Manual de Telecomunicaciones Ingenieria Electronica

Instituto Tecnológico de Tehuacán
Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Erick Martínez Zanabria Ing. Alberto Cortés
Introducción a las Telecomunicaciones
Manual para
Practicas de laboratorio
MATERIA:
Introducción a las Telecomunicaciones.
Alumno Erick Martínez Zanabria
Numero de control 10360523
Ing. Alberto Cortés.

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Índice
CAPITULO 1 OSCILADOR COLPITTS. ................................................ 4
CAPITULO 2 OSCILADOR HARTLEY. ................................................. 8
CAPITULO 3 MODULADOR EN AM .................................................. 11
CAPITULO 4 DEMODULADOR EN AM ............................................. 21
CAPITULO 5 MODULADORES DSB-SC Y SSB ................................. 29
CAPITULO 6 DEMODULADORES DSB-SC y SSB .......................... 45
CAPITULO 7 MODULADOR EN FM. ................................................... 55
CAPITULO 8 DEMODULADOR FM ..................................................... 70
CAPITULO 9 CONVERTIDORES ANALOGICO/DIGITAL .............. 85
CAPITULO 10 CONVERTIDORES ANALOGICO/DIGITAL ............ 95
CAPITULO 11 MODULADOR PWM .................................................. 105
PRÁCTICA 12 DEMODULADOR PWM ............................................. 114
CAPITULO 13 MODULADOR FSK ..................................................... 125
CAPITULO 14 DEMODULADOR FSK ............................................... 130

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CAPITULO 1 OSCILADOR COLPITTS.
OBJETIVOS.
 Entender la operación y características de los osciladores en radio frecuencia (RF).
 Diseñar e implementar un oscilador Colpitts
INTRODUCCIÓN.
Un oscilador es simplemente un generador de señal, el cual, convierte su fuente de voltaje DC en una señal de salida AC sin necesidad de ninguna señal de entrada. Los osciladores juegan un papel importante en sistemas de comunicaciones, ya que generan la portadora o señal de oscilación local usada en dichos sistemas.
MARCO TEÓRICO.
En la figura 1.1 se muestra el diagrama básico del oscilador, donde podemos ver sus diferentes componentes. Incluye un amplificador y una red de retroalimentación estructurada por un circuito resonador. Cuando se aplica la fuente de DC al circuito, el ruido aparece y es amplificado por el amplificador para después alimentar la entrada a través de la red de retroalimentación que como ya lo mencionamos es un circuito resonador que tiene la función de filtro. La red de retroalimentación permite a la frecuencia de la señal igualarse a la frecuencia resonante para pasar y rechazar otras frecuencias. La señal de retroalimentación será amplificada y regresada de nueva cuenta. Si la señal de retroalimentación esta en fase con la señal de entrada y el incremento de voltaje es suficiente el oscilador estará en operación.
Fig. 1.1. Diagrama básico de un oscilador.

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Para su operación apropiada, un oscilador debe cumplir con el criterio
Barkhausen que es la relación entre el incremento de amplificador A y el factor
de retroalimentación del oscilador  s que deberá ser igual a 1.
A s1
OSCILADOR COLPITTS
La figura 1.2. muestra un circuito practico del oscilador Colpitts
Fig. 1.2. Oscilador Colpitts.
INSTRUMENTOS Y COMPONENTES.
 Modulo KL-92001
 Modulo KL-93001
 Osciloscopio
 Medidor LCR
DESARROLLO
EXPERIMENTO 1 OSCILADOR COLPITTS.
1. En el modulo KL-93001 conecte con puentes J1 y J3 para tener las
siguientes condiciones: C 0.001F 3  , C 0.015F 4  y L 27H 1  .
2. Coloque el osciloscopio en la posición de AC y conéctelo a la salida (O/P).
Dibuje la forma de onda y anote la frecuencia en la tabla 1.1. Si el circuito
opera de manera incorrecta cheque la polarización de su transistor.

