tag:blogger.com,1999:blog-5378686156647833732024-03-05T00:29:08.651-08:00Diseño de RadioreceptoresJuan de la Cerdahttp://www.blogger.com/profile/03339196289047729248noreply@blogger.comBlogger26125tag:blogger.com,1999:blog-537868615664783373.post-46608458800515554322010-12-23T09:08:00.000-08:002010-12-23T09:08:20.667-08:00Despedida<div style="text-align: justify;">Bien, pues hasta aquí hemos llegado. Han sido algo más de tres meses de inmersión en el mundo de los emisores y los receptores de RF, y la verdad que han cundido bastante. Tengo la certeza de que hemos aprendido cosas que, de no haber cursado esta asignatura, habríamos acabado la carrera sin saberlas.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Recomiendo encarecidamente esta asignatura a quien tenga la posibilidad de cursarla, y animo al profesor a seguir promoviendo la filosofía de que es mejor hacer cosas que ver cosas y a seguir con su metodología para impartir las clases.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Ahora que ya estoy al borde del final de la carrera y puedo hablar con conocimiento de causa, me gustaría decir que ojalá en otras asignaturas hubiese aprendido tanto como en ésta, y además con la claridad que he entendido algunos conceptos que hacía años que llevaba usando y que hasta ahora aun no había entendido.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Espero que mis explicaciones en el blog hayan estado mínimamente a la altura de la asignatura, y que quien lo lea pueda hacerse una vaga idea de lo que ha dado de sí el temario.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Hasta el próximo blog! :-)</div>Juan de la Cerdahttp://www.blogger.com/profile/03339196289047729248noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-537868615664783373.post-28193691756044295782010-12-23T09:03:00.000-08:002010-12-23T09:03:26.212-08:00Sesión 24<div style="text-align: justify;">Para finalizar el diseño del receptor de la radiobaliza, acabamos revisando como realizar una doble conversión. Con la doble conversión será posible trasladar la señal de 7-8kHz de la primera conversión a una frecuencia más baja (1kHz), la cual será cómodamente audible y se podrá reproducir mediante un altavoz, añadiendo una etapa amplificadora previamente.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Remataremos el asunto comentando brevemente las posibilidades de añadir un procesado digital de la señal a nuestro receptor, utilizando para ello la tarjeta de sonido de un PC.</div><br />
<div style="text-align: justify;">La etapa de conversión en baja frecuencia (de 8KHz a 1KHz), se podría implementar directamente con el procesador de la tarjeta, reduciendo de esta manera el circuito necesario. Quedaría reducida a unas pocas líneas de código que llevarian a cabo la multiplicación y posterior amplificación, junto con el control de volumen.<br />
</div><br />
<div style="text-align: justify;">Para evaluar las posibilidades de realizar dichas operaciones mediante la tarjeta de sonido, vemos una pequeña demostración de dos programas software que permiten trabajar con dicho hardware del PC de una forma relativamente sencilla, y además ofrecen herramientas de visualización.</div><br />
<div style="text-align: justify;">De los dos programas vistos, cabe destacar uno denominado "BasicDSP", el cual está disponible libremente y es además muy completo. Permite definir el comportamiento a través de unos scripts muy intuitivos que se pueden guardar en disco y recuperarlos posteriormente.</div>Juan de la Cerdahttp://www.blogger.com/profile/03339196289047729248noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-537868615664783373.post-79221121162520209792010-12-22T14:13:00.001-08:002010-12-22T14:13:29.176-08:00Sesión 23<div style="text-align: justify;">Acabamos la pasada sesión hablando de una versión simplificada del multiplicador, y para ello teníamos en cuenta que una de las señales de entrada siempre era de tipo sinusoidal.</div><br />
<div style="text-align: justify;">La implementación de este tipo de multiplicador consistía en conmutar entre la señal original y su versión negada a la frecuencia del oscilador local. De ahí proviene el nombre de mezclador conmutante.</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhD4rLKzff1tLu2u8F6c4Re9M_5KTJ05rQ7F1DI0ReTnuAWTaPwsNeWGagWMCIgsKbKrbQWXuHD_KJ9JR2z_7PlQePCdh5cp2fRV7W9ynPVjtvFg6BGLBbjw_KQZ00lyO7V-6eyuFzMNRg/s1600/s23_005.PNG" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="173" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhD4rLKzff1tLu2u8F6c4Re9M_5KTJ05rQ7F1DI0ReTnuAWTaPwsNeWGagWMCIgsKbKrbQWXuHD_KJ9JR2z_7PlQePCdh5cp2fRV7W9ynPVjtvFg6BGLBbjw_KQZ00lyO7V-6eyuFzMNRg/s200/s23_005.PNG" width="200" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">Un ejemplo de mezclador conmutante completo lo tenemos en la célula de Gilbert, la cual está basada en el circuito anterior.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Comercialmente se dispone del circuito integrado NE602 de Philips, un mezclador basado en la celula de Gilbert y que permite realizar las operaciones descritas con relativamente pocos componentes externos.</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgxbgyp1TWImADuVng-Q2jONjE6jN3EQTpXUoPbc4kK1rLMaJqmLNttYz-p2tw52Jn62bB68lx7FvuVxaHjUwqgjDAHV8qOHmPtUVpGNAncmUqFqj9PoZ0Ib5i7OIccEs1-DGTKi64qlhs/s1600/s23_001.PNG" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="163" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgxbgyp1TWImADuVng-Q2jONjE6jN3EQTpXUoPbc4kK1rLMaJqmLNttYz-p2tw52Jn62bB68lx7FvuVxaHjUwqgjDAHV8qOHmPtUVpGNAncmUqFqj9PoZ0Ib5i7OIccEs1-DGTKi64qlhs/s400/s23_001.PNG" width="400" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">Los terminales 1 y 2 son la entrada de la señal a multiplicar. Los terminales 6 y 7 permiten acceder a un seguidor de tensión, el cual facilita la implementación de un oscilador local, la señal presente en 1 y 2 se multiplicará por un seno de la misma frecuencia que la del oscilador local implementado con la red conectada a los terminales 6 y 7.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Por último, el resultado de la multiplicación (desplazamiento en frecuencia) aparece en el terminal 4 y además aparece su versión negada en el terminal 5. Esta configuración permite conectar directamente un amplificador diferencial, que duplicará la amplitud de la señal resultante y eliminará el ruido en modo común.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Acabamos la clase realizando el montaje del receptor de la radiobaliza con el NE602:<br />
</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgrQdWiQlyipuO55215RfnC0y16egOS38OQsR7XsJ7HIcEu65UOgaYxVYkVqUdZm0MW6AxlNpWaTSSfWVB1TKnizdcY8Wbs1opkSiG-JlSVzgzyopSLXjRkfvhhotv4p-VExOPu8mNosEI/s1600/s23_003.PNG" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="237" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgrQdWiQlyipuO55215RfnC0y16egOS38OQsR7XsJ7HIcEu65UOgaYxVYkVqUdZm0MW6AxlNpWaTSSfWVB1TKnizdcY8Wbs1opkSiG-JlSVzgzyopSLXjRkfvhhotv4p-VExOPu8mNosEI/s400/s23_003.PNG" width="400" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">El condensador variable de la red del oscilador local (pin nº6) está pre-ajustado para conseguir que oscile a 27'01MHz. Su ajuste es crítico (lo vimos en sesiones anteriores) y por ello se ha realizado previamente con las herramientas necesarias.<br />
</div><br />
<div style="text-align: justify;">El filtro paso-banda situado entre la antena y los terminales de entrada (1 y 2) posee un condensador ajustable para sintonzarlo correctamente a 27MHz.<br />
</div><br />
<div style="text-align: justify;">El circuito se alimenta a 5v mediante un regulador lineal 7805 que tendrá como entrada una tensión de 9v.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Finalmente, conectamos el osciloscopio USB (PicoScope) a los terminales de salida y verificamos que se recibe la señal de algo menos de 10KHz cuando la radiobaliza transmite. El reducido ancho de banda de este osciloscopio actúa como filtro paso bajo y elimina la réplica de la señal a frecuencia 2fr+fint.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Nota: Las imágenes mostradas en este post han sido extraídas de los apuntes de la asignatura Diseño de Radioreceptores.</div>Juan de la Cerdahttp://www.blogger.com/profile/03339196289047729248noreply@blogger.com1tag:blogger.com,1999:blog-537868615664783373.post-34783134891772560352010-12-22T14:13:00.000-08:002010-12-22T14:13:12.440-08:00Sesión 22<div style="text-align: justify;">Empezamos esta penúltima semana del curso entrando de lleno en el diseño de un receptor para la radiobaliza de 27MHz realizada en las sesiones previas.</div><br />
<div style="text-align: justify;">A la hora de plantear el diseño de un receptor de RF, se debe tener en cuenta que en el espectro radioeléctrico existen multitud de perturbaciones que harán necesaria una relación S/N mínima para poder detectar la información de interés.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Como ya se vio en pasadas sesiones, al margen del ruido existen otros factores que condicionan en gran medida la potencia recibida, como la distacia entre emisor y receptor o altura de las antenas.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Para determinados anchos de banda (p.ej. 3KHz) es posible encontrar tablas que indican la relación S/N mínima en función del tipo de información que se transmite.</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjABZk1kvs1ItCzTsI1Nlf9jX2lh5fSmH_b3AYwjGeRgsFf7fzxFm1XWWNGguStDxWg-pou6ulLDX4Kg3jG0B84V9YG4-oUQaqi5PM-VAm3yLau1UyWmDbrmozqngG-TzYfWV4mc0sOk4E/s1600/s22_001.PNG" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="189" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjABZk1kvs1ItCzTsI1Nlf9jX2lh5fSmH_b3AYwjGeRgsFf7fzxFm1XWWNGguStDxWg-pou6ulLDX4Kg3jG0B84V9YG4-oUQaqi5PM-VAm3yLau1UyWmDbrmozqngG-TzYfWV4mc0sOk4E/s200/s22_001.PNG" width="200" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">Para estudiar el ruido que capta una antena se utiliza un símil con una resistencia. Una resistencia que no está a 0ºK tiene una carga que es nula en promedio pero no instantáneamente, así la potencia de ruido se calcula como:</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgOe58GGZ330k_PZsFo0qWsvo_gyv3b1WnbiUQ9IF58eozv3L7mjtokXM6C1AVouPiqnceRCYLvh84Dmwfp8GK5e7EyXJ78z_wRBohQddw2hxdc8nYOFr8hog8a_4TTTmd_Q-igoDrZboo/s1600/s22_005.PNG" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="224" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgOe58GGZ330k_PZsFo0qWsvo_gyv3b1WnbiUQ9IF58eozv3L7mjtokXM6C1AVouPiqnceRCYLvh84Dmwfp8GK5e7EyXJ78z_wRBohQddw2hxdc8nYOFr8hog8a_4TTTmd_Q-igoDrZboo/s320/s22_005.PNG" width="320" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">Donde K es la constante de Boltzmann, T la temperatura en grados Kelvin y B el ancho de banda con que se mide la tensión de ruido.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Por extensión, una antena también captura una tensión de ruido que se cuantifica asimilándolo al producido térmicamente en una resistencia. De ahí el parámetro "temperatura de la antena" que nos da una idea del ruido que captura la antena en un determinado entorno y en un determinado ancho de banda.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Así pues, conocida la potencia de ruido que captará el receptor y la relación S/N mínima, es posible obtener la potencia de señal mínima necesaria:</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgNUF-rLebA4g2u_Q5J-DPTopSI28t227NWWjdme_9sO_T_YxPpPpTmJ65QUXILQXEm-dAPpcsyf3Vbt0r-orn00frZfdt9euaX6Njxz3V7tAKdEE5rtyv7ufD7KY4Wjb5InP0uROqwlfc/s1600/form22_001.PNG" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgNUF-rLebA4g2u_Q5J-DPTopSI28t227NWWjdme_9sO_T_YxPpPpTmJ65QUXILQXEm-dAPpcsyf3Vbt0r-orn00frZfdt9euaX6Njxz3V7tAKdEE5rtyv7ufD7KY4Wjb5InP0uROqwlfc/s1600/form22_001.PNG" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">Si pasamos a trabajar en dBm / dB, entonces la expresión será:</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgn_2A0IabIvu7Y-ak6wRUUG9yYelDuF0fPiN2gPpRjbleC-YFWTE3uV4jiyWdXOWRDeo61bAXHm99GSqyaZt-MM4cG1pQE4B9oOEGO9dBqn_Vub0qZLkVA5OAIRw2XvfOhpgpbnX3sgsA/s1600/form22_002.PNG" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="43" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgn_2A0IabIvu7Y-ak6wRUUG9yYelDuF0fPiN2gPpRjbleC-YFWTE3uV4jiyWdXOWRDeo61bAXHm99GSqyaZt-MM4cG1pQE4B9oOEGO9dBqn_Vub0qZLkVA5OAIRw2XvfOhpgpbnX3sgsA/s320/form22_002.PNG" width="320" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">Ahora estudiamos el caso especial en el que la S/N mínima sea de 0dB, y llamaremos a esta situación Mínima Señal Detectable, la expresión quedará como sigue:</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgOzL-4qXdGcNEt2sl4mru1PS4A7OyeyJrY2Au2paIjAlnFfFF6aefWzIIvzwGAa8kcFeK8ltwQIwESBUtD2eqlq9VZDeqF_JRkOChwhUIp0lDfBi0aIxoBNKf-Ethu-OWzp1A6Hr1ddtc/s1600/form22_003.PNG" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="54" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgOzL-4qXdGcNEt2sl4mru1PS4A7OyeyJrY2Au2paIjAlnFfFF6aefWzIIvzwGAa8kcFeK8ltwQIwESBUtD2eqlq9VZDeqF_JRkOChwhUIp0lDfBi0aIxoBNKf-Ethu-OWzp1A6Hr1ddtc/s320/form22_003.PNG" width="320" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">Empezamos con el diseño de las etapas del receptor. En primer lugar se plantea la realización mediante amplificación directa, es decir, mediante un único filtro paso-banda con amplificación K en el pico.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Dado que para conseguir los 0'3v (necesarios en el detector de envolvente) será necesario amplificar la señal recibida, en el caso de utilizar amplificación directa, la ganancia en el pico necesaria en el filtro será muy elevada, lo cual será difícil de construir.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Para solucionar las dificultades en la construcción del filtro, se propone la utilización de un receptor heterodino, llamado así porque utiliza dos frecuencias diferentes.</div><br />
<div style="text-align: justify;">La ventaja del receptor heterodino radica en el hecho de desplazar la señal recibida a una frecuencia en la que sea más fácil construir el filtro. Es más, podemos encontrar filtros a determinadas frecuencias disponibles comercialmente, con lo que bastará con desplazar la señal a esas frecuencias. </div><br />
<div style="text-align: justify;">El desplazamiento en frecuencia se consigue multiplicando la señal recibida por una senoide procedente de un oscilador local. La frecuencia del oscilador local será la utilizada en el emisor (fr=27MHz) y sumada/restada la frecuencia a la cual se quiere desplazar (en adelante fint).</div><br />
<div style="text-align: justify;">El resultado de la multiplicación será: por un lado la señal desplazada a la frecuencia fint y por otro una réplica a frecuencia elevada (2xfr-fint) que desaparecerá al filtrar paso-banda.</div><br />
<div style="text-align: justify;">El multiplicador también permite amplificar, con lo que la ganancia necesaria para poder atacar al detector de envolvente se podrá repartir y no recaerá toda en el filtro.</div><br />
