría directamente a la parte superior del tanque. Todos los demás componentes desde la parte superior del tanque hasta V2 y Vm están ahí para permitir que Vm cambie el voltaje de suministro aparente, mientras que V2 establece el promedio. C2 AC acopla la señal de modulación para garantizar que no tenga efecto DC.

Idealmente, el voltaje en la parte superior del tanque se puede variar de 0 a dos veces V2. Debido a todas las partes de acoplamiento pasivo Rs, C2, Rb, RFC, C1 y Ra, existe atenuación desde Vm hasta la parte superior del tanque. Por lo tanto, Vm debe ser superior a ±9 Vpp para lograr la máxima modulación. Exactamente cuánto es difícil de predecir. Puede comenzar calculando las impedancias de todos los componentes mencionados anteriormente y usar las matemáticas del divisor de resistencias para calcular la atenuación mínima. La impedancia presentada a la señal de modulación por el propio tanque es más difícil de predecir. Probablemente haría un intento rudo y luego obtendría el resto experimentando.

Por cierto, usé este concepto (aunque mi circuito era diferente en algunos lugares clave) para hacer un transmisor AM en la universidad una vez. Funcionó muy bien, y pusimos a funcionar la estación de radio los domingos por la noche en el dormitorio descargando el portador en la línea de CA. Como un evento de "participación de la audiencia", hicimos que todos tiraran de la cadena al mismo tiempo. La presión del agua tardó 20 minutos en volver. Debe haber sacudido 100 años de suciedad del interior de las tuberías de agua de Troy NY, porque el agua se tiñó de óxido durante unas pocas horas después de eso.

Gracias por tu completa explicación y ese maravilloso recuerdo del evento de "participación del público" :) .
Así que creo que para hacer un intento aproximado, puedo asumir que L2 y RFC están en cortocircuito y que C9 está abierto en la frecuencia del mensaje, por lo tanto, solo debo calcular la resistencia vista desde el colector de Q1, que es r_o del transistor (suponiendo que Vosc está en su máximo). ¿Soy cierto?
@SMA: Eso podría llevarlo a un valor aproximado. Puede calcular las impedancias de Ls y Cs con la suficiente facilidad en la frecuencia de modulación, luego hacer los cálculos del divisor de resistencias.