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3. Retire los puentes de J1 y J3. Utilice el medidor de LCR y mida los valores
de 3 C , 4 C y 1 L , para después anotarlos en la tabla 1.1, además de
calcular la frecuencia de salida.
4. Conecte los puentes ahora en J2 y J4 para cambiar C3 por C 100pF 5 ,
4 C por C 1000pF 6 y 1 L por L 2.7H 2 . Repita los pasos 2 y 3.
Donde ,
C3 C4 L1 Forma de la onda de salida
Valor
Nominal
0.001uF
0.015uF
27uH
f calculada = 1.0003 MHz
f medida = 375.60159KHz
f medida en el osciloscopio
=1.089MHz
Valor
Medido
15.96nF
15.96nF
22.5uH
Valor
Nominal
100uF
1000uF
2.7uH
f calculada =10.15862KHz
f medida = 5.6755MHz
f medida en el osciloscopio = 8 MHz
Valor
Medido
1.049nF
1.048nF
1.5uH
Tabla 1-1.

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CUESTIONARIO
1-1 En el experimento 1. ¿Concuerdan los valores medidos con los calculados? Explique
No. Ya que los valores calculados de los elementos no siempre se encuentran comerciales eso hacer variar los datos calculados con los medidos
1-2 ¿Cual es la función de cada capacitor o inductor del oscilador Colpitts mostrado en la figura 1-2?
_Es conformar un circuito tanque el cual al polarizarse se carga y se descarga y es lo que en realidad hace oscilar el circuito
CONCLUSIONES
Lo primero que notamos es que los valores de los capacitores y la bobina al medirlos no concordaban con los que el manual tiene eso hizo variar un poco la frecuencia al conectar C3, C4 y L3 y al conectar C5, C6 y L2 vario aún más ya que según los valores calculados y la frecuencia debieron ser de 10 MHZ y no fue asi, la frecuencia de salida medida fue de 8 MHZ es donde vario más en comparación con la primera prueba que variaron solo unos cuantos HZ

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CAPITULO 2 OSCILADOR HARTLEY.
INTRODUCCIÓN.
Un oscilador es simplemente un generador de señal, el cual, convierte su fuente de voltaje DC en una señal de salida AC sin necesidad de ninguna señal de entrada. Los osciladores juegan un papel importante en sistemas de comunicaciones, ya que generan la portadora o señal de oscilación local usada en dichos sistemas.
OBJETIVOS.
 Entender la operación y características de osciladores en radio frecuencia (RF).
 Diseñar e implementar un oscilador Hartley.
OSCILADOR HARTLEY
La figura 2.1 muestra un circuito práctico para el oscilador Hartley.
Fig. 2.1 Oscilador Hartley.

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INSTRUMENTOS Y COMPONENTES.
 Modulo KL-92001
 Modulo KL-93001
 Osciloscopio
 Medidor LCR
DESARROLLO
EXPERIMENTO 2 OSCILADOR HARTLEY
1.-En el modulo KL-93001 conecte con puentes J1 y J3 para tener los
siguientes datos: L 68H 1  , L 2.7H 2  y C 100pF 3  .
2.-Coloque el osciloscopio en la posición de AC y conéctelo a la salida (O/P).
Observe y anote la forma de onda y la frecuencia en la tabla 2.1
3.-Retire los puentes de J1 y J3. Utilice el medidor de LCR y mida los valores
de 1 L , 2 L y 3 C , para después anotarlos en la tabla 2.1 además de calcular la
frecuencia de salida.
4.-Conecte los puentes ahora en J2 y J4 para cambiar 1 L por L 47H 3 , 2 L
por L 470H 4 y 3 C por C 150pF 4 . Repita los pasos 2 y 3.
L1 L2 C3 Forma de la onda de salida
Valor
Nomina
l
68uH
2.7uH
100uF
f calculada = 1.8928 KHz
f con valores medidos=15.6345KHz
Valor
Medido
4.2uH
1.5uH
18.18u
F

