Circuito mezclador modulador AM

Encontré un circuito transmisor de AM muy básico en el video de YouTube aquí . El esquema está abajo:

esquemático

Estoy un poco confundido con el circuito del amplificador operacional a la derecha. Parece que el amplificador operacional realmente solo está tomando la diferencia entre el mensaje y las señales del portador, no multiplicándolos como debería estar haciendo.

No estoy del todo convencido de que esta parte del circuito sea un mezclador de frecuencia. ¿Solo estoy loco?

Yo tampoco estoy convencido. El segundo amplificador operacional está conectado como un amplificador inversor con una compensación de CC (variable de 100k, etc.) La señal de 'audio' simplemente está moviendo este nivel hacia arriba y hacia abajo.

Respuestas (4)

Más allá de mi comentario. Tiene toda la razón sobre la necesidad de algún tipo de multiplicador. Quizás se podría hacer la siguiente adición para mejorar el circuito. El FET actúa como una resistencia controlada por voltaje que altera la ganancia del amplificador operacional y crea una señal de AM.

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¡JIm Derden siempre el gurú analógico!
@sandundhammika Gracias. Andy también tiene un buen punto (así que +1 de mí) que al empujar la entrada del amplificador operacional a su límite de voltaje más bajo, envía efectivamente la salida al riel. La señal de audio lo saca de esta región (no lineal) y creará algo de AM por accidente en lugar de diseño.
Gracias por compartir la respuesta Jim. Pude usar una variación de esta idea para hacer que el circuito funcionara razonablemente bien, aunque como creo que usted y Andy están indicando, esto es solo una modulación de banda de un solo lado (?) Los detalles del circuito y la demostración están disponibles en github. com/tardate/LittleArduinoProjects/tree/master/… para cualquiera a quien le importe la cuna.
Creo que el modulador am diseñado usando FET según lo publicado por jim funciona. Aquí hay más de eso. ingenieríaelectrónicaaplicada.blogspot.com/2015/10/…
Disculpas por subir una publicación antigua. @JImDearden, ¿no puede simplemente usar un transistor BJT en lugar de FET y OPAMP?
@Klik Tienes que colocar mi respuesta en el contexto de la pregunta original. Para empezar, es básicamente un diseño horrible para un transmisor de AM y sí, podrías usar bjts para hacer algo muy superior (pero esa no era la pregunta original). Usar amplificadores operacionales de audio para RF nunca es una buena idea. La idea básica detrás de un buen modulador de AM es algún tipo de circuito multiplicador, ya sea de 2 cuadrantes (AM normal con portadora) o de 4 cuadrantes (dsb o ssb). Los circuitos como este 'funcionan' porque empujan los componentes hacia regiones no lineales con la AM (y generalmente FM y PM) creadas por accidente.

Tenga en cuenta la presencia del bote de 100k - ¿Por qué está ahí? ¿Realiza alguna función lineal en un amplificador sumador? Realmente no, supongo que desvía la salida contra (digamos) el riel inferior de la fuente de alimentación (+1.5V para el TL072).

Sin señal de modulación, el portador no está (o apenas) está presente en la salida del amplificador operacional final; el potenciómetro de 100k lo asegura. Cuando se ingresa una señal de modulación, la salida del amplificador operacional se "levanta" fuera de la saturación de salida, lo que permite que el "portador" se abra paso y lo haga con una amplitud que se rige por la modulación.

¿Es alta fidelidad? No, la distorsión de salida en la radio es difícil de decir (porque es una radio pequeña y horrible), pero será algo así como AM.

Hacia el final del video, mostró la forma de onda y eso es exactamente lo que está sucediendo.

Estoy de acuerdo, creo que la señal sufrirá mucha distorsión y será difícil ajustar las ganancias en ese amplificador para que el receptor pase la señal.
@ user6972 Absolutamente, pero es un gran ejemplo de circuitos simples no lineales en funcionamiento. También es una pena que las preguntas de YouTube planteadas no hayan sido respondidas por el tipo que hace la voz en off en el video; la gente simplemente no está convencida debido a la "anomalía" del circuito.
Hmm... Tengo problemas para entender tu respuesta. ¿Cómo asegura el potenciómetro de 100k que la portadora no esté presente en la salida cuando no hay señal de modulación? Además, estoy confundido sobre lo que quiere decir con "saturación de salida" y el operador "rompiendo". ¿Eso significa que el portador tiene un voltaje para oscilar? ¡Gracias por tu ayuda! Soy bastante nuevo en esto si no te has dado cuenta :)
@superkittens El bote de 100k puede establecer el nivel de CC en el pin 1 del amplificador operacional derecho. Si se configurara en la mitad de su rango, el o/p del amplificador operacional en el pin 1 estaría a 4,5 V y vería la forma de onda de la portadora. Cualquier señal de modulación simplemente haría que la portadora viajara a lo largo de la señal de modulación (relativa) de movimiento lento. Por supuesto, esto no es AM, es la adición de la señal A y la señal B. Sin embargo, el potenciómetro está configurando el pin1 a 1.5V (el op-amp o/p es "empujado" contra el punto más bajo al que puede llegar). La señal de modulación aleja el o/p de 1,5 V y la parte superior de la portadora emerge "moldeada" por la modulación.