<div style="text-align: justify;">El gran inconveniente de este tipo de receptor consiste en que una señal de frecuencia imagen (fr-2fint) también atraviesa el receptor y se desplaza a la misma frecuencia fint, con lo que supondrá una interferencia. Este problema es especialmente grave en onda media, ya que se trabaja típicamente con filtros situados en 455KHz y las frecuencias imagen caen dentro de la banda disponible, con lo que es factible encontrar emisiones que se interfieran.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Para solucionar la problemática de la frecuencia imagen, una posibilidad sería cambiar la frecuencia fint, no obstante la frecuencia 455kHz es muy común y los filtros disponibles trabajan mayoritariamente a esa frecuencia. Otra solución más factible, y de hecho es la utilizada habitualmente, consiste en situar un filtro sintonizable, que elimine cualquier posible señal de frecuencia imagen, a la entrada del receptor.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Otra posible solución consistiría en utilizar una doble conversión, usando una fint alta en la primera conversión nos podemos asegurar que la frecuencia imagen quede fuera de la banda, e incluso que la propia antena haga de filtro.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Llegados a este punto, se comenta brevemente el funcionamiento del demodulador síncrono, el cual basa su funcionamiento en desplazar la señal recibida a la banda base, requiriendo así únicamente un filtrado paso bajo y evitando la necesidad de un detector de envolvente.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Una vez observadas las bondades del receptor heterodino, decidimos aplicar el esquema del receptor heterodino al receptor de la radiobaliza. En nuestro caso desplazaremos la señal recibida a 10KHz, para ello será necesario un oscilador local de 27'01MHz.</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEj_Degmy4i75zTbGnxA0iaalSUI-6tUP00Huw5Yr5Eds0ZfzvlhnIneelW7E0l6lo5c-3PSpBemCnc2wWRDbfAczv0j1pHixK6RtLlDwrn9H3cAmCou6e1MrmXM4WI0iyPxDwE9A8hwHhc/s1600/s22_002.PNG" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="90" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEj_Degmy4i75zTbGnxA0iaalSUI-6tUP00Huw5Yr5Eds0ZfzvlhnIneelW7E0l6lo5c-3PSpBemCnc2wWRDbfAczv0j1pHixK6RtLlDwrn9H3cAmCou6e1MrmXM4WI0iyPxDwE9A8hwHhc/s400/s22_002.PNG" width="400" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">A la salida del detector de envolvente se ha colocado un comparador que hará que se encienda un LED cuando se reciba la señal del emisor de la radiobaliza.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Para construir el receptor heterodino es necesario un multiplicador analógico, y llegados a este punto es necesario aprender a implementar este tipo de dispositivos.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Un multiplicador analógico comercial es un elemento complejo y de coste elevado, por lo que sería interesante encontrar una alternativa. En este punto nos fijamos en que una de las dos señales que entran al multiplicador siempre será de tipo sinusoidal, lo que permite simplificar la estructura del multiplicador.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Dada la naturaleza sinusoidal de una de las señales del multiplicador, el modelo 'matemático' de la operación realizada sería el siguiente:</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEj-hiAhWPOWI9_j-IJBa7J-GqTkgtnaEBNlNFY0F1IFbs8dBmX2IbUnEWOTmHQam65bLGCqbDqnWeCM-jcs1XghBMCMf7PHU3FbViGi4L76aYcUupNcSJ4e4q-2rph-O9ubHCUvA3WtzDI/s1600/s22_003.PNG" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="36" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEj-hiAhWPOWI9_j-IJBa7J-GqTkgtnaEBNlNFY0F1IFbs8dBmX2IbUnEWOTmHQam65bLGCqbDqnWeCM-jcs1XghBMCMf7PHU3FbViGi4L76aYcUupNcSJ4e4q-2rph-O9ubHCUvA3WtzDI/s400/s22_003.PNG" width="400" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">Dicha operación equivale a la conmutación entre la señal de entrada y su versión invertida, siendo la frecuencia de conmutación la del oscilador local.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Esta estructura es mucho más simple de construir. En la proxima sesión veremos que existen en el mercado dispositivos integrados específicos para realizar esta tarea y estudiaremos como utilizarlos.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Finalizamos la sesión viendo el datasheet de un multiplicador analógico comercial de una marca conocida.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Nota: Las imágenes mostradas en este post han sido extraídas de los apuntes de la asignatura Diseño de Radioreceptores.</div>Juan de la Cerdahttp://www.blogger.com/profile/03339196289047729248noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-537868615664783373.post-77073918089038525852010-12-09T11:57:00.000-08:002010-12-09T11:57:39.232-08:00Sesión 21<div style="text-align: justify;">En esta sesión vamos a terminar el emisor de la radio-baliza, para ello se añadirá al oscilador de 27MHz (diseñado en la sesiones anteriores), un circuito que permita realizar una modulación ON/OFF con un periodo de 1 segundo.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Con las condiciones de modulación anteriores y sabiendo que tenemos una portadora de 27MHz, la estructura del receptor puede ser la siguiente:</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEj-2nken1hXs1imgYJumrxiV5id9ycFTpMZl5PfZEf9uNbh9Jx3yepp9R4vzzVfBa8eR7wdY_X2DDcXRYbX9zE804X3X4uLaZcP9SnNLPfebHBIAmEelMXqdAgPsNugYDGvJdaj7uel8xc/s1600/s21_001.PNG" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="125" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEj-2nken1hXs1imgYJumrxiV5id9ycFTpMZl5PfZEf9uNbh9Jx3yepp9R4vzzVfBa8eR7wdY_X2DDcXRYbX9zE804X3X4uLaZcP9SnNLPfebHBIAmEelMXqdAgPsNugYDGvJdaj7uel8xc/s400/s21_001.PNG" width="400" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">A la salida de este receptor se tendrá una señal de 1KHz de 1/2 segundo de duración y que se repetirá cada segundo, la cual, mediante un sistema de amplificador + altavoz, reproducirá un pitido claramente audible.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Para conseguir una modulación ON/OFF de la salida del oscilador, es necesario poder hacer que éste oscile a voluntad.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Una primera idea para conseguirlo, puede consistir en controlar la alimentación del circuito mediante un interruptor electrónico, pero ojo, entre los terminales de alimentación tenemos un condensador de desacoplo grande, lo que comportará una constante de tiempo elevada en las conmutaciones.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Una solución más adecuada consiste en controlar el terminal emisor del transistor:</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgcQgGWm5SuAxJQrEOtS8IiQhBtSYT0OBFi8rYLyGnpFVQ8QKmdXl1Ey2JCOZ93pg_UmUdGDU1zwzlaXBFDhCoqz1J1_x0-Cbx6xS4nWzNqAzkIIYBXWFs0zJC7D6C_LaKsqZjPvhSx0tc/s1600/s21_002.PNG" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="200" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgcQgGWm5SuAxJQrEOtS8IiQhBtSYT0OBFi8rYLyGnpFVQ8QKmdXl1Ey2JCOZ93pg_UmUdGDU1zwzlaXBFDhCoqz1J1_x0-Cbx6xS4nWzNqAzkIIYBXWFs0zJC7D6C_LaKsqZjPvhSx0tc/s200/s21_002.PNG" width="171" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">El control del oscilador con este circuito es el siguiente:</div><br />
<ul><li>Vc = 15v - El transistor está en corte y el oscilador no funciona.</li>
<li>Vc = 0 - El transistor está en zona activa y el circuito oscila.</li>
</ul><br />
<div style="text-align: justify;">Ahora que ya sabemos como controlar el funcionamiento del oscilador, es necesario un circuito que permita una secuencia de activación / desactivación periódica.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Una solución sencilla y al alcance de cualquier aficionado a la electrónica es el circuito integrado NE555, que permite generar una señal rectangular de 0 - 15v con muy pocos componentes externos:</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEj5n-Q8inANW4bjmZBC5iKrBBXoK7gRS3trgatmpoGv9M0MOa-zDzRh8i7Cj8TUmSt7R8hd9H4EHwIoIot7S-6Nr2bwvYyzGDEBt4J4YDijPVkasaykBHIEwAtQ817aV51pwHTP7IqUqxE/s1600/s21_003.PNG" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="149" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEj5n-Q8inANW4bjmZBC5iKrBBXoK7gRS3trgatmpoGv9M0MOa-zDzRh8i7Cj8TUmSt7R8hd9H4EHwIoIot7S-6Nr2bwvYyzGDEBt4J4YDijPVkasaykBHIEwAtQ817aV51pwHTP7IqUqxE/s320/s21_003.PNG" width="320" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">Para conseguir una señal que tenga, por ejemplo, 1 segundo a 0v y 1 segundo a 15v, los valores adecuados serían:</div><br />
<div style="text-align: center;">C=47μF, R1=1K, R2=27K</div><br />
<div style="text-align: justify;">Finalmente, se conectan modulador y oscilador juntos para formar el emisor de pulsos de 27MHz:</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjhN6uND1UwjPkK8irfVbFs-TZMFjqEsgHtffLFWkNI7GirDqOe9NGJTFq95MFhm2r-acv6pzxoQQcNObB8swnnob59pHJFUoXOS3j8-M0F6fCz-knU2dOsH71W9B9MepKKJ4zrb3oaDak/s1600/s21_004.PNG" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="165" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjhN6uND1UwjPkK8irfVbFs-TZMFjqEsgHtffLFWkNI7GirDqOe9NGJTFq95MFhm2r-acv6pzxoQQcNObB8swnnob59pHJFUoXOS3j8-M0F6fCz-knU2dOsH71W9B9MepKKJ4zrb3oaDak/s400/s21_004.PNG" width="400" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">Para verificar el funcionamiento del modulador, se ha añadido un diodo LED que se encenderá cuando se emite la señal de 27Hz.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Se finaliza la clase en el laboratorio, realizando el montaje práctico del circuito anterior. Una vez verificado el funcionamiento del 555, se conecta una antena y con un receptor sintonizado en 27MHz, comprobamos que se escucha un tono intermitente de 1KHz, con la misma cadencia que se observa en el parpadeo del LED.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Nota: Las imágenes mostradas en este post han sido extraídas de los apuntes de la asignatura Diseño de Radioreceptores.</div>Juan de la Cerdahttp://www.blogger.com/profile/03339196289047729248noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-537868615664783373.post-34638929480536990622010-12-09T09:19:00.000-08:002010-12-09T09:21:52.071-08:00Sesión 20<div style="text-align: justify;">Empezamos la sesión viendo las posibilidades existentes para modificar ligeramente las frecuencias fs y fp del cristal de cuarzo. Existen dos posibilidades: </div><br />
<ul><li>Condensador variable en paralelo: permite disminuir fp.</li>
<li>Condensador variable en serie: permite aumentar fs.</li>
</ul><br />
<div style="text-align: justify;">En cualquier caso, lo que no es viable es disminuir fs o aumentar fp.</div><br />
<div style="text-align: justify;">En la pasada sesión se comentó que el cristal de cuarzo, para frecuencias situadas entre fs y fp, presentaba un comportamiento inductivo. De hecho se puede demostrar que, entre dichas frecuencias, el cristal se comporta como un inductor cuyo valor se situa entre 0 e infinito.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Gracias al comportamiento inductivo del cristal, en un circuito oscilador es posible sustituir el inductor existente por un cristal. Veamos el ejemplo del oscilador de Colpitts:</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgJrgj6hhqhHooDQW9BqDMe3RpW3RHKRuzUNwUK6_m0ZB8ozaLAueq0A3eAfWZM1JE0upQMfGWqv8Ih1fqku86ITRBtzSI1nPaB2pJGU2nROUpDwDYDJI-z5488h9YsSieyFFDWJnmBKPk/s1600/s20_001.PNG" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="122" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgJrgj6hhqhHooDQW9BqDMe3RpW3RHKRuzUNwUK6_m0ZB8ozaLAueq0A3eAfWZM1JE0upQMfGWqv8Ih1fqku86ITRBtzSI1nPaB2pJGU2nROUpDwDYDJI-z5488h9YsSieyFFDWJnmBKPk/s400/s20_001.PNG" width="400" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">En el circuito anterior se ha sustituido el inductor por un cristal de 27MHz. La peculiaridad de este montaje consiste en que el cristal, que en modo inductivo puede tomar cualquier valor entre 0 e infinito, se comportará como un inductor justamente del valor adecuado para que el circuito oscile a dicha frecuencia.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Teniendo en cuenta esto, el condensador variable Cv será innecesario y por eso desaparece del circuito con el cristal, igual que el desacoplo en DC, ya que en DC el cristal es un circuito abierto y no un cortocircuito como ocurría con el inductor.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Si probamos este circuito en nuestro laboratorio, observaremos que no oscila a 27MHz sino a 9MHz. Esto ocurre porque el oscilador está tallado para funcionar con sobre-tono (over-tone). Este tipo de cristales tienen un modo fundamental y funcionan correctamente en el tercer armónico de dicho modo, lo cual facilita su fabricación, ya que se pueden hacer con un grosor mayor. </div><br />
<div style="text-align: justify;">Del estudio de los teóricos de circuitos, surge una nueva configuración de oscilador:</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEheY_C_nI9pger9jtw9EgTmxIhbmrKYCPol-m93auCK-YXf5sqhcdTxFAnXUEIF1-K9BiBxVgMaA1S0WB5Dm8XAAQ6yLO9rO_fGKJiw5KGnr8HxyLurscAiz-PSyJ0R17LYdqFgpYtF7ag/s1600/s20_002.PNG" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="53" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEheY_C_nI9pger9jtw9EgTmxIhbmrKYCPol-m93auCK-YXf5sqhcdTxFAnXUEIF1-K9BiBxVgMaA1S0WB5Dm8XAAQ6yLO9rO_fGKJiw5KGnr8HxyLurscAiz-PSyJ0R17LYdqFgpYtF7ag/s400/s20_002.PNG" width="400" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">Resolviendo el circuito anterior, se llega a la siguiente condición de oscilación:</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhdsN_YH_C8HPgpbDWNxMglaxfTPKmpBVbf8J48eL5haqUS1nkv6ErqtwzWwmcu9KAQJsfIodZRVgWN9x8_5AINry-ZsdTlkF9VHa0BFIER8D-Sp2Z2MVqvV-BvepGjdWMYpYzY6QoUj6o/s1600/s20_005.PNG" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="71" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhdsN_YH_C8HPgpbDWNxMglaxfTPKmpBVbf8J48eL5haqUS1nkv6ErqtwzWwmcu9KAQJsfIodZRVgWN9x8_5AINry-ZsdTlkF9VHa0BFIER8D-Sp2Z2MVqvV-BvepGjdWMYpYzY6QoUj6o/s200/s20_005.PNG" width="200" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">En un ejemplo de circuito con la nueva configuración de oscilador, la etapa amplificadora se puede implementar mediante una puerta NAND, y en el filtro paso-banda sustituir el inductor por un cristal de cuarzo:</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgwc8NNkMYDgoFlMQ6rR7WsmT1-NL06MykA2hejpf2syfXxT-wP_rJMgYHqFb4_qKCnoNMLVSFUJUiA3rC05rDg2MthbQv6AUrLvYBN2w4neF5E0McMwWJ1O-ukruBDEqd1DqoZ7imlFNE/s1600/s20_003.PNG" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="132" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgwc8NNkMYDgoFlMQ6rR7WsmT1-NL06MykA2hejpf2syfXxT-wP_rJMgYHqFb4_qKCnoNMLVSFUJUiA3rC05rDg2MthbQv6AUrLvYBN2w4neF5E0McMwWJ1O-ukruBDEqd1DqoZ7imlFNE/s320/s20_003.PNG" width="320" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">La desventaja de este oscilador que acabamos de ver, denominado oscilador de Pierce por llamarse así su inventor, es que oscila en el modo fundamental del cristal, por lo tanto no es válido para trabajar con un un cristal que funcione con sobre-tono.</div><br />
<div style="text-align: justify;">A continuación se estudia otro ejemplo, basado en un amplificador construido mediante un transistor bipolar. En este caso se utilizará una variante de circuito de polarización, con dos resistencias conectadas en la base:</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEifogisPVI813n1x4GUV2s6Hu6v9TZj4DhAEwNNXSXzk4uNYc-3Tnwi9jjF_0xOardM7N0t7DOgymQd-qKqAkpepw6_2Adp-8fB1lPQOQWZZidbnU1rItuwzRwihjqp3IgpxLrlhQoRP9g/s1600/s20_004.PNG" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="214" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEifogisPVI813n1x4GUV2s6Hu6v9TZj4DhAEwNNXSXzk4uNYc-3Tnwi9jjF_0xOardM7N0t7DOgymQd-qKqAkpepw6_2Adp-8fB1lPQOQWZZidbnU1rItuwzRwihjqp3IgpxLrlhQoRP9g/s320/s20_004.PNG" width="320" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">En este circuito, el filtro paso-banda formado por la bobina y el condensador variable, sintonizados a un valor algo inferior a 27MHz, permite el funcionamiento del oscilador con un cristal con sobre-tono, el cual se coloca en el lazo de realimentación.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Acabamos la sesión en el laboratorio, en él llevaremos a cabo el montaje del oscilador de Pierce con amplificador basado en BJT visto anteriormente, y observaremos que su funcionamiento es correcto.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Nota: Las imágenes mostradas en este post han sido extraídas de los apuntes de la asignatura Diseño de Radioreceptores.</div>Juan de la Cerdahttp://www.blogger.com/profile/03339196289047729248noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-537868615664783373.post-55977097072722562142010-11-29T11:56:00.000-08:002010-11-29T11:56:45.949-08:00Sesión 19<div style="text-align: justify;">En la pasada sesión vimos que para construir un analizador espectral se utilizaba un filtro paso-banda de frecuencia central variable. Para conseguir el mismo efecto utilizando un paso-banda de frecuencia central fija, se recurría a un multiplicador y un oscilador con frecuencia controlable.</div><br />