10
f medida = 7.911 MHz
Valor Nominal
470uH
47uH
150pF
f calculada = 571.51 KHz
f con valores medidos=1.739670KHz
f medida = 421.6 KHz
Valor Medido
452.4uH
15.7uH
17.88uF
Tabla 2.1
CUESTIONARIO
1-3 En el experimento 2. ¿Concuerdan los valores medidos con los calculados? Explique.
No ya que hay mucha variación entre los componentes que se mencionan en las especificaciones a los que en realidad son esa misma variación hace que los resultados varíen de los calculados a los medidos
1-4 Determine los valores de C3, L1 y L2 del oscilador Hartley mostrado en la figura 1-3 para que este oscile a una frecuencia de 5 MHz________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________
1-5 ¿Por qué debemos tener cuidado con la exposición del circuito y con la longitud de la antena, cuando la frecuencia de operación se encuentra en el rango de RF?
De forma simple, es para evitar interferencias en las señales de radio, que podríamos introducir.
CONCLUSIONES
Nuestra frecuencia de salida, fue un poco mejor, en comparación a la primera, la diferencia notable es que en lugar de tener dos capacitores, como en el oscilador Colpitts; en este caso utilizamos dos bobinas conectadas en serie, que a su vez conectados en paralelo con un capacitor.
Como ya se mencionó con anteriormente, debido a la conexión a la que se encuentran los componentes, los cálculos efectuados no fueron iguales, pero no quito el objetivo de la práctica.

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Estos osciladores son prácticos, ya que con estos circuitos podremos
tener una señal portadora y así podremos transmitir datos e información;
claro para nosotros realizar experimentos en el área de
telecomunicaciones.
CAPITULO 3
MODULADOR EN AM
INTRODUCCIÓN.
El proceso de modulación es aquel en el que se sobrepone una señal de
baja frecuencia a una señal portadora de alta frecuencia, es decir, la señal de
mayor frecuencia denominada portadora es modulada por medio de una señal
de menor frecuencia que usualmente es de audio.
OBJETIVOS.
 Conocer las características principales de la modulación en amplitud
(AM).
 Entender la forma y frecuencia del espectro de la señal de AM, además
de calcular el porcentaje de modulación.
 Diseñar un modulador en amplitud utilizando MC1496.
 Medir y ajustar el circuito modulador en amplitud.
MARCO TEÓRICO
En la modulación en amplitud la portadora varia conforme la amplitud de la señal
moduladora, como se muestra en la figura 3.1. Si la señal de audio es
A  f t  m m cos 2 y la señal portadora es A  f t  c c cos 2 , la señal de modulación en
amplitud estará expresada por:
x t  A A  f t A  f t  AM DC m m c c   cos 2 cos 2
x t  A A  m  f t   f t  AM DC c m c  1 cos 2 cos 2 (3.1)
Donde:  DC A Nivel de DC
 m A Amplitud de señal de audio

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 c A Amplitud de señal portadora
 m f Frecuencia de señal de audio
 c f Frecuencia de portadora
m  Índice de modulación o profundidad de modulación m DC A / A
Fig. 3.1 Forma de onda de Modulación en Amplitud
Rescribiendo Ec. (3.1) obtenemos:
x f A A m   f f t   f f t A A  f t  AM DC c c m c m DC c c cos 2 cos 2 cos 2
2
1
( )      (3.2)
El primer término de la Ec. (3.2) representa la doble señal de banda lateral
y el segundo término es la señal portadora. De acuerdo con esta ecuación,
podemos trazar el espectro de la señal de modulación en AM como en la figura
3.2. En una transmisión en AM la frecuencia y amplitud de la portadora siempre
permanecen constantes, mientras la banda lateral constantemente varía en
frecuencia y en amplitud. De esta manera, la portadora no contiene ningún
mensaje o información lo que hace que no se modifique. Esto significa que la
potencia de la portadora es únicamente disipación cuando se esta transmitiendo
una señal de AM. Así, la transmisión eficiente de la modulación en amplitud es
mas baja que la doble banda lateral suprimida por la portadora de modulación
(DSB-SC), pero el circuito demodulador en amplitud es simple.