Primero, alguien que publica un video de YouTube o una página web es ortogonal al buen diseño. De hecho, si no es una página web profesional, lo más probable es que sea una porquería. Piénsalo. El tipo que sabe lo que está haciendo y construye un modulador AM rápido y sucio no piensa nada especial al respecto y probablemente no publicará una página web. El tipo que pasó dos semanas en ensayo y error al azar es mucho más probable que publique con orgullo "Mírame mundo, ¡he hecho un modulador!" .

En segundo lugar, la modulación AM no es una multiplicación pura. Eso sería doble banda lateral. Si expresa AM como una multiplicación, debe agregar una compensación. También se puede considerar como ajustar el volumen de un oscilador sobre la marcha, lo cual no es tan difícil de realizar en la electrónica analógica.

Ahora para el circuito. Un TL072 no es una gran opción para señales de 1,2 MHz. Es muy probable que esto sea lo que este tipo tenía en su caja de chatarra, lo cual es más evidencia de que esto es menos que un diseño profesional. La falta de designadores de componentes es otra pista sólida.

Sin embargo, este circuito en realidad podría funcionar lo suficientemente bien, dentro de la limitación de la baja ganancia del opamp en la frecuencia de la portadora. Tenga en cuenta que cuando el potenciómetro está en el centro, polariza el amplificador operacional a 1,6 V. Ahora mire el rango de modo común del TL072 y vea el gran margen que necesita en ambos extremos. Creo que lo que sucede es que la modulación se realiza recortando la portadora a un nivel diferente según la señal de modulación. El potenciómetro se ajusta de modo que la portadora esté casi cortada a la mitad sin señal de entrada. Eso permite que la señal de entrada haga que la portadora vaya desde 0 hasta el máximo mientras está inactiva al 50 %.

Probablemente estés pensando que eso introduciría una distorsión horrible. Sí, pero tenga en cuenta que esta distorsión está en la portadora, que es una frecuencia fija. Al observar el espectro de frecuencias, la distorsión aparece como armónicos, que se producirán en todos los múltiplos enteros de la frecuencia de la portadora. Entonces, este esquema de modulación introduce muchos componentes de distorsión, siendo el más bajo el doble de la frecuencia portadora. Sin embargo, la radio que recibe esto simplemente rechazará esos componentes porque están fuera de banda. Este modulador hace un lío en otras frecuencias, pero en la frecuencia de interés parece que puede funcionar lo suficientemente bien.

Algo como esto nunca pasaría las pruebas de la FCC debido a la gran cantidad de basura fuera de banda que irradia. Pero si solo está haciendo esto en una habitación con una antena pequeña, entonces la basura no llegará muy lejos y probablemente no cause suficientes problemas como para que alguien se queje.

No he visto el video, pero esto podría funcionar. No he visto esta técnica antes, pero es una especie de pseudo-am. Están utilizando un amplificador de diferencia con la misma ganancia para ambas señales. Los dos potenciómetros se utilizan para realizar ajustes menores en el audio o en la ganancia de la portadora. Tengo que asumir que esto es un poco delicado para hacerlo bien.

La topología del amplificador de diferencia es básicamente:

amplificador de diferencia

si configuras R F R 1 = R gramo R 2 entonces la salida es

V o = R F R 1 ( V 2 V 1 )

Tiene razón en que esto no se está multiplicando, pero termina con una CA montada en el portador que se ve así (el azul es la salida pseudo-am y el rojo es la entrada de audio):

soy modelo?

Si pasa eso a través de un detector de diodo, pasará la porción de CA a su filtro de paso bajo con una variedad de distorsión dependiendo del balance de la señal transmitida y qué tan fuerte se enciende el diodo.

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No he pasado el tiempo adecuado para realmente mirar esto. Sin embargo, mi análisis rápido sugiere que podría funcionar. Pero no es modulación AM y puede haber mucha distorsión como menciona Andy Aka debido a condiciones no ideales (lo que incluso podría ayudar a introducir AM a la velocidad de audio).