<div style="text-align: justify;">También se vio que, para automatizar el barrido de frecuencias en el analizador, era necesario poder controlar la frecuencia del oscilador mediante una tensión.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Así pues, en esta sesión nos centraremos en como conseguir un oscilador con frecuencia controlable por tensión y se describirá un componente vital en circuitos que precisan generar una determinanda frecuencia: el cristal del cuarzo.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Basándonos en la estructura del oscilador construido en la sesión 17, llegamos a la conclusión de que el elemento que permite variar la frecuencia del oscilador es un condensador variable. Así pues, parece lógico pensar que, para conseguir un oscilador de frecuencia controlable mediante una tensión, sea necesario tener un condensador cuya capacidad se modifique precísamente con una tensión.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Si pensamos en como está construido un diodo semiconductor, observamos que en polarización inversa se comporta como un condensador: una zona N y otra P (que actuan como placas) separadas por una barrera de potencial (que actúa como dieléctrico). Variando la tensión aplicada en sus terminales varía el tamaño de la barrera, y por tanto también la capacidad del condensador que se forma.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Un tipo especial de diodo, denominado Varicap, está construido de manera que maximiza el efecto condensador y por tanto es el más adecuado para este tipo de aplicaciones.</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgpaIQx5T7UlaRanYamvPGNLaBoB43ejeZLdJ3M6PcpcuIkoDTQmWwfLVch_mKpAH2XK6FxuwnOb3Xn6GD0BqQuE4Z4e7W3ljV9Ye1Dt5LrOqqp4Wizi02v1zr8aIa2DMtP1QhtuZElRho/s1600/s19_circuito_varicap.bmp" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="212" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgpaIQx5T7UlaRanYamvPGNLaBoB43ejeZLdJ3M6PcpcuIkoDTQmWwfLVch_mKpAH2XK6FxuwnOb3Xn6GD0BqQuE4Z4e7W3ljV9Ye1Dt5LrOqqp4Wizi02v1zr8aIa2DMtP1QhtuZElRho/s320/s19_circuito_varicap.bmp" width="320" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">En la figura anterior se observa el montaje realizado para conseguir un condensador de capacidad controlada por tensión. La resistencia de gran valor limita la corriente que circula por el diodo y el condensador (también de capacidad elevada) evita que la tensión de control interfiera en el circuito al cual se conecta.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Pasamos rápidamente al laboratorio para añadir el circuito con el varicap a nuestros oscilador de 27MHz y verificar su comportamiento. Los resultados obtenidos son satisfactorios.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Se obtiene una variación pequeña al conectarlo en paralelo con C2 y mayor al conectarlo en paralelo con Cv. Como el condensador variable está soldado a la placa y no se puede extraer, el efecto de variación de la frecuencia del circuito añadido es menor de lo esperado.</div><br />
<br />
<div style="text-align: justify;"><u>El cristal de cuarzo</u></div><br />
<div style="text-align: justify;">A menudo es necesario dotar un circuito de un determinado patrón de frecuencia que sea inalterable, es decir, que no dependa del valor de un determinado condensador o bobina y que permanezca estable al variar las condiciones del entorno.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Los cristales de cuarzo se obtienen tallando el cuarzo en delgadas láminas de geometría muy precisa. Posteriormente se metalizan las caras opuestas y se encapsulan.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Segun sea el tipo de corte, el efecto piezoeléctrico proporciona un comportamiento selectivo en frecuencia, que tiene unas características muy estables.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Se puede resumir su comportamiento en base a dos frecuencias caracterísiticas própias del cristal y su corte (fs y fp):</div><br />
<ul><li>f < fs: Comportamiento capacitivo.</li>
<li>f = fs: Cortocircuito.</li>
<li>fs < f < fp: Comportamiento inductivo.</li>
<li>f = fp: Circuito abierto.</li>
</ul><br />
<div style="text-align: justify;">Las frecuencias fs y fp son extremadamente estables, el intervalo que las separas es de tan sólo unos pocos KHz y se pueden ubicar a varias decenas de MHz.</div><br />
<div style="text-align: justify;">En esencia, podemos interpretar el cristal de cuarzo como un interruptor que se cierra únicamente a la frecuencia que nos interesa. Una forma simple de añadirlo a nuestro oscilador será colocarlo en el lazo de realimentación, de esta manera el lazo sólo se cierra (y por tanto el oscilador funciona) a la frecuencia de interés.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Finalmente, volvemos al laboratorio para colocar el cristal de cuarzo de 27MHz en el lazo de realimentación de nuestro oscilador, y comprobamos que el ajuste del condensador variable sólo permite que éste oscile a dicha frecuencia, en el momento en que variamos el ajuste, el oscilador deja de funcionar. </div><br />
<div style="text-align: justify;">Nota: Las imágenes mostradas en este post han sido extraídas de los apuntes de la asignatura Diseño de radioreceptores.</div>Juan de la Cerdahttp://www.blogger.com/profile/03339196289047729248noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-537868615664783373.post-9312567948470652482010-11-29T11:55:00.000-08:002010-11-29T11:55:21.025-08:00Sesión 18<div style="text-align: justify;">Se empieza la sesión en el laboratorio. Se llevará a cabo el montaje y verificación del oscilador de 27MHz diseñado en la clase anterior.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Para la realización del montaje se utiliza una placa de circuito impreso específica, que incorpora el autotransformador y el condensador variable. Una vez todo conectado, se alimenta el circuito y se observa la salida con el osciloscopio (sin usar sonda de baja capacidad). En un primer momento no aparece la señal, pero tras hacer girar el condensador variable, se encuentra un punto en el que aparece una señal sinusoidal bastante aceptable (a simple vista) en la pantalla. ¡El oscilador funciona!</div><br />
<div style="text-align: justify;">Nos preguntamos que potencia se está disipando en la resistencia de carga que simula la antena, pero ¡ojo! aunque pueda parecer que lo que tenemos ante nuestros ojos es una sinusoide, en verdad no lo es, por lo que aplicar aquí la formulación habitual para este tipo de señales sería temerario. La forma más adecuada de obtener la potencia disipada es midiendola directamente, para realizar dicha medida se utilizará el analizador espectral.</div><br />
<br />
<div style="text-align: justify;"><u>El analizador espectral</u></div><br />
<div style="text-align: justify;">El funcionamiento de un analizador espectral muy básico se puede describir como un filtro paso-banda de frecuencia central seleccionable, seguido de un detector de envolvente, al cual se puede conectar un voltímetro para ver la amplitud de la señal a esa frecuencia.</div><br />
<div style="text-align: justify;">El proceso de medida se puede automatizar generando automaticamente un barrido de valores para frecuencia central y visualizando gráficamente la salida del detector de envolvente en un gráfico XY. El valor X vendrá controlado por el mismo barrido de la frecuencia central y el Y por la amplitud medida en cada caso.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Así pues, la clave para construir un analizador espectral está en conseguir un filtro paso-banda con frecuencia central variable electrónicamente y que tenga un ancho de banda estable en todo el margen. Conseguir un filtro con estas características usando las técnicas descritas hasta ahora no será viable, ya que como se vio en sesiones pasadas, en estos filtros el ancho de banda varía al variar la frecuencia central.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Sabemos que lo más eficiente es construir un filtro un filtro paso-banda que cumpla unos requisitos determinados a una determinada frecuencia fija, de hecho hasta los podemos encontrar ya encapsulados comercialmente con frecuencias centrales típicas (455KHz, 10.7MHz, 45MHz, etc...). Si conseguimos desplazar la señal a medir a la frecuencia del filtro, el efecto será el mismo que tener el filtro ajustado a la frecuencia de la señal, con la ventaja de que el filtro siempre tendrá la misma fc.</div><br />
<div style="text-align: center;">¿Como conseguimos desplazar una señal en frecuencia?</div><br />
<div style="text-align: justify;">Pues utilizando un oscilador sinusoidal de frecuencia variable y un multiplicador. Como ya se vio en el caso de la modulación AM, se puede conseguir un desplazamiento en frecuencia mediante la multiplicación de la señal original por una sinusoide de una determinada frecuencia. La frecuencia del oscilador para medir la amplitud a una determinada frecuencia (fc) con un filtro de una frecuencia fija (fi) deberá ser (fc-fi).</div><br />
<br />
<div style="text-align: justify;">Para acabar la sesión volvemos al laboratorio para llevar a cabo la medida del espectro de nuestro oscilador de 27Mhz. Utilizaremos el HM8028 de Hameg, un analizador de espectro un poco diferente a los que yo personalmente había utilizado hasta ahora.</div><br />
<div style="text-align: justify;">A diferencia de los típicos analizadores totalmente autónomos, con pantalla y controles propios, el HM8028 no incluye un visualizador gráfico, sino que precisa de un osciloscopio en modo XY (con unos ajustes H/V determinados) para poder observar el contenido espectral de la señal medida.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Ahora si, ya estamos en condiciones de medir la potencia de nuestro oscilador de la radiobaliza. El resultado de la medida es -7dBm, lo que se traduce en una potencia de 0'2mW.</div>Juan de la Cerdahttp://www.blogger.com/profile/03339196289047729248noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-537868615664783373.post-31567959502145198462010-11-24T13:25:00.000-08:002010-11-24T13:25:42.367-08:00Sesión 17<div style="text-align: justify;">El circuito oscilador que se montó en la pasada sesión utilizaba una bobina. Las bobinas son elementos complejos de fabricar y su coste aumenta con el número de espiras por necesitar mucho cobre. ¿Se podría construir un oscilador sin utilizar bobinas? La respuesta a esta pregunta la encontramos en el oscilador Puente de Wien.</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh6T3UzS7_V-87ZVU5Qz86enA-jcW7NwpJErba02WQ8RZDeXkiWbcuYR_jVoMcTn9uwxE_yJTBbnlpxlw0YKoGIULBUub1UNPYAtnMB7d2OnY_sFu90cxczyHsUOXf_llIAOWz9LONDIzM/s1600/sesion_17_001.bmp" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="131" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh6T3UzS7_V-87ZVU5Qz86enA-jcW7NwpJErba02WQ8RZDeXkiWbcuYR_jVoMcTn9uwxE_yJTBbnlpxlw0YKoGIULBUub1UNPYAtnMB7d2OnY_sFu90cxczyHsUOXf_llIAOWz9LONDIzM/s320/sesion_17_001.bmp" width="320" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">El filtro que incorpora este oscilador únicamente utiliza dos resistencias y dos condensadores (R y C) y la frecuencia de oscilación viene dada por f=1/2πRC. Si además los valores de ambas resistencias y ambos condensadores son iguales, entonces BW=3/RC (por tanto Q=1/3). Al igual que en el circuito oscilador visto anteriormente, a través de Ry se debe ajustar la ganancia hasta estabilizar el circuito.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Para evitar la necesidad de ajuste de la ganancia, en 1939 William Hewlett inventó un sistema basado en una lámpara usada como termistor de coeficiente positivo. Al aumentar la tensión en la salida la lámpara se calienta más y su resistencia aumenta, este efecto provoca a su vez una reducción en la tensión de salida, lo que hace disminuir la resistencia de la lámpara. Este proceso hace converger lentamente el valor de la ganancia hasta estabilizarse.</div><br />
<div style="text-align: justify;">El equivalente moderno del circuito de Hewlett se muestra a continuación:</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhIZx5YoHOGyKjYOm7QapHKxL1mglv9pcknxdSM7HAj1NiVqwmeTIuTC6ooQe-hrBfpXCA634FxYjQeQrlmh8MiAX0gz1YlQDq6xxdXGGh9lvW9nAJeWmiq3JQsUt4kQu3DSBm9NEzBHT0/s1600/sesion_17_002.bmp" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="227" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhIZx5YoHOGyKjYOm7QapHKxL1mglv9pcknxdSM7HAj1NiVqwmeTIuTC6ooQe-hrBfpXCA634FxYjQeQrlmh8MiAX0gz1YlQDq6xxdXGGh9lvW9nAJeWmiq3JQsUt4kQu3DSBm9NEzBHT0/s320/sesion_17_002.bmp" width="320" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">En este circuito el resistor variable se implementa con un transistor FET, donde la tensión de puerta viene controlada por un circuito detector de envolvente conectado a la salida del amplificador.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Llegados a este punto, ya tenemos una metodología para analizar circuitos osciladores:</div><br />
<ol><li>Abrir el lazo de realimentación.</li>
<li>Obtener la ganancia K del amplificador y la H(2πf) del filtro.</li>
<li>¿Existe una frecuencia con desfase nulo?</li>
<ul><li>Amplificador no inversor: filtro puramente resistivo en fr.</li>
<li>Amplificador inversor: filtro puramente resistivo + π en fr.</li>
</ul><li>¿Es la amplificación mayor o igual a 1?</li>
</ol><br />
<div style="text-align: justify;">Los circuitos osciladores comentados hasta el momento utilizan un AO como amplificador. En anteriores sesiones ya hemos visto que este tipo de dispositivos tienen un mal comportamiento a altas frecuencias, así que para conseguir osciladores de este tipo de frecuencias será necesario recurrir al transistor.</div><br />
<div style="text-align: justify;">En la configuración final se utilizará un amplificador que actuará como seguidor de tensión, y necesitaremos un filtro pasobanda con ganancia mayor que la unidad.</div><br />
<div style="text-align: justify;">¿Por qué necesitamos entonces el amplificador, si tiene ganancia unitaria? Pues para que suministre la potencia que se disipa en el filtro.</div><br />
<div style="text-align: justify;"><u>Diseño de un oscilador de 27MHz</u></div><br />
<div style="text-align: justify;">Con todo lo aprendido hasta el momento, nos disponemos a diseñar un oscilador completo para utilizarlo en nuestro emisor de radiobaliza. La estructura de partida es la siguiente:</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhUNQJIkVzQPBORAtGHgHo_735cikWptO6nfVDmJwM82fwv-PGEyRXWl_xpRz-mahjbCtM2oNLzo647c5vk8vgi6lt9zPZlyFQBiSW4XwoEXrmB4hvRScd7Nd7-03J025uyXzWf5lMTVBw/s1600/sesion_17_003.bmp" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="116" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhUNQJIkVzQPBORAtGHgHo_735cikWptO6nfVDmJwM82fwv-PGEyRXWl_xpRz-mahjbCtM2oNLzo647c5vk8vgi6lt9zPZlyFQBiSW4XwoEXrmB4hvRScd7Nd7-03J025uyXzWf5lMTVBw/s320/sesion_17_003.bmp" width="320" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">La etapa amplificadora, que actúa como seguidor, se construye mediante un transistor trabajando en zona activa. El circuito de polarización será el siguiente:</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh8o-hhLZYHpk530o8j7xKCBAwaq_HwWmL-bsAJAfMqyyY-oexJ9wtflJ8IC6TB_d_dSjWGV6omDh9nmSHylJzl3SysLK5D8M82V9Qk1lIjfPM0t6uzsV-hdkOPS-SwQJ-12VRd9ljN0lI/s1600/sesion_17_004.bmp" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="129" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh8o-hhLZYHpk530o8j7xKCBAwaq_HwWmL-bsAJAfMqyyY-oexJ9wtflJ8IC6TB_d_dSjWGV6omDh9nmSHylJzl3SysLK5D8M82V9Qk1lIjfPM0t6uzsV-hdkOPS-SwQJ-12VRd9ljN0lI/s200/sesion_17_004.bmp" width="200" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">Con el valor de Rb y Re se controlará la corriente de colector, la amplificación y se fijará el valor de continua sobre el que cabalgará la señal de salida.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Para esta estructura se comprueba que la oscilación tendrá lugar cuando la carga conectada cumpla:</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEg-CNQiozwGSyOjz9Gei8iFsONPPeJK_btuz-2Cg9PmN7bgtItfiBXxTToxyC4xDr5HpNxhSv44ZOmcnbcfjRFQciLURHsG2fxj8PHWdsOlcmiHe4hDL4JSA2KfhKTqpbFuDNgLs6vpIs4/s1600/s17_formula.bmp" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEg-CNQiozwGSyOjz9Gei8iFsONPPeJK_btuz-2Cg9PmN7bgtItfiBXxTToxyC4xDr5HpNxhSv44ZOmcnbcfjRFQciLURHsG2fxj8PHWdsOlcmiHe4hDL4JSA2KfhKTqpbFuDNgLs6vpIs4/s1600/s17_formula.bmp" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">Finalmente mostramos el esquema definitivo del oscilador de nuestra radiobaliza, con los valores particularizados para 27MHz:</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh15Mc7tmFxwaS1K-P5PzKqWpJtZrj0sbVJZySsBQ8Nj8qvYTfjAWxRcghG7CyoXHcwP-tbA-LKvqHVjf8inF7RmSrOb079vN-fFZsC8xFlw9zw8RbLbl_24jQgMMTm6PZwpd0vkSzMP8M/s1600/sesion_17_005.bmp" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="108" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh15Mc7tmFxwaS1K-P5PzKqWpJtZrj0sbVJZySsBQ8Nj8qvYTfjAWxRcghG7CyoXHcwP-tbA-LKvqHVjf8inF7RmSrOb079vN-fFZsC8xFlw9zw8RbLbl_24jQgMMTm6PZwpd0vkSzMP8M/s320/sesion_17_005.bmp" width="320" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">Para el conjunto autotransformador y condensador variable se utilizará una plaquita ya montada con ambos elementos incluidos.</div><br />