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Fig. 3.2 Espectro en frecuencia de la señal de AM
La m en la Ec. (3.1) denominada índice de modulación o profundidad de
modulación, es un parámetro importante. Cuando m es un porcentaje,
usualmente llamado porcentaje de modulación. Esto se define como:
 100%  100%
DC
m
A
A
NivelDC
AmplitudModulación
m (3.3)
Es difícil medir el DC A en el circuito práctico por lo que el índice de
modulación generalmente se calcula de la siguiente manera:
100%
max min
max min 



E E
E E
m (3.4)
Donde Emax = Ac – Am y Emin = Ac – Am indicado en la figura 1.
En la figura 3.3 se muestra un circuito modulador en AM de entradas
simples, la portadora se aplica en el pin 10 y la de audio en el pin 1. La ganancia
del circuito completo es determinado por medio del valor de 8 R . 9 R . Ajustando
el valor de VR1 o la amplitud de la señal de audio se puede cambiar el porcentaje
de modulación.

14
Fig. 3.3 Modulador en Amplitud utilizando MC1496
PUESTA EN MARCHA
Para la realización de esta práctica se deben seguir los pasos que se muestran
en cada caso y la utilización de los instrumentos que se mencionan
Instrumentos y Componentes.
 Modulo KL-92001
 Modulo KL-93002
 Osciloscopio
 Generador RF
DESARROLLO
1. En el Modulo KL-93002 localice el circuito modulador en AM. Conecte los
puentes en J1 y J3 para habilitar R  1k 8 y R  6.8k 9 .
2. Introduzca 250mV a 1kHz de señal senoidal a la entrada de audio (I/P2),
y 250mV a 500kHz de señal senoidal a la entrada portadora (I/P1).
3. Conecte la punta de osciloscopio en la salida AM (O/P). Observe la forma
de onda en la salida y ajuste VR1 para un índice modulación del 50%.
Anote sus resultados.

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4. Utilizando los resultados obtenidos y con la Ec.(3.4), calcule y anote el
porcentaje de modulación en la salida en la tabla 3.1.
5. Utilizando el osciloscopio, observe las señales de salida para amplitudes
de audio de 200mV y 150mV. Repita los pasos 4 y 5, además de anotar
sus resultados en la tabla 3.1.
Amplitud
de Audio
Vpp Porcentaje
de
Modulación
Forma de
onda
250mV
E 36mV max 
E 12mV min 
Emax=64mV
Emin=20mV
50%
52.381%
200mV
E 104mV max 
E 10mV min 
Emax=37.6mV
Emin=4mV
82.4561%
80.7692%
150mV
E 84.8mV max 
E 8mV min 
Emax=46.4mV
Emin=3.2mV
82.7586%
87.0967%
Tabla 3.1.
de onda y anote sus resultados en la tabla 3.2

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8. Utilizando los resultados obtenidos y con la Ec.(3.4), calcule y anote el porcentaje de modulación en la salida.
9. Repita los pasos 6 al 8 para una amplitud en la portadora de 200mV y 300mV. y anote sus resultados en la taba 3.2

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Amplitud
de Audio
Vpp Porcentaje
de
Modulación
Forma de
onda
100mV
E 76.8mV max 
E 0mV min 
Emax=37.6mV
Emin=1.60mV
100%
91.8367%
200mV
E 96mV max 
E 8mV min 
Emax=52.8mV
Emin=4mV
84.6153%
85.91%
300mV
E 108mV max 
E 0mV min 
Emax=78.4mV
Emin=2.4mV
100%
94.0594%
Tabla 3.2.