EDITAR: Puede que no sea obvio cómo podría funcionar esto en una radio AM. La portadora polariza al receptor y al diodo. No se encuentra ninguna envolvente, por lo que un receptor típico ajustará la ganancia de AGC hacia arriba. Este pequeño transmisor emite una señal de audio amplificada muy fuerte directamente en el cable abierto (el límite de acoplamiento de 100pF no tiene sentido para esta señal porque el cable está abierto). Definitivamente habrá alguna fuga directamente al receptor de AM si está cerca. La mayoría de los receptores AM no tienen mucha filtración por debajo de 500Khz en la entrada y la sección de audio que está encendida y funcionando con fuerza solo tiene que captar parte de la señal acoplada. La filtración será más fuerte en el IF, sin embargo, dependiendo de la arquitectura, incluso podría elegir una frecuencia RX donde la imagen se encuentre entre 1Khz y 15Khz (o en el segundo o tercer armónico del filtro) y obtener ayuda de los amplificadores IF.


Edit2: Mire, si esto funciona, es solo porque los receptores AM son altamente susceptibles al ruido de una variedad de fuentes, incluida la alimentación directa, que es lo que sugiero. La portadora está polarizando el receptor de AM, pero no hay modulación en la propia portadora, por lo que lo único que capta el backend es el ruido y aumentará su ganancia. Esto permite que el audio amplificado se transmita (sugerí algunas rutas probables) que no funcionarán de manera confiable y probablemente solo funcionen para la configuración de este tipo porque están muy cerca. Si alguna vez escuchó un zumbido de 60 hz en su radio AM experimental en el laboratorio o tal vez el zumbido del alternador de su automóvil en la radio AM, es un efecto similar.

Sería interesante ver cómo se ve la señal pseudo-am en el circuito real. ¿El audio realmente apaga el portador debido a las condiciones de polarización como sugiere Andy?
No, no es así como funciona la demodulación AM. Recuerde que un receptor de AM comienza con un filtro de banda muy estrecha. La señal de modulación en su primer gráfico se acaba de agregar a la portadora y será rechazada por este filtro. Piense en ello en el espacio de frecuencia. Toda tu premisa es simplemente incorrecta. Otra forma de pensar en esto es que el "detector de diodo" que menciona nunca verá la señal en la primera gráfica.
@OlinLathrop Estoy de acuerdo con usted, sin embargo, depende de cómo esté configurado el sistema TX/RX en la demostración porque con solo un paso de banda débil (usado en el gráfico que hice arriba), la señal de CA pasa lo suficiente como para ser detectada. Entiendo que va contra la corriente, pero solo estoy viendo cómo se podría hacer que funcione. Está fuera de la caja.
Solo fui al enlace para ver qué había allí, pero la conexión de datos de mi celular es demasiado mala para siquiera comenzar a verlo. Si está usando un detector casero de mierda similar, entonces probablemente no esté filtrando mucho en toda la banda. Gracias por el voto negativo de todos modos.
Te estás perdiendo el punto de que la señal de audio de 10 kHz no se propagará fuera de la antena. Desde el punto de vista de la RF, básicamente es CC, y la CC se pierde en las transmisiones de radio. La única forma en que su esquema podría funcionar es con una conexión de cable directo que pueda transportar las bajas frecuencias, pero eso no es de lo que se habla aquí. Tenga en cuenta que la salida del segundo amplificador operacional entra claramente en una antena y un límite de 100 pF. 10 kHz simplemente no llegarán a ninguna antena receptora, incluso si el sintonizador receptor no los filtra de alguna manera. Piense en su forma de onda en el espacio de frecuencia.
@OlinLathrop Lo entiendo bastante bien. No creo que debas descartar la idea de que no funcionará. Podría hacer un receptor de AM simple que accidentalmente captaría la alimentación, suponiendo que la señal de TX sea fuerte (incluso en una antena de tx sin resonancia) y que el TX/RX estén uno al lado del otro. La pregunta era cómo podría funcionar esto, ¿verdad? No cómo debería estar diseñado para funcionar.
@OlinLathrop Agregué un poco más de explicación para ti.
Esta respuesta es simplemente incorrecta. El comportamiento lineal no crea una señal de radio y, como señala Olin, y la frecuencia de audio no se acoplará a través de señales de radio. Si el circuito en la pregunta funciona (y probablemente se pueda ajustar para hacerlo hasta cierto punto), funciona al explotar las no linealidades para realizar la mezcla. Esencialmente, cualquier circuito supuestamente lineal tiene estos, especialmente en los extremos, por lo que es muy posible dirigir la situación hasta el punto en que la no linealidad se vuelve perceptible.
@ChrisStratton, mi sugerencia es SI funciona, es un acoplamiento directo al receptor (sin modulación ni RF). Es muy posible y lo he visto suceder con los receptores de AM. No creo que los votantes negativos estén entendiendo este aspecto.