<div style="text-align: justify;">En la próxima sesión se realizará el montaje experimental del oscilador en el laboratorio para comprobar su funcionamiento.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Nota: Las imágenes mostradas en este post han sido extraídas de los apuntes de la asignatura Diseño de radioreceptores.</div>Juan de la Cerdahttp://www.blogger.com/profile/03339196289047729248noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-537868615664783373.post-44718962506685350492010-11-20T08:25:00.000-08:002010-11-20T08:25:22.689-08:00Sesión 16<div style="text-align: justify;">En la sesión anterior, se estudió un circuito para evitar la degradación por efecto carga con muchas posibilidades, únicamente utilizaba dos condensadores en serie:</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiNQtW5LAVnwpBo-lHhtHoFvaz5whKdU07qE_3Nefy7jExtURHe9U0lXzvBXciJTU2m6Y6q82ucBVRN5xzWZ0LcRw7-_8vapoLEOr_tiq-H3oWszYAujY-W17qizhCLo_lVVBepVbJtoaw/s1600/sesion_16_Dibujo_Peq_Esquema.bmp" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="135" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiNQtW5LAVnwpBo-lHhtHoFvaz5whKdU07qE_3Nefy7jExtURHe9U0lXzvBXciJTU2m6Y6q82ucBVRN5xzWZ0LcRw7-_8vapoLEOr_tiq-H3oWszYAujY-W17qizhCLo_lVVBepVbJtoaw/s320/sesion_16_Dibujo_Peq_Esquema.bmp" width="320" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">Para comprender el funcionamiento de este circuito, se estudia un método para realizar transformaciones serie-paralelo y viceversa:</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEi_v6YAfgmymO195IFSDj0JqhPyH9S_gzQWuH44LOogZDOGb4_qeZYNIaSjXqY940HOwvLaSFvckErl23_nvgvmcDPzLpA_-jbdshAATMR827q8pbB6b9orss3SqMdTsPUgJ9k7sjL7w5Q/s1600/sesion_16_SP_PS.bmp" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="311" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEi_v6YAfgmymO195IFSDj0JqhPyH9S_gzQWuH44LOogZDOGb4_qeZYNIaSjXqY940HOwvLaSFvckErl23_nvgvmcDPzLpA_-jbdshAATMR827q8pbB6b9orss3SqMdTsPUgJ9k7sjL7w5Q/s320/sesion_16_SP_PS.bmp" width="320" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">Aplicando la transformación paralelo-serie de C2 y Ro, se obtiene una rama donde C1, C2 y una nueva resistencia (que llamaremos Rs) están en serie, y por lo tanto C1 y C2 se pueden sustituir por uno sólo de capacidad: el producto de ambos dividido por la suma. La nueva rama tiene un condensador en serie con Rs, aplicando una conversión serie-paralelo llegamos al siguiente resultado:</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhaxWeX_TP53ZROkWJJSVUWysvnoKopSJyZo8_6kkU5Mshj1W1DiaxkGd7l8-PHPgn3jVzF-IxCgj44t2AdAARzLPKOYBZPWQWn3Qwh77V_Wt04blxsCBTJJ1I142dbMarNWF02R_Ri6ZM/s1600/sesion_16_Dibujo_Esquema_Resultante.bmp" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="86" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhaxWeX_TP53ZROkWJJSVUWysvnoKopSJyZo8_6kkU5Mshj1W1DiaxkGd7l8-PHPgn3jVzF-IxCgj44t2AdAARzLPKOYBZPWQWn3Qwh77V_Wt04blxsCBTJJ1I142dbMarNWF02R_Ri6ZM/s320/sesion_16_Dibujo_Esquema_Resultante.bmp" width="320" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">Como se puede observar en el dibujo anterior, en el circuito equivalente el condensador del filtro estará formado por la combinación de valores de C1 y C2 y la resistencia de carga (vista desde el filtro) estará multiplicada por un factor cuadrático, que también dependerá de los valores de C1 y C2.</div><br />
<div style="text-align: justify;">La respuesta en frecuencia de los filtros paso-banda comentados, consiste típicamente en una curva con un pico en la frecuencia de resonancia y con un determinado ancho de banda. Cuando se quiere tener una respuesta más parecida a un filtro ideal (respuesta plana en todo el ancho de banda) se utiliza el acoplamiento inter-etapas, que consiste en concatenar diferentes filtros (típicamente 3) con frecuencias consecutivas. Este tipo de circuito es fácil de identificar en un receptor ya que habitualmente se implementa con tres tanques que suelen estar agrupados en la placa.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Una tercera alternativa para evitar la degradación por efecto carga, consiste en utilizar un autotransformador. Se trata de una solución parecida a la del transformador, con la diferencia de que, en lugar de un segundo devanado sobre el núcleo de la bobina, se realiza una toma intermedia en ésta. La relación de transformación se crea a partir del número de espiras entre los dos extremos de la bobina y la toma intermedia.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Todos los métodos vistos hasta el momento para evitar la degradación por efecto carga, permiten también adaptar la impedancia de entrada de un circuito, para así adecuarla a la línea y la antena que se les conecta.</div><br />
<div style="text-align: justify;"><u>Emisor de la radiobaliza.</u></div><br />
<div style="text-align: justify;">El propósito de este nuevo bloque es el de construir la parte del emisor de una radiobaliza que funcionará a 27MHz, en el bloque siguiente se llevará a cabo la construcción del receptor.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Para construir una radiobaliza que transmita a 27MHz es imprescindible disponer de una señal de dicha frecuencia, es por ello que empezamos haciéndonos una pregunta transcendental: ¿Como se construye un oscilador de 27MHz?</div><br />
<div style="text-align: justify;">Un primer planteamiento nos lleva a un circuito LC:</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhvdkV-E37oBHHoQyNeMV5s_JA7cxyMh6MOF4gqgbGyARgAPBgJ7RJSUaQFGvNW_FBPM4n65kq8aC_7f3CayASF40Zo5W22viuPzn4u4fbUobKu8Cwh95A-7LoxVOEfOeTiL0wWMoB_fGY/s1600/sesion_16_Circuito_Oscilador_LC.bmp" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="121" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhvdkV-E37oBHHoQyNeMV5s_JA7cxyMh6MOF4gqgbGyARgAPBgJ7RJSUaQFGvNW_FBPM4n65kq8aC_7f3CayASF40Zo5W22viuPzn4u4fbUobKu8Cwh95A-7LoxVOEfOeTiL0wWMoB_fGY/s200/sesion_16_Circuito_Oscilador_LC.bmp" width="200" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">Idealmente este circuito se comporta como un oscilador de frecuencia 1/SQRT(LC), sin embargo la energia inicialmente almacenada en el condensador se disipará en la resistencia parásita de la bobina, por lo que la tensión de salida se anulará rápidamente.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Elaborando un poco más la idea del oscilador, nos planteamos un circuito con un generador sinusoidal, un amplificador y un filtro pasobanda sintonizado a la frecuencia del generador. Si la cadena amplificador+filtro tiene una ganancia que hace que la tensión de salida sea igual a la de entrada y que ambas señales estén en fase (condiciones de Barkhausen: ganancia = 1 y diferencia de fase = 0), entoces si se cambia el generador por una conexión entre salida y entrada, el funcionamiento del circuito no debería alterarse.</div><br />
<div style="text-align: justify;">¿Que ocurre si la ganancia no es exactamente 1?</div><br />
<ul><li>K < 1 - La señal de salida se va atenuando cada vez más hasta anularse. </li>
<li>K > 1 - La oscilación crece indefinidamente hasta saturar el circuito y entonces deja de ser senoidal.<br />
</li>
</ul><br />
<div style="text-align: justify;">Esta particularidad obliga a un ajuste preciso de la ganancia, lo cual complica en exceso la puesta en marcha del circuito. En la próxima sesión veremos como solucionaron este problema en su día los señores Hewlett y Packard.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Aun nos queda pendiente una cuestión:</div><br />
<div style="text-align: center;">¿Como hacer funcionar el oscilador sin un generador de arranque?.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Pues bien, la respuesta está en el ruido. En ausencia de entrada, un circuito amplificador presenta en su salida una señal débil de ancho de banda infinito, se trata del ruido térmico propio de los componentes que lo forman, dicho ruido es proporcional a la temperatura.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Si se filtra paso-banda el ruido, se obtiene únicamente la componente frecuencial de interés. Si el resultado del filtrado se realimenta a un amplificador de ganancia mayor que la del filtro, el resultado es una señal creciente que aumenta hasta saturar la salida del amplificador.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Al estar saturado, el contenido espectral de la salida del amplificador estará repleto de armónicos, sin embargo a la salida del filtro estas componentes no existirán, por lo que tendremos una señal sinusoidal bastante aceptable.</div><br />
<div style="text-align: justify;">A continuación pasamos al laboratorio, donde se realiza la demostración del circuito que se acaba de describir. Se observa la dificultad en el ajuste de la ganancia y el aspecto de las señales antes y después del filtro.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Nota: Las imágenes mostradas en este post han sido extraídas de los apuntes de la asignatura Diseño de Radioreceptores.</div>Juan de la Cerdahttp://www.blogger.com/profile/03339196289047729248noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-537868615664783373.post-80105000382372135372010-11-16T13:10:00.001-08:002010-11-16T13:10:41.917-08:00Sesión 15<div style="text-align: justify;">Nos adentramos en el mundo de los transformadores y para ello es preciso empezar hablando del acoplamiento magnético. Cuando dos bobinas de un circuito están situadas de forma que sus flujos se concatenan (colineales, mismo toroide, etc...) su comportamiento deja de ser el de dos bobinas independientes, a esta configuración la llamamos transformador.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Empezamos estudiando el modelo del denominado "Transformador Perfecto":</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhOnrIC4HVZCGC2aRCytabtumEWR_lvFBtQp9iSIIZI4vhj6-jc0ZXo1qdbYkrxNtbL1xsjCeFgGYpQ2jOOczxQIXSdMWDyLOwXDnfExsb-ORzu1EYNXxT2xexOSxPcjxruNaQ5nX-aIck/s1600/sesion_15_modelo_trafo_ideal.bmp" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="142" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhOnrIC4HVZCGC2aRCytabtumEWR_lvFBtQp9iSIIZI4vhj6-jc0ZXo1qdbYkrxNtbL1xsjCeFgGYpQ2jOOczxQIXSdMWDyLOwXDnfExsb-ORzu1EYNXxT2xexOSxPcjxruNaQ5nX-aIck/s320/sesion_15_modelo_trafo_ideal.bmp" width="320" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">En el modelo observamos una etapa A denominada primario, y otra B denominada secundario. El circuito al cual se conecta al devanado del primario ve la inductancia de éste, este efecto se modela a través de L1. A continuación se representa lo que llamamos el transformador ideal, modelado por su relación de espiras N, donde N=SQRT(L1/L2) luego ya tiene en cuenta la inductancia del devanado secundario.</div><br />
<div style="text-align: justify;">El transformador ideal (conversor positivo de impedancias) se define como una caja con dos terminales de entrada y dos de salida, y que responde a las siguientes propiedades:</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh-zbvLTdqLJ05rQq5oCFd6xyNW0yVVAqZMKVYm-UsWJaQOHuEZmmj10QiDwScVemIwvWkZfzLz_rjUMTZUCQC5J366sEy9I2IrLRrVvdGudj192ImxQM8fambtdsv4uR34EEr-7vfdty0/s1600/sesion_15_Propiedades_Trafo.bmp" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="192" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh-zbvLTdqLJ05rQq5oCFd6xyNW0yVVAqZMKVYm-UsWJaQOHuEZmmj10QiDwScVemIwvWkZfzLz_rjUMTZUCQC5J366sEy9I2IrLRrVvdGudj192ImxQM8fambtdsv4uR34EEr-7vfdty0/s320/sesion_15_Propiedades_Trafo.bmp" width="320" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">En la práctica es imposible conseguir un transformador ideal, como máximo conseguiremos un transformador perfecto, el cual no funciona para tensiones continuas.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Aplicaciones del transformador:</div><br />
<ul><li>Obtención de tensiones alternas inferiores a 220Vef a partir de la tensión de red.</li>
<li>Multiplicador de impedancias.</li>
<li>Detector de metales.</li>
<li>...</li>
</ul><br />
<div style="text-align: justify;">De las diferentes aplicaciones del transformador, la que permite multiplicar la impedancia presente en el secundario (vista desde el primario) resulta muy interesante para evitar la degradación de la Q en circuitos resonantes al conectar una carga.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Para finalizar, se ve otra configuración que permite evitar la degradación de la Q al conectar una carga al filtro. Esta nueva configuración evita la necesidad de un transformador:</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjcGyJIQ_Pa9Nl32dQUVoRR6e0BK5fu0a-kgSjAvjfXNjJiLDvFQO5JXDlukJXC7T9gsR9U5DPI9j8tZyo_WRX2F1u7SRyvLB2nnlZ8uEhTrSjogruB8MObjsaLYp7zVvCJaCbI7TP2lO8/s1600/sesion_15_solucion_condensadores.bmp" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="179" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjcGyJIQ_Pa9Nl32dQUVoRR6e0BK5fu0a-kgSjAvjfXNjJiLDvFQO5JXDlukJXC7T9gsR9U5DPI9j8tZyo_WRX2F1u7SRyvLB2nnlZ8uEhTrSjogruB8MObjsaLYp7zVvCJaCbI7TP2lO8/s320/sesion_15_solucion_condensadores.bmp" width="320" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">En próximas sesiones trataremos más en profundidad este circuito.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Nota: Las imágenes mostradas en este post han sido extraídas de los apuntes de la asignatura Diseño de Radioreceptores.</div>Juan de la Cerdahttp://www.blogger.com/profile/03339196289047729248noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-537868615664783373.post-35755414542675563082010-11-16T13:10:00.000-08:002010-11-17T14:20:22.270-08:00Sesión 14<div style="text-align: justify;">Tras el estudio en profundidad del receptor de OM regenerativo durante las sesiones anteriores, ahora nos adentramos en el mundo de los filtros y transformadores en RF. Todo lo aprendido en este bloque permitirá identificar y abordar determinadas configuraciones circuitales en esquemas complejos.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Se empieza la sesión repasando el comportamiento de bobinas y condensandores en función de la frecuencia de trabajo:</div><br />
<ul><li>Frecuencias bajas (contínua):</li>
<ol><li>bobina = cortocircuito</li>
<li>condensador = circuito abierto</li>
</ol><li>Frecuencias altas:</li>
<ol><li>bobina = circuito abierto</li>
<li>condensador = cortocircuito</li>
</ol></ul><br />
<div style="text-align: justify;">Introducción al circuito tanque:</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgNBdvbGCNJuktHgw6zv-9G0ouE0Vk7Ku9MSp4szea_Tq6hbIB46xzZZzkwjs8GwLhMzBilVET_elqJO4G1N7hjhmQRyuquIBJx3jR5fJxuvTUoVDie97UrmQbrwvOgy921JaKLs3hUvA4/s1600/sesion_14_tanque.bmp" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="58" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgNBdvbGCNJuktHgw6zv-9G0ouE0Vk7Ku9MSp4szea_Tq6hbIB46xzZZzkwjs8GwLhMzBilVET_elqJO4G1N7hjhmQRyuquIBJx3jR5fJxuvTUoVDie97UrmQbrwvOgy921JaKLs3hUvA4/s200/sesion_14_tanque.bmp" width="200" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">El circuito tanque (bobina + condensador paralelo) se comporta como una resistencia que alcanza un determinado valor a una determinada frecuencia. Para introducir su funcionamiento revisamos una configuración de filtro paso banda:</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiuz6KUvo6z8drA8n8uFhb8lrMIjtRI8JekqouVWchlZ7ugPvK5Gl68PtFQ7Gz3_1kSqTk_fic4PfRqu3AtoYNCNtN9MOdiEYuMLoRxVyWP4J7dTK3kYmXEAn44rND5-1GC03VB2j-PwZE/s1600/sesion_14_pasobanda.bmp" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="106" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiuz6KUvo6z8drA8n8uFhb8lrMIjtRI8JekqouVWchlZ7ugPvK5Gl68PtFQ7Gz3_1kSqTk_fic4PfRqu3AtoYNCNtN9MOdiEYuMLoRxVyWP4J7dTK3kYmXEAn44rND5-1GC03VB2j-PwZE/s320/sesion_14_pasobanda.bmp" width="320" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">El concepto de circuito tanque se ve más claro si se interpreta el esquema anterior como un divisor de tensión, constituido por la resistencia R y el tanque. Esta estructura ya se estudió en sesiones anteriores, donde se vio que presentaba un pico en la frecuencia de resonancia, y se comentó el parámetro factor de calidad 'Q' que relaciona la frecuencia de resonancia con el ancho de banda (Q=ωr/BW).</div><br />