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de onda y anote sus resultados en la tabla 3.3.
porcentaje de modulación en la salida.
13. Repita los pasos 10 al 12 para una frecuencia de audio de 2kHz y 1kHz.
y anote sus resultados en la tabla3.3.
Frecuencia
de Audio
Vpp Porcentaje
de
Modulación
Forma de
onda
3kHz
E 133mV max 
E 6mV min 
Emax=134mV
Emin=4mV
91.3669%
94.2029%
2kHz
E 150mV max 
E 0mV min 
Emax=120mV
Emin=4mV
100%
93.5483%

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1kHz
E 89.2mV max 
E 0mV min 
Emax=116mV
Emin=12mV
100%
81.25%
Tabla 3.3.
y 250mV a 1MHz de señal senoidal a la entrada portadora (I/P1).
de onda y anote sus resultados en la tabla 3.4.
porcentaje de modulación en la salida.
17. Repita los pasos 14 al 16 para una frecuencia de portadora de 2MHz y
3MHz. Anotando sus resultados en la tabla 3.4.
Frecuenci
a de
Portadora
Vpp Porcentaje
de
Modulació
n
Forma de
onda
1MHz
E 71.2mV max 
E 0mV min 
Emax=54mV
Emin=6mV
100%
80%

20
2MHz
E 57.2mV max 
E 0mV min 
Emax=31.2mV
Emin=4mV
100%
77.2727%
3MHz
E 46.8mV max 
E 0mV min 
Emax=11.6mV
Emin=3.20mV
100%
56.7567%
Tabla 3.4.
CONCLUSIONES
Al aumentar la frecuencia de la portadora la amplitud de la señal se
comenzaba a atenuar y la modulación se volvía un poco más difícil ya que
se sobremodulaba rápidamente pero si aumentábamos el voltaje se podía
compensar un poco esa atenuación.

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CAPITULO 4 DEMODULADOR EN AM
INTRODUCCIÓN.
El proceso de demodulación es lo contrario al de modulación. De acuerdo con lo visto en la práctica anterior, la señal de alta frecuencia (portadora) varía con la amplitud de la señal de audio (moduladora) que es de menor frecuencia. Cuando recibimos la señal AM es necesario extraer la señal de audio, a lo que denominamos demodulación. En la figura 4.1 se muestra el proceso de demodulación. En general existen dos tipos: detectores sincronos y asíncronos.
OBJETIVOS.
 Conocer las características básicas de la demodulación en amplitud.
 Implementar un demodulador en amplitud con diodo.
 Implementar un demodulador en amplitud con un detector producto.
MARCO TEÓRICO.
Fig. 4.1 Demodulación en Amplitud
DIODO DETECTOR
Ya que la señal modulada en AM es una señal donde la amplitud de la portadora varía con la amplitud de la señal moduladora un demodulador es utilizado para extraer la señal moduladora original de la señal de AM.
Fig. 4.2 Diagrama a bloques de un demodulador rectificador
El diagrama a bloques del diodo detector que se muestra en la Fig. 4.2 es un típico detector asíncrono. La señal modulada en AM incluye ambos ciclos positivos y negativos envueltos en la señal que es aplicada a la entrada del rectificador. La señal de salida del rectificador es la parte positiva del envolvente

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más un nivel de DC y es alimentado dentro de un filtro pasa bajas cuya salida es
la señal modulada original con un nivel de DC. Entonces la señal modulada será
recuperada removiendo el voltaje de DC.
La Fig. 4.3 muestra un circuito práctico del diodo detector. Los componentes
1 R , 2 R , 3 R , 4 R , 1 U y 2 U constituyen dos amplificadores inversores conectados
en cascada para ofrecer una ganancia apropiada a la señal de AM. La señal de
AM amplificada es rectificada por el diodo 1 D y a su vez es alimentación a la
entrada de el filtro pasa bajas constituido por 2 C , 3 C y 5 R . La señal de salida del
filtro pasa bajas es la mitad positiva envuelta con el nivel de DC. El capacitor 4 C
es utilizado para pasar la componente en AC mientras se bloquea la componente
DC.
Fig. 4.3 Circuito del diodo detector
DETECTOR PRODUCTO.
La demodulación por señal de AM puede ser también consumada con el
modulador balanceado discutido anteriormente. Tal demodulador es
denominado detector síncrono o detector producto. Si la x t  AM representa la
señal de AM y x t  c es la portadora y son expresadas por:
x t  V V  m  f t   f t  AM DC c m c  1 cos 2 cos 2 (4.1)
x t  V  f t  c c c  cos 2 (4.2)
Si estas dos señales son conectadas a la entrada del demodulador
balanceado entonces la salida de este puede ser:
x t  kx (t) x (t) out c AM  
x t  kV V  m  f t   f t  out DC c m c 1 cos 2 cos 2 2 2  

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     m  f t    f t 
kV V
m f t
kV V kV V
x t m c
DC c
m
DC c DC c
out  1 cos 2 cos 2 2
2
cos 2
2 2
2 2 2
    (4.3)
La Fig. 4.4 muestra el circuito del detector producto. El VR1 controla el nivel
de la señal portadora. La señal de salida de el MC1496 en su pin 12 es expresado
por la ecuación 4.3. El filtro pasa bajas construido por 7 C , 9 C y 9 R es utilizado
para quitar el tercer termino, que es la señal armónica de segundo orden en la
señal modulada de AM. El primer término de la ec.4.3 es el nivel de DC que
puede ser bloqueado por el capacitor 10 C . La amplitud de la señal demodulada
de salida puede ser dada por:
cos(2 )
2
( )
2
m f t
kV V
x t m
DC c
out   (4.4)
La ec. 4.4 representa la señal de audio. En otras palabras, el detector
producto puede extraer la señal de audio de la señal AM.
De la discusión anterior, podemos concluir que el diodo rectificador es un
detector asíncrono cuyo circuito es simple pero de mala calidad. El detector
producto es un detector síncrono cuya calidad es excelente pero el circuito es
más complicado y la señal portadora estará exactamente sincronizada con la
señal de AM.
Fig. 4.4 Circuito del Detector Producto
PUESTA EN MARCHA
A continuación se mencionan los equipos a utilizar en el desarrollo de esta
práctica, además de los pasos a seguir

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Instrumentos y Componentes.
 Modulo KL-92001
 Modulo KL-93002
 Osciloscopio
 Generador RF
DESARROLLO DIODO DETECTOR.
1. La fuente de la señal AM en este experimento es el modulador en AM.
2. Ajuste la señal de entrada del modulador en AM con una señal senoidal como portadora de 250mV a 200kHz, y una señal senoidal de audio de 250mV a 3kHz.
3. Ajuste VR1 del modulador AM para tener una amplitud máxima de la señal AM de salida.
4. Conecte la señal AM en la entrada I/P del diodo detector.
5. Coloque la punta del osciloscopio en la salida del diodo detector además de ponerlo en posición DC. Registre sus resultados en la tabla 4.1.
Frecuencia de Audio Señal de Entrada Señal de Salida del Detector Forma de onda
3kHz
La señal de entrada modulada es de 4.16 V
La señal de salida del detector es de 5.2 V
2kHz

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1kHz
Tabla 4.1
6. Cambie la frecuencia de la señal de audio por 2kHz y 1kHz, y repita el paso 5.
7. Ajuste la portadora a 250mV a 300kHz de señal senoidal, y la de audio en 500mV a 3kHz de señal senoidal.
3kHz
La señal de entrada modulada es de 360 mV
La señal de salida del detector es de 324 mV

26
2kHz
La señal de salida del detector es de 336mV
1kHz
La señal de salida del detector es de 304 mV
Tabla 4.2.
DESARROLLO DEL DETECTOR PRODUCTO.
1. La fuente de la señal AM en este experimento es el modulador en AM.
2. Ajuste la señal de entrada del modulador en AM con una señal senoidal como portadora de 250mV a 500kHz, y una señal senoidal de audio de 150mV a 3kHz.
4. Conecte la señal AM en la entrada I/P2 del detector producto y conecte la misma portadora en la entrada I/P1.