<div style="text-align: justify;">Si se tiene en cuenta la resistencia parásita de la bobina, entonces la configuración del tanque incluye una resistencia serie en la rama del inductor. Dicha resistencia tendrá mucho que ver con el valor resistivo del tanque a la frecuencia de resonancia, de hecho se puede hacer una transformación del circuito para que todos los elementos esten en paralelo:</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiA0yDubP4VdI6Ns3lXJpunYwGrWUwIhKJQSoozGN7rIiLcvOZpN3Kd7PVJOj0JAkgds7X4aDdtjZi04Y0uoScsEsogOVKV2FCcJVqShrLIO9QrXdfWS12hEEhl7cjSevPIpGE7222ng84/s1600/sesion_14_serie_paralelo.bmp" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="103" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiA0yDubP4VdI6Ns3lXJpunYwGrWUwIhKJQSoozGN7rIiLcvOZpN3Kd7PVJOj0JAkgds7X4aDdtjZi04Y0uoScsEsogOVKV2FCcJVqShrLIO9QrXdfWS12hEEhl7cjSevPIpGE7222ng84/s320/sesion_14_serie_paralelo.bmp" width="320" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">Si el factor de calidad de la bobina es igual o superior a 5, entonces los valores de bobina y condensador en paralelo serán idénticos y la resistencia será:</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEj_ho9kKDXincn-kkTnS6AmOk7MuRdWvh_boD6eNFQHOBbPOrdE7dXucycDiMQt1aB5pn1aTcv1xBTTYi1GhttcYrHeBsWiUxrjkNaBqC5LHFBaW0GAanhk2L_fcjuAZITVP0aYyuK_rCs/s1600/sesion_14_formula_Rp.bmp" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEj_ho9kKDXincn-kkTnS6AmOk7MuRdWvh_boD6eNFQHOBbPOrdE7dXucycDiMQt1aB5pn1aTcv1xBTTYi1GhttcYrHeBsWiUxrjkNaBqC5LHFBaW0GAanhk2L_fcjuAZITVP0aYyuK_rCs/s1600/sesion_14_formula_Rp.bmp" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">Ahora que conocemos el funcionamiento del circuito tanque, se nos pueden ocurrir muchas aplicaciones, por ejemplo:</div><br />
<ul><li>Reconvertir un amplificador inversor en filtro pasobanda (tanque en resistencia de realimentación).</li>
<li>Aplificador basado en transistor (tanque en resistencia de colector).</li>
</ul><br />
<div style="text-align: justify;">A continuación se estudia otra estructura hábil para crear picos de resonancia, una configuración con bobina y condensador en serie.</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiRiNHf32wmpXajWyQ3ECKgB77bh_BR7ND9tmcaFGImt6VJ1nfzEDOlcsiyn7nV7npNyk-ROiBi8AYjpBorKDe5oWzOgtlF_oVJmbkA7IhMG-2twb1Tr44kE4gnBYZTVXd5xlqDyfIxK4k/s1600/sesion_14_segundo_pasobanda.bmp" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="130" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiRiNHf32wmpXajWyQ3ECKgB77bh_BR7ND9tmcaFGImt6VJ1nfzEDOlcsiyn7nV7npNyk-ROiBi8AYjpBorKDe5oWzOgtlF_oVJmbkA7IhMG-2twb1Tr44kE4gnBYZTVXd5xlqDyfIxK4k/s320/sesion_14_segundo_pasobanda.bmp" width="320" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">Hacia el final de la sesión, hacemos un repaso sobre el diseño de inductancias, estudiando varias estructuras básicas, una toroidal y otra solenoidal, y también bobinas no solenoidales.</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhLPbimW4WyIQWO1uaZPPuSs-rFA0ygcB3f2mK2N3VcLjVdV-PYozA-FwAZKa2zrJfHUjkZ8Ir7kX7ZUkJvT1QzLWK-tg_c2szqvZ4U52Hu9xIUl5Isgtx9gaINzKkRRDvUPbPS8wumgJ8/s1600/sesion_14_bobinas.bmp" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="320" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhLPbimW4WyIQWO1uaZPPuSs-rFA0ygcB3f2mK2N3VcLjVdV-PYozA-FwAZKa2zrJfHUjkZ8Ir7kX7ZUkJvT1QzLWK-tg_c2szqvZ4U52Hu9xIUl5Isgtx9gaINzKkRRDvUPbPS8wumgJ8/s320/sesion_14_bobinas.bmp" width="293" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">Para acabar, se comenta el efecto producido al conectar una carga resistiva a un filtro paso banda, y como degrada ésta la Q del pico de resonancia a través del equivalente Thévenin del circuito. En la próxima sesión se estudiarán técnicas para minimizar este efecto.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Nota: Las imágenes mostradas en este post han sido extraídas de los apuntes de la asignatura Diseño de Radioreceptores.</div>Juan de la Cerdahttp://www.blogger.com/profile/03339196289047729248noreply@blogger.com1tag:blogger.com,1999:blog-537868615664783373.post-75582255857752601982010-11-07T14:26:00.000-08:002010-11-07T14:26:44.855-08:00Sesión 13<div style="text-align: justify;">A la salida del detector de envolvente tenemos una señal de audio que todavía no nos permite alcanzar la potencia mínima para una escucha cómoda (60mW), para amplificar la señal y permitir la conexión de un altavoz, se procede a diseñar la etapa de audio.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Puesto que ahora hablamos de una señal con frecuencias inferiores a 20kHz, el uso de un AO no debería darnos los problemas observados en HF, así que es el elemento más adecuado para esta aplicación.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Si conectamos un altavoz directamente entre la salida del AO y masa, hemos de tener en cuenta que se trata de una resistencia de 4 u 8 ohmios, y que a través de ella circulará una determinada corriente. Dado que la salida del AO TL081 está limitada en corriente (máx. 30mA), la potencia máxima conseguida con dicha carga no permitirá alcanzar los 60mW mínimos para una escucha confortable.</div><br />
<div style="text-align: justify;">La solución adoptada en clase consiste en construir un transformador para conseguir que la impedancia del altavoz, vista desde el AO, sea mayor de lo que es en realidad. Intercalando el transformador se consigue que la resistencia vista desde el AO sea:</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhzQTe1vqM4C07UuWZNQ7PjPzGU0GEU5rNpm0jQlMuPq5vuBQuy0LT_tOySuNiulmIKouv9YtSkxCb5gM4OLLBu9h-OIc00k5iP5ZN9K1DjmaLNpGqYyVxFN-9L307DZsPZ-CLgtIbKd1E/s1600/formula_s13.bmp" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhzQTe1vqM4C07UuWZNQ7PjPzGU0GEU5rNpm0jQlMuPq5vuBQuy0LT_tOySuNiulmIKouv9YtSkxCb5gM4OLLBu9h-OIc00k5iP5ZN9K1DjmaLNpGqYyVxFN-9L307DZsPZ-CLgtIbKd1E/s1600/formula_s13.bmp" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">Aunque esta solución sea válida desde el punto de vista académico, sería una mala solución desde el punto de vista de coste, tamaño, etc... Ya que para conseguir que la reactancia del transformador se pueda despreciar, el número de espiras debe ser elevado.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Otro punto a tener en cuenta en nuestro amplificador de audio, es el hecho de que existe una componente continua en la señal. Dado que esta componente no permitiría el funcionamiento del altavoz, es necesario actuar sobre el circuito amplificador:</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiCI3s-5VB47Qu-6eaT59sLSOfleD89XTjHIcyZ6sgcBuC_FQxIC4PPGuzo21mwYm0Vwu7Leb1AbiZNYrwjO0Mk50co1nQ0foyXTl4cYFKITIwp2BjIMK9sTdrNDjvk1c-NOYRbtb4ffwI/s1600/img_s13_ampli.bmp" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="111" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiCI3s-5VB47Qu-6eaT59sLSOfleD89XTjHIcyZ6sgcBuC_FQxIC4PPGuzo21mwYm0Vwu7Leb1AbiZNYrwjO0Mk50co1nQ0foyXTl4cYFKITIwp2BjIMK9sTdrNDjvk1c-NOYRbtb4ffwI/s320/img_s13_ampli.bmp" width="320" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">El condensador C1 se encarga de que la amplificación en continua sea la unidad, mientras que C2 evita que la reactancia del primario del transformador (L1), que es nula en continua, cortocircuite la salida.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Finalmente repasamos el esquema completo del receptor de OM regenerativo, y subimos a una zona un poco más elevada para tener mejor recepción y comprobar su funcionamiento.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Nota: Las imágenes mostradas en este post han sido extraídas de los apuntes de la asignatura Diseño de Radioreceptores.</div>Juan de la Cerdahttp://www.blogger.com/profile/03339196289047729248noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-537868615664783373.post-84886162084795738432010-11-07T14:20:00.000-08:002010-11-07T14:20:10.490-08:00Sesión 12<div style="text-align: justify;">Ahora que el Front-End del receptor de OM ya está listo y verificado, y una vez sintonizado a la frecuencia de una emisora concreta, ya disponemos de una señal modulada en amplitud en su salida. Para poder escuchar la radio aun es necesario extraer de ella la señal de audio original, para ello se utilizará el detector de envolvente.</div><br />
<div style="text-align: justify;">La base del detector de envolvente es un rectificador AC/DC de media onda, el cual está compuesto por un diodo, un condensador y una resistencia:</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhumDNdITke482cmyZYJDvJIiTq2D9pC7_koKASgbgcPfuUczNYQlpDuG45bbe-tYdHUfrjEUqggjocy_KRPPUUMyIultKSUIBW_lWFLszdPvDMLOTEMfEzmxkVS-aan3ge7oadQROI5fY/s1600/img_s12_detect.bmp" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="97" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhumDNdITke482cmyZYJDvJIiTq2D9pC7_koKASgbgcPfuUczNYQlpDuG45bbe-tYdHUfrjEUqggjocy_KRPPUUMyIultKSUIBW_lWFLszdPvDMLOTEMfEzmxkVS-aan3ge7oadQROI5fY/s320/img_s12_detect.bmp" width="320" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">Inicialmente el condensador está descargado, el diodo conduce y la tensión Vo crece siguiendo a Vg(t) en el semiperiodo positivo hasta llegar al valor máximo. Cuando Vg(t) empieza a decrecer el diodo deja de conducir y el condensador empieza a descargarse a través de la resistencia.</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgZl2Y0OyOx_MxF1stZFeqY07mpGl6piUf5yXTsnJWOamQAvdAg5mpct_G8TRLBZU_E1izQHsdjjdL13z5zUNQIiSOhlM-bsjeVBk0AkdRI0mte3iI6dP5ZYfpxDNoWbCHsy49BvhWX-DE/s1600/img_s12_riz.bmp" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="185" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgZl2Y0OyOx_MxF1stZFeqY07mpGl6piUf5yXTsnJWOamQAvdAg5mpct_G8TRLBZU_E1izQHsdjjdL13z5zUNQIiSOhlM-bsjeVBk0AkdRI0mte3iI6dP5ZYfpxDNoWbCHsy49BvhWX-DE/s320/img_s12_riz.bmp" width="320" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">La constante de tiempo para la descarga (RC) debe ser mucho mayor que el periodo de la portadora para minimizar el rizado, lo que nos lleva a R y C grandes. Sin embargo existen ciertas restricciones en el tamaño de R de C:</div><br />
<ul><li>Si la capacidad C es excesivamente elevada, la corriente por el diodo también lo será.</li>
<li>Si la constante de tiempo RC es demasiado grande, se puede producir distorsión diagonal, es decir, que el detector de envolvente no sea capaz de seguir movimientos bruscos.</li>
</ul><br />
<div style="text-align: justify;">LAB: A continuación pasamos al laboratorio, donde se realiza la verificación del circuito como conversor AC/DC. Para ello se monta el circuito y se le conecta una señal sinusoidal procedente del generador de funciones. Se realizan las medidas con un diodo de silicio y con uno de germanio (con este último se consiguen mejores resultados debido a su menor tensión umbral).</div><br />
<div style="text-align: justify;">Nos proponemos utilizar el circuito rectificador como detector de envolvente de una señal modulada en amplitud, para ello volvemos al laboratorio y se substituye el generador de funciones por una señal AM procedente del sistema de distribución de señal. Se observa que el funcionamiento es correcto, se consigue extraer la señal de audio.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Por último se considera el hecho de que la modulación AM no está centrada en cero, sino que "cabalga" sobre un offset de tensión continua. Esta característica es muy útil para trabajar con tensión unipolar en el AO pero en el detector de envolvente añade una nueva restricción en los valores de RC, restricción que además dependerá de la amplitud de la señal recibida.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Nota: Las imágenes mostradas en este post han sido extraídas de los apuntes de la asignatura Diseño de Radioreceptores.</div>Juan de la Cerdahttp://www.blogger.com/profile/03339196289047729248noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-537868615664783373.post-20561916066890586022010-11-01T07:39:00.001-07:002010-11-01T07:39:31.386-07:00Sesión 11<div style="text-align: justify;">En la sesión anterior nos dimos cuenta de que la señal sinusoidal amplificada sufría una deformación con respecto a la original. También se vio que el transistor amplifica de forma diferente según los incrementos sean negativos o positivos, esto provoca que la señal amplificada ya no sea un seno.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Empezamos la sesión en el laboratorio, se coloca el osciloscopio USB en modo analizador de espectro, y midiendo la salida del amplificador podemos ver armónicos de valor elevado en todos los múltiplos de la frecuencia, lo cual confirma que ya no se trata de un seno perfecto.</div><br />
<div style="text-align: justify;"><br />
Con el amplificador finalizado y las etapas previas ya tenemos el front-end de nuestro receptor, pero todavía tiene una pega, el nodo de salida no es de baja impedancia, lo cual quiere decir que las etapas posteriores podrían afectarle. Hoy diseñaremos la etapa separadora para solventar precísamente ese problema.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Si bien se descartó su uso en la etapa amplificadora, el Amplificador Operacional (en adelante AO) tiene un comportamiento interesante para la aplicación que tenemos entre manos: mide la tensión en sus entradas sin apenas afectar al circuito donde se conecta y en su salida aparece una tensión proporcional a la de entrada.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Para poder utilizar el AO es necesario solucionar dos interrogantes:</div><br />
<ol><li>¿Hasta que frecuencia funciona correctamente el AO?</li>
<li>¿Es imprescindible dotar al AO con alimentaciones asimétricas?</li>
</ol><br />
<div style="text-align: justify;">1. La configuración escogida para la etapa separadora es la de un AO en configuración de amplificador no inversor.</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEil3I41yl3hYjHsCQuI3xOcP0seWb8krS_duDRTL_YBhrZ892lHi9YYAwkjwXkCVfTF2A-9_tPqowMtbzX4LdR2EhF6XBkSMDIshR_IvXgTiR9tgoFJjQSWC6DdifiRPXhxSReXGAja3SQ/s1600/img_s11_2.PNG" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="336" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEil3I41yl3hYjHsCQuI3xOcP0seWb8krS_duDRTL_YBhrZ892lHi9YYAwkjwXkCVfTF2A-9_tPqowMtbzX4LdR2EhF6XBkSMDIshR_IvXgTiR9tgoFJjQSWC6DdifiRPXhxSReXGAja3SQ/s400/img_s11_2.PNG" width="400" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">Viendo el diagrama de Bode, se deduce el método para calcular la amplificación máxima posible para un BW requerido: Encontrando la distancia entre el producto ganancia-ancho de banda (GBW) y el ancho de banda requerido, y sabiendo que la pendiente es de -20 dB/dec, encontrar el valor de K es directo.</div><br />