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3kHz
La señal de entrada modulada es de 190mV
La señal de salida del detector de 256mV
2kHz
La señal de salida del detector de 238 mV
1kHz
Tabla 4.3.
7. Ajuste la portadora a 250mV a 1MHz de señal senoidal, y la de audio en 150mV a 2kHz de señal senoidal.

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9. Coloque la punta del osciloscopio en la salida del diodo detector además de ponerlo en posición DC. Registre sus resultados en la tabla 4.4
10. Cambie la frecuencia de la señal portadora por 2MHz y 3MHz, y repita el paso 9.
3kHz
2kHz
1kHz
La señal de entrada modulada es de 51.6 mV
La señal de salida del detector de 84.3 mV
Tabla 4.4.
CONCLUSIONES
La demodulación consiste en la recuperación de la señal de “audio” transmitida con otra señal de frecuencia mayor llamada portadora, la cual es transmitida en AM.

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En este caso, utilizamos dos métodos de obtención en la señal de AM diodo detector y detector producto.
En el diodo detector, la señal “AM” es filtrada a través de un circuito sencillo constituido por “OPAM”, pasa a través de ellos y a su salida se encuentra con un diodo, el cual rectifica la señal y a través de unos capacitores podremos obtener la señal original; podemos mencionar que la ventaja del circuito demodulador, consiste en que no es necesario ajustar a la frecuencia a la cual es transmitida la señal para ser captada; es decir, el circuito.
Demodulador se sincroniza con el modulador de forma automática, por decirlo de una manera, para la obtención de la señal original.
La señal recuperada no es del todo parecida a la señal original transmitida, ya que presenta una ligera inclinación hacia la izquierda y por consecuencia no es del todo senoidal. Ahora bien, el detector producto es un circuito un poco más complejo, ya que utiliza mayor número de elementos pasivos y un circuito integrado; claro que la señal recuperada es mucho mas precisa a la original, pero hay que mencionar que deben estar sincronizadas a la misma frecuencia en el modulador y demodulador, para así poder recuperar la señal transmitida
CAPITULO 5 MODULADORES DSB-SC Y SSB
OBJETIVOS:
1.- Aprender a modular señales de doble banda lateral sin portadora y de banda lateral única sin portadora.
2.- Aprender a probar y ajustar moduladores para señales de doble banda lateral sin portadora y de banda lateral única balancead (modulada).
MARCO TEORICO:
El principio de operación del circuito de este capitulo es similar al mostrado antes en el capítulo 3. El circuito de la figura 5-1 es un modulador de doble banda lateral sin portadora, (DSB-SC) por sus siglas en ingles (Double- Sideband Suppressed-Carrier). El circuito de balance conformado por el resistor variable VR1, es usado para lograr que el LM1496 opere en su estado de equilibrio. Por medio del ajuste de VR1, nos aseguramos que el modulador opere en dicho estado. En pocas palabras, la mayor diferencia entre el modulador DSB- SC y el modulador en AM es que el primero entrega una señal modulada sin portadora. Para lograr el requerimiento de suprimir la portadora, debemos primero conectar la entrada de audio a tierra y observar la salida del LM1496 para asegurarnos que no hay presencia de una señal portadora, todo esto mediante el ajuste cuidadoso de VR1. Una vez hecho esto, reconectamos la señal de audio para que la señal DSB-SC modulada con las señales laterales baja y alta incluidas se presenten en la salida del LM1496.