<div style="text-align: justify;">2. Dado que el receptor se alimenta con una pila, es interesante poder alimentarlo con una tensión asimétrica. Si se alimenta un AO con una tensión asimétrica, tan sólo se amplificarán las tensiones positivas. ¿Como se soluciona? Si la señal a la entrada tiene un offset tal que todos sus valores sean positivos, el AO funcionará correctamente para todos los valores.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Ahora bien, la solución anterior tiene un problema importante: el amplificador también amplificará el valor de ofset, lo cual no es deseable. ¿Como evitarlo? La solución es muy sencilla y se muestra en el siguiente circuito:</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhkf31N-HQsy16SIaNJvosNAWFeCbk1Do5c2xgk8VB7_5eK_SAC9QYuQXqtC1v2f7_l7fZN1aQKX4jSQakzhfnHPLpjFWah4GX3TVigu_fO_pSL-eQq6LFU0P3x1VmKtK7SRNXbsstwUpo/s1600/img_s11_3.PNG" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhkf31N-HQsy16SIaNJvosNAWFeCbk1Do5c2xgk8VB7_5eK_SAC9QYuQXqtC1v2f7_l7fZN1aQKX4jSQakzhfnHPLpjFWah4GX3TVigu_fO_pSL-eQq6LFU0P3x1VmKtK7SRNXbsstwUpo/s1600/img_s11_3.PNG" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">El condensador en la entrada no inversora hace que el circuito tenga dos comportamientos, uno a la frecuencia de funcionamiento(K1) y otro en continua(K2). En el primer caso se comporta talmente como un amplificador no inversor, pero en continua la resistencia R1 deja de estar a masa y pasa a comportarse como un seguidor de tensión de ganancia 1.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Para acabar, vemos en el laboratorio el funcionamiento de todas las etapas diseñadas hasta el momento juntas, lo cual nos permite observar la señal AM de una determinada emisora en el osciloscopio, incluso sin utilizar una sonda de baja capacidad.</div>Juan de la Cerdahttp://www.blogger.com/profile/03339196289047729248noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-537868615664783373.post-40070039392021179312010-11-01T07:39:00.000-07:002010-11-01T07:39:02.483-07:00Sesión 10<u>Empezamos la sesión en el laboratorio.</u><br />
<br />
<div style="text-align: justify;">Se procede a medir la amplificación del circuito para diferentes frecuencias de la tensión de entrada, para ello se conecta un generador sinusoidal con 38mVpp y partiendo de 200KHz, se va aumentando la frecuencia y anotando la tensión de salida hasta cubrir todo el margen de OM.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Al anotar los valores, se pone de manifiesto un rápido empeoramiento de la amplificación a medida que la frecuencia aumenta. Este empeoramiento se produce como consecuencia del filtro paso bajo que se forma en el circuito, siendo los culpables la resistencia del hilo que une el terminal de base al transistor y las capacidades parásitas.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Como ya se vio en la sesión anterior, la solución consiste en colocar una bobina en la rama del colector. Una vez añadida la bobina, se repite el proceso de medida y se constata una notable mejoría.</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjKBtoiRKk9xcE9SlAoZpbUvUEAeAeUFGX-mWpKNivL419tm13aWiXYQL1dwb68EQ_o76Rf0nOtdGWGCupp9m7S5BdMBdQQpz52jOOc0vOyFClt2xQZOemgDthPiG6Q2k740TnCW2HacBY/s1600/img_s10_1.png" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="197" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjKBtoiRKk9xcE9SlAoZpbUvUEAeAeUFGX-mWpKNivL419tm13aWiXYQL1dwb68EQ_o76Rf0nOtdGWGCupp9m7S5BdMBdQQpz52jOOc0vOyFClt2xQZOemgDthPiG6Q2k740TnCW2HacBY/s320/img_s10_1.png" width="320" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">De vuelta al aula de teoría, se plantea un nuevo dilema: Es necesario amplificar más, pero utilizando el mínimo número de dispositivos posible. ¿Como hacerlo? La respuesta está en la realimentación positiva.</div><br />
<div style="text-align: justify;">La realimentación positiva, patentada por Armstrong en 1915, se basa en tomar una pequeña parte de la señal de salida del amplificador y re-transmitirla para que sea captada de nuevo por la antena del receptor, sumándose así a la señal original. Para que esto funcione ambas señales deben estar en fase.</div><br />
<div style="text-align: justify;">La relación entre tensión de entrada y tensión de salida de la etapa amplificadora será:</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjBAwsMxurDNZHuAAcdfy_LZrKv38nGYjknEsK64pidIFRpbANH51lHzdhzxrdeasMVRT7Rgq9-G3g25xWGtIsnWY4skhs9WMtlwgQsC-TLP89TxXvWFJLTzSfHqW0b4-MMPeWCDFW_ErQ/s1600/img_s10_1.PNG" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjBAwsMxurDNZHuAAcdfy_LZrKv38nGYjknEsK64pidIFRpbANH51lHzdhzxrdeasMVRT7Rgq9-G3g25xWGtIsnWY4skhs9WMtlwgQsC-TLP89TxXvWFJLTzSfHqW0b4-MMPeWCDFW_ErQ/s1600/img_s10_1.PNG" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">Observando la expresión final se pone de manifiesto que, si el término βK es negativo, entonces la amplificación de la etapa aumenta enormemente.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Ahora bien, ¿como se implementa la realimentación positiva en el receptor de OM? Dejando de momento a un lado cómo radiar de nuevo la señal, sabemos que es necesario adecuarla para que esté en fase con la original.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Si la tensión de entrada original tiene fase 0, entonces la salida del circuito de sintonía estará desfasada -π/2, y después de la etapa de amplificación (-π/2)+π (el amplificador tiene ganancia negativa).</div><br />
<div style="text-align: justify;">Para añadir la realimentación se colocará una resistencia (Ra) en serie con una bobina (L3) a la salida de la etapa de amplificación, con lo que la nueva fase será: (-π/2)+π+(π/2) = π, es decir que la señal estará en oposición de fase con la original.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Para ver como se corrige es desfase de π radianes, vemos cual fue la idea que tuvieron los inventores de la radio para re-transmitir de nuevo esa fracción de la señal amplificada y hacerlo de forma compacta: realizar L3 en forma de un tercer devanado sobre el núcleo de ferrita de la antena bobina.</div><br />
<div style="text-align: justify;">La tensión en L3 creará un campo magnético que será capturado de nuevo por la antena de la etapa de sintonía(L1). ¿Como se corrige el desfase de π radianes? Pues sencillamente conectando los bornes de L3 en sentido contrario a los de L1 y L2.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Finalmente, del modelo del receptor con realimentación se extrae la siguiente función de red:</div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhsPgaEvPAdg2UE26_GiBkcCeFkY6Hc9QhF16yYWifXCisM4-1_SogR-BDOBlXNR5wiO4EarVHpEuYF7wafeqKWmhG1t9mQx8nCkDRIGZT0h8VHoV5ZC_IuY1ZXPqUofGHOMjT4hypLgWc/s1600/img_s10_2.PNG" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhsPgaEvPAdg2UE26_GiBkcCeFkY6Hc9QhF16yYWifXCisM4-1_SogR-BDOBlXNR5wiO4EarVHpEuYF7wafeqKWmhG1t9mQx8nCkDRIGZT0h8VHoV5ZC_IuY1ZXPqUofGHOMjT4hypLgWc/s1600/img_s10_2.PNG" /></a></div><br />
<div style="text-align: justify;">Como se aprecia en la función de red, con el valor de Ra controlamos el ancho de banda y la amplificación del pico, consiguiendo la máxima selectividad y ganancia justo en el punto antes de que nuestro receptor empiece a oscilar (se anula el coeficiente de S).</div>Juan de la Cerdahttp://www.blogger.com/profile/03339196289047729248noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-537868615664783373.post-15379950082945191182010-10-26T13:12:00.000-07:002010-10-26T13:12:28.437-07:00Sesión 9<div style="text-align: justify;">Una vez estudiado y modelizado el transistor, en esta sesión se empieza con el diseño del amplificador, utilizando para ello todos los conocimientos adquiridos hasta el momento.</div><div style="text-align: justify;"><br />
Partimos del circuito de polarización visto en la sesión anterior, el cual permite fijar el funcionamiento del transistor en la zona activa.</div><div style="text-align: justify;"></div><div style="text-align: justify;"><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgZlpJtwF1ZZhAmErMLpUUrihyphenhyphenSm3RqfXhQwA_5gtu-UoEDjdRU-KTnbgx_eAVUrXOADORJdox0zVmTVDiPnADq2B58ETg6rEIU4qRSmTsrsAoDphab49kLMXa1qZq4OLztWUvbi5CC8wE/s1600/img_p9_polariza.PNG" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="200" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgZlpJtwF1ZZhAmErMLpUUrihyphenhyphenSm3RqfXhQwA_5gtu-UoEDjdRU-KTnbgx_eAVUrXOADORJdox0zVmTVDiPnADq2B58ETg6rEIU4qRSmTsrsAoDphab49kLMXa1qZq4OLztWUvbi5CC8wE/s200/img_p9_polariza.PNG" width="170" /></a></div></div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;">El primer reto que se nos plantea es el de decidir en que punto se debe insertar el generador que se quiere amplificar, dicho punto resulta ser entre base y emisor (como se intuía) pero intercalando un condensador entre la base y el generador, de manera que el condensador se cargue a la tensión Vbe, permitiendo así utilizar al máximo el efecto transistor.</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;">Se analiza el circuito obtenido, y tras aplicar el modelo incremental observamos que existe un camino resistivo entre la entrada y la salida, como entre ambos terminales existe una determinada ganancia (K) el Efecto Miller nos dice que la impedancia de entrada del circuito amplificador se verá afectada según la siguiente expresión:</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;"><div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEg5bYf5wTijzztn9JOX0cVki5dovrp3Qxsc1E6MdLD6D7dn1injCOXv5NJAG_HEmwv92AV5s6rjcXAUm6ibfnmMaTcgCVstTwuvsikgNlOVNawT4vy7PixJqpc97cdaghyphenhyphenIIp2FOXdLjGA/s1600/img_p9_03_miller.PNG" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEg5bYf5wTijzztn9JOX0cVki5dovrp3Qxsc1E6MdLD6D7dn1injCOXv5NJAG_HEmwv92AV5s6rjcXAUm6ibfnmMaTcgCVstTwuvsikgNlOVNawT4vy7PixJqpc97cdaghyphenhyphenIIp2FOXdLjGA/s1600/img_p9_03_miller.PNG" /></a></div><br />
</div><div style="text-align: justify;"></div><div style="text-align: justify;">Para eliminar las consecuencias del Efecto Miller sobre nuestro amplificador, la solución propuesta consiste en dividir la resistencia de base en dos mitades iguales y colocar un condensador entre el nodo central y el terminal de masa. Si se dimensiona el condensador de manera que su resistencia sea muy pequeña en el rango de frecuencias de interés, conseguiremos eliminar el camino resistivo entre los nodos de entrada y salida, anulando así el efecto.</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;">Tras realizar un pequeño ejemplo para aplicar la técnica que se acaba de explicar, aparecen más problemas: las predicciones que habíamos hecho eran demasiado optimistas, y no tenían en cuenta las capacidades parásitas del transistor. Aparecen dos nuevos elementos en nuestro modelo: Cπ y Cμ.</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;">Por si esto fuera poco, el hilo utilizado para realizar la conexión de la base con su correspondiente terminal así como su soldadura, introducen una resistencia que denominaremos rb. Así las cosas, tendremos el siguiente modelo:</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;"><div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgNxm-8Qw-rD-Dbd-cVdFEqaWkkLBA5QUnX1mhGMfQMUFUNMHaxlUjd2RLkepDNmD6SVDrgqjb3JhviQCbNY7X-lBXFs71FLqviQ90rPXeDw1VeL0n8ZE6botsevjSNeGIOXLVG8YKWMe0/s1600/img_p9_modelo.PNG" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="59" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgNxm-8Qw-rD-Dbd-cVdFEqaWkkLBA5QUnX1mhGMfQMUFUNMHaxlUjd2RLkepDNmD6SVDrgqjb3JhviQCbNY7X-lBXFs71FLqviQ90rPXeDw1VeL0n8ZE6botsevjSNeGIOXLVG8YKWMe0/s320/img_p9_modelo.PNG" width="320" /></a></div><br />
</div><div style="text-align: justify;"></div><div style="text-align: justify;">Analizando el equivalente Thêvenin de la primera parte del circuito se observa como aparece un filtro pasa-bajos que hará que el amplificador deje de funcionar a la frecuencia:</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;"><div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhgcaHpVynq0WEzFy4F9ni8zRoY7MnJwy1b17qinvYC17c15FPqt2v8vn37tAXg43QNLKbbkyIPv_yVyDLrhyAi_XicT2Kx-UjJCC0Y9QAB0gPrk4-sAmIrJNuw7byAcBuG2YSPThPMTXA/s1600/img_p9_02_corte.PNG" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="57" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhgcaHpVynq0WEzFy4F9ni8zRoY7MnJwy1b17qinvYC17c15FPqt2v8vn37tAXg43QNLKbbkyIPv_yVyDLrhyAi_XicT2Kx-UjJCC0Y9QAB0gPrk4-sAmIrJNuw7byAcBuG2YSPThPMTXA/s320/img_p9_02_corte.PNG" width="320" /></a></div></div><div style="text-align: justify;"><br />
Para contrarrestar el efecto de la caída de la amplificación, la solución propuesta consiste en conectar una bobina en serie con la resistencia de colector. La impedancia de la bobina crecerá con la frecuencia aumentando así la resistencia de colector resultante, lo que permite compensar la reducción en la amplificación.</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;">Para finalizar la sesión de teoría, se comenta la opción de colocar una resistencia en serie con el emisor, con esto se mejora la impedancia de entrada aunque se disminuye algo la amplificación.</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;"><u>Pasamos al laboratorio.</u></div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;">Se procede a montar el circuito amplificador diseñado. Antes de colocar las capacidades, se miden los diferentes parámetros del circuito y se obtienen los siguientes resultados:</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;"><div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgXxxf8LSzWa67QaA-ooqZfZ21rFkRyxDCozmECDKpmYegVkEhXIaAAmkQmY4dyxaVNK3ON1h7V3C9eVy5Pd-SRCVLHqfyHXmBQ1oQ4ciDk4CKlpN_NpzgH3_ztFcc_JVIGWaedMKszCW0/s1600/img_p9_01_results.PNG" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="193" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgXxxf8LSzWa67QaA-ooqZfZ21rFkRyxDCozmECDKpmYegVkEhXIaAAmkQmY4dyxaVNK3ON1h7V3C9eVy5Pd-SRCVLHqfyHXmBQ1oQ4ciDk4CKlpN_NpzgH3_ztFcc_JVIGWaedMKszCW0/s320/img_p9_01_results.PNG" width="320" /></a></div></div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;"></div><div style="text-align: justify;">En la próxima sesión se realizará el test de funcionamiento del circuito completo.</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div>Nota: Los modelos mostrados en este post han sido extraídos de los apuntes de la asignatura Diseño de Radioreceptores.Juan de la Cerdahttp://www.blogger.com/profile/03339196289047729248noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-537868615664783373.post-68286793608333610982010-10-24T12:51:00.000-07:002010-10-24T12:51:21.701-07:00Sesión 8<div style="text-align: justify;">En las próximas sesiones se explicará el funcionamiento del amplificador de radiofrecuencia, una pieza fundamental en el rompecabezas que forma nuestro receptor de onda media.<br />
<br />
La misión del amplificador es la de amplificar (valga la redundancia) la pequeña tensión obtenida en la etapa de sintonía, para elevarla al orden de los 200-300 mV necesarios para el correcto funcionamiento de la etapa siguiente, el detector de envolvente.<br />
<br />
Para comprender el funcionamiento de esta etapa es necesario tener claro el funcionamiento del transistor cuando trabaja en la denominada "Zona Activa".<br />
<br />
Un transistor consta de una doble unión P-N, pero su funcionamiento no equivale al de dos diodos, ya que la zona central (P en un transistor tipo NPN y N en uno de tipo PNP) es muy estrecha.<br />
<br />
Si se polariza el transistor de manera que trabaje en zona activa (punto de trabajo) y nos aseguramos que se mantiene en ella para todo el rango de variación de Vbe, se obtiene una variación mucho mayor (de orden exponencial) en la corriente de emisor y por tanto también en la de colector. <br />
<br />
Colocando una resistencia en la rama de colector, la variación de corriente se transforma en variación de tensión, de manera que la variación de tensión entre la base y el emisor se obtiene entre el colector y el emisor, pero aumentada de valor.<br />
<br />
Dado que el comportamiento en zona activa del transistor no es lineal, uno de los inconvenientes es que la amplificación cambia si la variación es positiva o es negativa. Más adelante se verá como solucionar este problema.<br />
<br />
Para determinar si el transistor se encuentra en zona activa se debe comprobar que:</div><div style="text-align: center;">Vbe > 0<br />
Vcb > 0</div><div style="text-align: justify;"><br />
O también se pueden estudiar las corrientes Ib, Ic e Ie y asegurar que todas son positivas.<br />
<br />
De la misma forma que se hizo en la sesión anterior con el diodo, se modela el comportamiento del transistor cuando éste se encuentra en la zona activa, y se llega a la conclusión de que se puede modelar por una fuente de tensión de valor Vα entre base y emisor y una fuente de corriente dependiente entre colector y base.<br />
<br />
Modelos del transistor en zona activa (se utiliza el más conveniente en cada caso):</div><div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjyrparfTo3EXei8TeXbIYU-4AlDNFnwb5pM8UgeIt2N2E6OWkoNm0G3V653Yf-U4Xmf5T_UhWYS5y_j5d82785kJA8aF5Id3lpxOV7ru_JjyiZOTZweWw04eNc5cnloard_y9Jk3wITDo/s1600/img_p8_01.PNG" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="109" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjyrparfTo3EXei8TeXbIYU-4AlDNFnwb5pM8UgeIt2N2E6OWkoNm0G3V653Yf-U4Xmf5T_UhWYS5y_j5d82785kJA8aF5Id3lpxOV7ru_JjyiZOTZweWw04eNc5cnloard_y9Jk3wITDo/s320/img_p8_01.PNG" width="320" /></a></div><div style="text-align: justify;"><br />
En el transcurso de la sesión descubrimos que, en el proceso de fabricación de los transistores, el parámetro β varía entre unos y otros, de manera que el fabricante los verifica una vez construidos y los etiqueta según el resultado:<br />
<br />
<ul><li>Tipo A - Los más malos</li>
<li>Tipo B - Valor intermedio</li>
<li>Tipo C - Los mejores</li>
</ul><br />
A continuación se estudian varias propuestas de polarización del transistor para lograr situarlo en la zona activa, y descubrimos algunas opciones que son térmicamente inestables. Solventados los problemas y definida la forma en que se polariza el transistor, nos centramos en ver como responde a pequeñas variaciones.<br />
<br />
Aplicando los conocimientos adquiridos cuando se hizo la modelización del diodo, se llega al modelo incremental del transistor:<br />
<br />
</div><div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEj8d7PzlsiNnPd3GIuUORAIGxfQStT9hBrhMvPTx8waT8UnyMydB0bkQO_a00WzxMSK_1FczkLyuQaYX4rMaA0SPMOGt4qfVJUal01otkHgOZUEKaexwsHSnazvBEWvgekGREOj3EzK7eI/s1600/img_p8_02.PNG" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="227" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEj8d7PzlsiNnPd3GIuUORAIGxfQStT9hBrhMvPTx8waT8UnyMydB0bkQO_a00WzxMSK_1FczkLyuQaYX4rMaA0SPMOGt4qfVJUal01otkHgOZUEKaexwsHSnazvBEWvgekGREOj3EzK7eI/s320/img_p8_02.PNG" width="320" /></a></div><br />
Desarrollando un poco más el modelo, se llega al siguiente resultado:<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEihfe2L-k30r1_9k_1CSi-KbdTpXjCdHHYMQE8ZBtd0__3SZ95WGXhG1xvj-p4EkYYmKvdgbYdG6Zm86H5K0Hve3f_ZXyIvsQOnspuIMqJGmlMXZSTghU4VHDQezRfjdL2sJvBnYqVpKu8/s1600/img_p8_03.PNG" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="156" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEihfe2L-k30r1_9k_1CSi-KbdTpXjCdHHYMQE8ZBtd0__3SZ95WGXhG1xvj-p4EkYYmKvdgbYdG6Zm86H5K0Hve3f_ZXyIvsQOnspuIMqJGmlMXZSTghU4VHDQezRfjdL2sJvBnYqVpKu8/s320/img_p8_03.PNG" width="320" /></a></div><div style="text-align: justify;"></div><div style="text-align: justify;"><br />
Donde:<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgbeXntVK_y1E1PIGo-OxTH0PtWUikvSB10G99vmW3Zth03eUsHcVOLCRsxB-7rlb4wwMUPqF9iCgPcp0qfF3DXTM8vQ2J9-TB-TQ5bJtarwH1zgWTPoJfq1s4RQeHxEI1bvDl37oO3W5s/s1600/formulas_s8_1.PNG" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgbeXntVK_y1E1PIGo-OxTH0PtWUikvSB10G99vmW3Zth03eUsHcVOLCRsxB-7rlb4wwMUPqF9iCgPcp0qfF3DXTM8vQ2J9-TB-TQ5bJtarwH1zgWTPoJfq1s4RQeHxEI1bvDl37oO3W5s/s1600/formulas_s8_1.PNG" /></a></div><br />
Se finaliza la sesión con un ejemplo de cálculo de la amplificación de un circuito basado en un transistor, determinando primero el punto de trabajo y posteriormente el análisis incremental.<br />
<br />
Nota: Los modelos mostrados en este post han sido extraídos de los apuntes de la asignatura Diseño de Radioreceptores.</div>Juan de la Cerdahttp://www.blogger.com/profile/03339196289047729248noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-537868615664783373.post-62977338337854966822010-10-17T13:41:00.000-07:002010-10-17T13:41:14.368-07:00Sesión 7<div style="text-align: justify;">Tras unos días de descanso volvemos a la carga, para empezar se explica el método a seguir para la verificación del funcionamiento del transformador construido en la sesión anterior, que recordemos se hizo mediante un segundo devanado realizado sobre la antena bobina.</div><div style="text-align: justify;"><br />
El procedimiento a seguir es muy simple:<br />
<br />
</div><div style="text-align: justify;">1. Se inyecta una señal senoidal de una determinada frecuencia en el primer devanado (al cual se le conecta en paralelo un condensador de 100pF) a través de una resistencia de 33K. <br />
<br />
2. A continuación se busca la frecuencia de resonancia del sistema, tal como se hizo en sesiones anteriores.<br />
<br />
3. Se conecta una sonda de baja capacidad al primario y un cable BNC al secundario y se lleva cada uno de ellos a un canal del osciloscopio.<br />
<br />
4. Se verifica en el osciloscopio la relación entre ambas señales y teniendo en cuenta que la sonda de baja capacidad divide por 10, se comprueba que sea:</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: center;">Va x 10 = Vb x 6</div><div style="text-align: justify;"><br />
Una vez realizado el montaje y tomadas las medidas, se comprueba que el resultado está muy próximo al esperado.<br />
<br />
Nota: En el secundario no es necesaria una sonda de baja capacidad, porque la capacidad parásita de la cadena de medida se divide por n (relación de transformación) vista desde el primario y por tanto el efecto en el filtro será pequeño, aunque no nulo.<br />
<br />
De vuelta al aula de teoría, se realiza una introducción al modelo incremental del diodo semiconductor, como paso previo al estudio de su hermano mayor el transistor.</div><div style="text-align: justify;"><br />
El diodo es un elemento con un comportamiento no lineal y por tanto se tendría que analizar con ecuaciones no lineales de difícil resolución.</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;">Su comportamiento se describe claramente viendo la característica tensión-corriente en sus bornes: </div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh85I3OcyCM7lUHAlyBOwncefbfYwCWGKGvECSJuLYsom4WbXLppwZ42pZlMMr8NVRUaLz6pJcI_njF8PV4ckCe_iB7Bqpx1OcdDkGUHnde9jghMRbAjR1AJwtQu-RgPXeQyceNp1CaQNE/s1600/curva_buena_diodo.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh85I3OcyCM7lUHAlyBOwncefbfYwCWGKGvECSJuLYsom4WbXLppwZ42pZlMMr8NVRUaLz6pJcI_njF8PV4ckCe_iB7Bqpx1OcdDkGUHnde9jghMRbAjR1AJwtQu-RgPXeQyceNp1CaQNE/s1600/curva_buena_diodo.jpg" /></a></div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;"></div><div style="text-align: justify;">Como alternativas para simplificar su análisis tenemos:</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;">1. Métodos gráficos: Trazar sobre la curva característica del diodo la recta de carga del equivalente Thevenin del circuito, hallando el punto de intersección se obtiene el resultado.</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;">2. Modelo lineal a tramos: Si se linealiza la curva característica del diodo, sus dos únicos estados serían conducción y no-conducción (corte): </div><div style="text-align: justify;"><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhCPzuWce4VaEmk9-8zwJ3HfAE8CQV0YO5gaI8oUCqSDk2RvtbilBqUCtweZjIEydkph7B98sPp2Xx5lgAHndBH-blYi_Ydp3eaDTqp0yfoSJzYrB3C5MZzRBs4VuRXO8jRcSOS2YdcRIg/s1600/img00025.gif" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="186" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhCPzuWce4VaEmk9-8zwJ3HfAE8CQV0YO5gaI8oUCqSDk2RvtbilBqUCtweZjIEydkph7B98sPp2Xx5lgAHndBH-blYi_Ydp3eaDTqp0yfoSJzYrB3C5MZzRBs4VuRXO8jRcSOS2YdcRIg/s320/img00025.gif" width="320" /></a></div></div><div style="text-align: justify;"><br />
Cuando la tensión en bornes del diodo es inferior a su tensión umbral no conduce y cuando se supera empieza a conducir.</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;">El modelo lineal a tramos es una buena aproximación, pero no tiene en cuenta pequeñas variaciones de la tensión en sus bornes, únicamente permite determinar el punto de trabajo. Para complementarlo, el modelo incremental añade una resistencia Rd cuya expresión es:</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: center;">Rd = Vt / Iq</div><div style="text-align: justify;"></div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;">Donde Vt será la tensión térmica (0,026v) e Iq la corriente en el punto de trabajo, hallada con el modelo lineal a tramos.</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;">El resultado global se hallará por superposición, y será la suma de los valores en el punto de trabajo y los del modelo incremental.</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div>Juan de la Cerdahttp://www.blogger.com/profile/03339196289047729248noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-537868615664783373.post-53115701645575638072010-10-13T14:40:00.000-07:002010-10-13T14:40:25.857-07:00Sesión 6<div style="text-align: justify;"><u>Se empieza la sesión en el laboratorio:</u></div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;">Para realizar las medidas de los parámetros de la bobina se conecta en serie con un condensador de 100pF, y se alimenta el circuito con una señal procedente del generador de funciones, que previamente se habrá ajustado con una senoide de 300kHz y un 1Vp de amplitud.</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;">Midiendo la señal en el condensador con una sonda de baja capacidad, variamos la frecuencia en el generador hasta observar la amplitud máxima en la senoide, ese será el punto donde se encuentra el pico de resonancia. Con la frecuencia y la amplificación obtenidas en el pico de resonancia, ya se pueden calcular los parámetros de la bobina (coeficiente autoinducción y resistencia parásita).</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;">A la vista de los resultados, la resistencia parásita es mayor de lo esperado, esto se debe a la dependencia de la resistencia del cobre con la frecuencia, el denominado efecto pelicular, que hace que a medida que la frecuencia aumenta la sección efectiva del hilo de cobre disminuya.</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;">De nuevo en el aula, se define el concepto de factor de calidad (Q), que relaciona la propia impedancia de la bobina con su resistencia parásita:</div><br />
<div style="text-align: center;">Q = (L·2π·f) / Rs</div><br />
<div style="text-align: justify;">El fabricante normalmente nos da el factor de calidad para una frecuencia concreta. Como el valor de la bobina se conoce previamente, se puede despejar fácilmente cual es su resistencia parásita.</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;">A continuación se definen dos nuevos conceptos del receptor:</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;"><b>Selectividad:</b> Es la capacidad del receptor para discriminar el resto de emisiones que no son la que nos interesa, y esta estrechamente relacionada con el BW del pico de resonancia del filtro.</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;"><b>Sensibilidad:</b> Es la cantidad de señal que podemos obtener en bornes del circuito de sintonía, y está relacionada con la amplificación del circuito. También depende de factores externos como la orientación de la antena, etc...</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;">El hecho de obtener una resistencia parásita elevada, tiene como consecuencia un mayor ancho de banda del pico, y por tanto el filtro no podrá separar correctamente una emisión de otra, lo que quiere decir que perdemos selectividad en el receptor.</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;">El problema anterior aun puede empeorar, dado que la señal recibida será de pequeño valor, será necesario amplificarla, por lo que se deberá conectar un amplificador al circuito de sintonía. Como que el amplificador no tendrá impedancia de entrada infinita, también añadirá una resistencia al circuito de sintonía, que afectará aun más a la selectividad.</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;">Como solución, se propone la conexión de un transformador entre la etapa de sintonía y la de amplificación, de manera que la impedancia vista por la etapa de sintonía sea inferior a la que realmente tiene, aunque ésto supondrá un coste de sensibilidad.</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;"><u>Volvemos al laboratorio:</u></div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;">Ahora se pondrá en práctica la solución del transformador, para ello devanamos una nueva bobina sobre la anterior, esta vez tan sólo tendrá 10 espiras. En la próxima sesión realizaremos las medidas del nuevo circuito.</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;">Al final de la sesión, observamos una demostración del funcionamiento de la antena de cuadro, un elemento pasivo que sin conexión directa con el receptor de OM, permite mejorar la recepción.</div>Juan de la Cerdahttp://www.blogger.com/profile/03339196289047729248noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-537868615664783373.post-87558369720300520062010-10-13T14:37:00.000-07:002010-10-13T14:37:51.399-07:00Sesión 5<div style="text-align: justify;">A lo largo de las sesiones 5 y 6 se abordará la primera etapa de un receptor de OM, la denominada etapa de sintonía. </div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;">La etapa de sintonía se compone de la antena y del filtro paso-banda, de hecho el primer punto tratado consiste en cómo se aprovecha ingeniosamente la antena tipo bobina como el elemento L del filtro, quedando así ambos fusionados.</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;">La expresión que permite determinar la tensión inducida (V) en la antena bobina es:</div><div style="text-align: justify;"></div><div style="text-align: center;">|V| = (|E| / 120π)·μo·μr·2π·fc·A·N</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;">Donde (A) corresponde al área de una espira, (N) el número de espiras, (fc) es la frecuencia portadora y (E) la intensidad de campo.</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;">A continuación se estudia como conseguir que el filtro añada amplificación en la frecuencia de interés, aprovechando el efecto del pico de resonancia.</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;">El circuito analizado es:</div><div style="text-align: justify;"></div><div style="text-align: justify;"><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"> <a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgju9ca_3sYt79D5T_7MCuvFCp2av35bFul2xNZpHHU1VwC505MkWRyr8xpjWvncEe-8CSSE2ASjzbdQTaVyDXFWDJJekI2DS35UV4onQQu7X3_SMkM-YtabuycbHlyJIEnXxG9AlRZsP4/s1600/LC-lowpass.gif" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="204" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgju9ca_3sYt79D5T_7MCuvFCp2av35bFul2xNZpHHU1VwC505MkWRyr8xpjWvncEe-8CSSE2ASjzbdQTaVyDXFWDJJekI2DS35UV4onQQu7X3_SMkM-YtabuycbHlyJIEnXxG9AlRZsP4/s320/LC-lowpass.gif" width="320" /></a></div></div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;">Y las expresiones que definen la frecuencia de resonancia, el ancho de banda y la amplificación en el circuito anterior son:<br />
<br />
</div><div style="text-align: justify;"></div><div style="text-align: justify;"><div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh86Mzmhas7w5m5eQRujTzjBDYIz6a2Rc9i9YsOt4GRmoEigAsSBH5MquAvCWHqE2YZi2tgMYNMQNWbIdZ2uQkJj5PSvFicY_BilEQXYYr6KxF7MGog4Xv8hhhfRgpri8G5BkneXngStHE/s1600/formulas1.png" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="54" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh86Mzmhas7w5m5eQRujTzjBDYIz6a2Rc9i9YsOt4GRmoEigAsSBH5MquAvCWHqE2YZi2tgMYNMQNWbIdZ2uQkJj5PSvFicY_BilEQXYYr6KxF7MGog4Xv8hhhfRgpri8G5BkneXngStHE/s320/formulas1.png" width="320" /></a></div></div><div style="text-align: justify;"><br />
A continuación se asignan valores para obtener el valor necesario de L para un receptor en el rango de 55kHz a 1'6MHz, y el resultado es que, para un condensador variable de 30pF a 350pF, se necesita una bobina de 250 μH.</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;"><u>A continuación pasamos al laboratorio:</u></div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;">Se pretende construir una antena tipo bobina como la comentada anteriormente. Para ello se nos facilita un núcleo de ferrita y un carrete de hilo de cobre esmaltado de 0'4mm de diámetro. </div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;">Para conseguir los 250 μH es necesario devanar 60 espiras, que fijaremos (mediante adhesivo instantáneo) a un tubo de cartulina enrollado en el núcleo de ferrita. Finalmente eliminamos el esmalte de los extremos del hilo de cobre, para poder soldar dos cables que nos permitan conectarla al circuito.</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;">El propósito de intercalar la cartulina es el de poder desplazar las espiras sobre el núcleo y ver que efecto se produce.</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;">Para finalizar se comenta como realizar las medidas necesarias en la etapa de sintonía sin alterar el resultado, la clave está en el uso de un sonda de baja capacidad, que consigue reducir todos los efectos de capacidades e impedancias de toda la cadena de medida a una pequeña capacidad de 12pF en sus terminales.</div><div style="text-align: justify;"></div><div style="text-align: justify;">En la próxima sesión se procederá a medir los parámetros de la bobina construida.</div>Juan de la Cerdahttp://www.blogger.com/profile/03339196289047729248noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-537868615664783373.post-64202027509026234012010-09-29T07:37:00.000-07:002010-09-29T12:13:07.610-07:00Sesión 4<div style="text-align: justify;">En esta sesión nos adentramos en el funcionamiento del receptor de AM. Se empieza viendo la estructura clásica del receptor basado en un multiplicador y se demuestra que, multiplicando la señal recibida por un coseno de la misma frecuencia que el utilizado en el transmisor, se recupera el tono de prueba inyectado, además de otros componentes que se pueden filtrar fácilmente.<br />
<br />
La estructura clásica del receptor tiene varias desventajas:</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><ul><li style="text-align: justify;">Por un lado el hecho de que el coseno utilizado debe tener exactamente la misma frecuencia, en caso contrario la voz recuperada estará desplazada en frecuencia y será difícil de entender, este fenómeno se demuestra empíricamente en clase utilizando un receptor con demodulador síncrono. </li>
<li style="text-align: justify;">La otra desventaja importante radica en el uso de un multiplicador, ya que esto complica y encarece la construcción del receptor.</li>
</ul><div style="text-align: justify;"><br />
Se hace un pequeño inciso para explicar como se reparte el espectro para las diferentes emisiones , y vemos que se divide en canales de 4+4kHz, para dar así cabida a la doble banda lateral de 4kHz. Además se deja una guarda de 2kHz entre cada canal, por lo que cada canal ocupa un total de 10kHz.<br />
<br />
Volviendo a la estructura del receptor, se estudia la opción de colocar un oscilador de frecuencia variable (sintonía) para solventar el problema de conseguir frecuencias idénticas en transmisión y recepción, pero seguimos teniendo el problema del multiplicador...<br />
<br />
Dado que el interés principal en la radiodifusión comercial se centra en llegar al máximo número de personas posible, es vital que los receptores sean económicos, aún a costa de encarecer el transmisor. Con esta idea en mente, se encontró una solución al problema del multiplicador:<br />
<br />
Se suma un offset a la señal de voz en el transmisor, de manera que ésta no tenga valores negativos en ningún caso. Con esta modificación en el transmisor, la recuperación de dicha señal de voz en el receptor se podrá realizar con un sencillo detector de envolvente, sin necesidad de multiplicador.<br />
<br />
Este es el aspecto de una señal modulada en amplitud:</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEj13ySzMWxmbOob2c9RIqNI6jz-itOpNN52ApBTvkVe3WyNG80YlEPQxznUiAQFRdPSkpPNm9g-E9MBOvtljtEW03d7-wYFMrMWXng5Q6x1vUFdMcF8YQoTthN2soYaEb460nyIayDtpUk/s1600/modulacion_am.PNG" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="133" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEj13ySzMWxmbOob2c9RIqNI6jz-itOpNN52ApBTvkVe3WyNG80YlEPQxznUiAQFRdPSkpPNm9g-E9MBOvtljtEW03d7-wYFMrMWXng5Q6x1vUFdMcF8YQoTthN2soYaEb460nyIayDtpUk/s320/modulacion_am.PNG" width="320" /></a></div><div style="text-align: justify;"><br />
Se define el concepto de <u>índice de modulación</u> como la relación entre la amplitud de la señal de información o moduladora (Vm) y la tensión de offset que le aplicamos con el sumador (Vc). Si nos fijamos en la imagen anterior, el índice de modulación (m) se puede calcular fácilmente como:</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: center;"><i>m = (A+B) / (A-B)</i></div><div style="text-align: justify;"><br />
<u>A continuación pasamos al laboratorio: </u></div><div style="text-align: justify;"><u></u><br />
A través de las tomas disponibles en cada puesto de trabajo recibimos una señal modulada en amplitud, el experimento consiste en medir los diferentes parámetros vistos en clase.<br />
<br />
Averiguamos que se trata de una portadora de 100kHz (este dato casi nos cuesta un accidente aéreo...) modulada por un tono senoidal de 1kHz (0,5Vpp) y que tiene un índice de modulación del 50%. La tensión de offset en el sumador es de 1,25 voltios.</div><div style="text-align: justify;"><br />
<br />
De vuelta a clase, se explica que el detector de envolvente tiene como límitación el hecho de necesitar un mínimo de 0,3 voltios para funcionar, lo que obligará a incluir un amplificador de RF que eleve la tensión recibida por la antena.<br />
<br />
Para finalizar, se aborda el estudio del filtro paso-banda sintonizable que permite discriminar todas las emisiones que no son la que nos interesa. En este punto se hace patente la volatilidad de los conocimientos sobre filtros y la problemática de trabajar a frecuencias en las que ciertos dispositivos (p.ej. le AO) no funcionan bien, y se comenta brevemente un ejemplo de este tipo de filtros hecho con elementos pasivos (RLC).</div>Juan de la Cerdahttp://www.blogger.com/profile/03339196289047729248noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-537868615664783373.post-14373079692306373202010-09-24T03:10:00.000-07:002010-09-24T04:18:54.947-07:00Sesión 3<div style="text-align: justify;">Empezamos la sesión en el laboratorio, donde se verifica experimentalmente el método propuesto en el ejercicio nº2:</div><br />
<div style="text-align: center;"><a href="http://dl.dropbox.com/u/6935775/TestTDH.pdf">http://dl.dropbox.com/u/6935775/TestTDH.pdf</a></div><br />
<div style="text-align: justify;">El experimento pretende medir la distorsión armónica (THD) de un receptor de radio (ETON Mini 300) en el rango de OM, y tras las pruebas vemos que efectivamente funciona y que podemos medir el valor de los armónicos que añade el receptor al tono de 1,2MHz que le inyectamos.<br />
<br />
Pasamos al aula, donde se introduce la problemática de las comunicaciones a larga distancia y el efecto que tiene sobre ellas la curvatura de la tierra.<br />
<br />
Se comentan los métodos de transmisión de ondas de radio a larga distancia:<br />
<br />
<b>1. Directo: </b>Antenas lo suficientemente altas para salvar la curvatura terrestre.<br />
<b>2. Ondas de superfície: </b>Siguen la curvatura de la tierra, están limitadas por las características del terreno (planitud y grado de humedad) y la frecuencia de trabajo (f < 2MHz).<br />
<b>3. Refracción ionosférica:</b> Útil para frecuencias de 2 a 30MHz, depende de los factores que alteran la ionización de la ionosfera: día/noche, verano/invierno, actividad solar, etc…<br />
<br />
En la segunda parte de la sesión teórica, se introduce la naturaleza de las señales de audio y la forma en como éstas se convierten en una magnitud eléctrica cambiante en el tiempo (el micrófono).<br />
<br />
El oído humano puede escuchar frecuencias entre 20Hz y 20KHz aunque el rango depende de cada persona, ahora bien si sólo nos quedamos con la parte comprendida entre 300-3400Hz el mensaje sigue siendo inteligible y podemos identificar al locutor.<br />
<br />
Dado que sería inviable trabajar con antenas tipo dipolo λ/2 o monopolo λ/4 a las frecuencias comentadas, es necesario desplazar la señal de audio en el espectro. El desplazamiento espectral consiste en transportar la señal de audio a una frecuencia donde sea viable transmitirla, pero manteniendo la información en cuanto a ancho de banda y amplitud, en otras palabras, si la voz es más aguda o más grave o si habla alto o bajo.<br />
<br />
Una forma de producir este desplazamiento espectral consiste en utilizar un multiplicador analógico que multiplique la señal de audio por una señal portadora sinusoidal a la frecuencia en la que se quiere emitir. Se trata de la conocida modulación de amplitud (AM).<br />
<br />
Una de las desventajas de la modulación AM es que la información se radia por duplicado, ya que se transmiten dos senoides que contienen la misma información.<br />
<br />
En la próxima sesión veremos como se recibe y recupera la señal de audio enviada.</div>Juan de la Cerdahttp://www.blogger.com/profile/03339196289047729248noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-537868615664783373.post-23467566523304286432010-09-24T02:13:00.000-07:002010-09-24T02:56:23.126-07:00Sesión 2<div style="text-align: justify;">Después de reinventar la radio en la primera sesión, en la segunda el tema central va a ser el ruido y el modo en como afecta éste a la planificación de radioenlaces.</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;">El entorno en que funcionan los dispositivos de transmisión / recepción de señales de radio, está contaminado por el ruido. A bajas frecuencias, es especialmente importante el ruido provocado por impulsos de corta duración y valor elevado, como por ejemplo: motores, fluorescentes, tormentas, etc...</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;">Este tipo de ruido tiene un valor constante y ocupa todo el espectro, por lo que crea un umbral de recepción mínima en todas las frecuencias (especialmente en las más bajas), por debajo del cual es imposible discernir la señal emitida del propio ruido.</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;">Para planificar el diseño de un radioenlace, es necesario conocer el nivel de ruido captado por el receptor en ausencia de emisión. Las propias características del receptor, nos dirán que relación señal a ruido (S/N) precisa para poder funcionar y por tanto se podrá calcular la mínima señal detectable (MSD).</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;">Conociendo el valor de la MSD y aplicando la expresión de la potencia transmitida/recibida (vista en la sesión anterior), es posible determinar la potencia necesaria en el transmisor para que la recepción sea correcta a una cierta distancia.</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;">En ocasiones, la distancia que separa el radioenlace así como los parámetros del receptor, estarán fijados y por tanto únicamente se podrá actuar sobre el transmisor: o bien transmitiendo a mayor potencia (si es posible) o utilizando una antena de mayor ganancia. Concretamente se ha hablado de un modelo muy popular y que podemos encontrar en los tejados de la mayoría de edificios: La Yagi-Uda.</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;">Antes de continuar se hace un repaso de nuestros amigos los dB's y sus parientes cercanos los dBm, una forma de relacionar entre sí potencias de baja magnitud. </div><div style="text-align: justify;">Clarificados estos conceptos, se comprueba como se simplifica la expresión de la potencia transmitida/recibida al utilizar las magnitudes en dichas unidades, quedando ésta reducida a una suma de términos.</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: justify;">Para finalizar se ha visto el datasheet de una antena Wi-Fi comercial y también el de una tarjeta PCI con un monopolo en λ/4 para el mismo tipo de redes.</div>Juan de la Cerdahttp://www.blogger.com/profile/03339196289047729248noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-537868615664783373.post-17865723390810002142010-09-22T14:35:00.000-07:002010-09-22T14:35:07.601-07:00Sesión 1<div style="text-align: justify;">Tras una primera sesión introductoria sobre el funcionamiento de la asignatura, en la siguiente ya entramos de lleno en materia. <br />
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El temario de la asignatura está planteado de manera que los diferentes puntos se vayan tratando a través del estudio de tres proyectos de diseño:<br />
</div><ol style="text-align: justify;"><li>Un receptor de OM (Onda Media) con estructura regenerativa.</li>
<li>Un emisor y receptor heterodino para la banda de 27MHz.</li>
<li>Un receptor con estructura "FLL" para radiodifusión en FM.</li>
</ol><div style="text-align: justify;"><br />
Empezamos con el estudio del receptor de OM con estructura regenerativa.<br />
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El primer concepto a asimilar es el hecho de que la TC (Teoría de Circuitos) básica que habitualmente se emplea para el diseño, deja de cumplirse a medida que aumentamos la frecuencia de trabajo. <br />
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Lejos de ser una desventaja, el comportamiento de los conductores en longitudes de onda (λ) comparables a su longitud física es la base del funcionamiento de las antenas.<br />
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Desde el punto de vista de radiocomunicaciones, una relación entre la longitud y la longitud de onda interesante se tiene al cumplirse: </div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: center;">l = λ/2</div><div style="text-align: justify;"><br />
En ese momento, el conductor se comporta como una carga puramente resistiva de 72 Ω. Al hacer que el un dipolo cumpla dicha relación, se puede imaginar éste como una caja negra de resistencia 72 Ω y que es capaz de generar radiación electromagnética, es decir, que actúa como una antena.<br />
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Este fenómeno es reversible, lo cual quiere decir que dicha antena también puede ser utilizada para recibir una radiación electromagnética de ese valor de λ.<br />
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Se introduce el concepto de potencia media radiada y se estudia su expresión.<br />
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</div><div style="text-align: center;">P = Vm2 / 2R<br />
</div><div> </div><div style="text-align: justify;"> </div><div style="text-align: justify;"><br />
Se define una onda electromagnética como una combinación ortogonal de un campo eléctrico y un campo magnético, así como el concepto de impedancia del vacío como la relación entre ambas (120π).<br />
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Para introducir los conceptos de radiación isotrópica y área de captura se utiliza el símil de una bombilla: ésta radia la luz en todas direcciones por igual (radiador isotrópico). Si nos fijamos en cuanta iluminación recibe una zona concreta, estaremos hablando del área de captura. Si colocamos un reflector a la bombilla, la iluminación en el área de captura será mayor, estará multiplicada por un factor llamado ganancia respecto al radiador isotrópico.<br />
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A continuación se define la expresión de la potencia capturada:</div><div style="text-align: justify;"><br />
</div><div style="text-align: center;">P = Pt Ac Gt / 4πr2 </div><div style="text-align: justify;"><br />
A parte del dipolo en λ/2 se comentan otros tipos de antenas:<br />
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● El Monopolo en λ/4: Se substituye la mitad del dipolo λ/2 por un plano de masa, así se consigue una antena con la mitad de longitud.<br />
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● Al trabajar en OM la longitud de un dipolo en λ/2 o incluso un monopolo en λ/4 serían tan grandes que haría inviable la construcción de un receptor. Afortunadamente se inventó la antena tipo bobina, que en lugar de utilizar el campo eléctrico, utiliza el campo magnético.<br />
</div><div style="text-align: justify;">La antena tipo bobina tiene un núcleo de ferrita para conseguir una permeabilidad magnética elevada, la ferrita es un material con las mismas características que el hierro pero que no es conductor.</div>Juan de la Cerdahttp://www.blogger.com/profile/03339196289047729248noreply@blogger.com0