30
Fig. 5-1 Circuito del modulador DSB-SC.
El nivel de voltaje de la señal portadora es un factor importante a la hora de lograr la supresión de la misma (señal portadora). En general, el rango optimo es alrededor de 0.2 Vpp a 0.8 Vpp para una frecuencia de portadora de 500 KHz.
Para identificar una señal modulada en AM, DSB-SC o en SSB, asumimos un espectro de audio típico como el mostrado en la figura 5-2a. Donde fmh es la frecuencia más alta y fml es la frecuencia mas baja de la señal de audio. Si usamos esta señal de audio para modular la amplitud de una portadora senoidal, obtendremos un espectro en AM como el mostrado en la figura 5-2a.
El espectro de AM incluye las tres componentes siguientes:
1.- frecuencia de portadora fc.
2.- Banda lateral alta con la frecuencia mas elevada (fc + fmh)
3.- Banda lateral baja con la frecuencia mas baja (fc - fml)
Por el hecho de que la señal modulada en amplitud contiene a estas dos señales de base lateral, es a veces llamada AM con doble banda lateral. En la modulación de doble banda lateral sin portadora, la señal portadora es removida o suprimida por el modulador balanceado, y la señal modulada sin portadora es mostrada en la figura 5-2c. Note que estas dos bandas laterales contienen la misma señal de audio cuando la señal modulada es transmitida, por lo tanto los receptores pueden recobrar la señal de audio de cualquiera de estas señales de banda lateral mediante técnicas de desmodulación. Esto significa que solo una de las bandas laterales es necesaria durante el proceso de transmisión. De este modo se presenta la modulación llamada de banda lateral única (SSB) por sus siglas en ingles Single-Sideband, la cual es mostrada en la figura 5-2d.

31
Suponga que la señal de audio de entrada (pata 1 y 4) del LM1496 es Amcos2πfmt y que la señal portadora de entrada (pata 8 y 10) es Accos2πfct , entonces la señal de salida en la pata 6 será:
Vo = k(Amcos2πfmt)(Accos2πfct)
= (kAmAc/2)(cos2π(fm+fc)t+cos2π(fm-fc)t) (5-1)
Donde k es la ganancia del modulador y (fc + fm) y (fc - fm) son los niveles mas altos y mas bajos de las señales de banda lateral moduladas, respectivamente.
En la figura 5-1 el circuito de seguidor de fuente formado por Q1 y Q2 actúa como un acoplador de impedancias debido a sus características de alta impedancia de entrada y baja impedancia de salida. Los capacitores de acoplamiento C1, C2 , C4 y C8 son usados para bloquear la señal de c-d mientras acoplan la señal de c-a.
La resistencia R11 es para ajustar la ganancia del demodulador balanceado y R12 es para el ajuste de corriente. Los resistores R5 y R10 son para el control AGC. Los capacitores C3, C6 y C7 son usados para evitar ruido indeseable. VR1 es para balancear, optimizar el punto de operación, minimizar distorsión y para determinar los tipos de la señal de salida (AM o DSB-SC).
Amplitud
Frecuencia
Fig. 5-2a Espectro de la señal de audio.
Amplitud
Portadora
Banda lateral Banda lateral
baja alta

32
Frecuencia
fc-fmh fc-fml fc fc+fml fc+fmh
Fig. 5-2b Espectro de la señal de AM.
Amplitud
Banda lateral Banda lateral
baja alta
Frecuencia
Fig. 5-2c Espectro de la señal de DSB-SC.
Amplitud
Banda lateral
baja
Frecuencia
Fig. 5-2d Espectro de la señal de SSB.

33
Para generar una señal modulada en SSB de una en DSB-SC, comúnmente se usa un filtro pasa bajas o un filtro pasa altas para filtrar una señal de banda lateral. Desafortunadamente es difícil sacar una sola señal de banda lateral de una señal DSB-SC con un filtro pasa bajas o pasa alta de 1er o 2do orden debido a que los espectros de las dos bandas laterales están demasiado cerca una de la otra. Una buena solución para este problema consiste en el uso de filtros de cerámica o cristal. Por ejemplo, nosotros usamos el FFD455, que es un filtro pasa bandas cerámico para obtener la banda lateral más alta en el circuito experimental, tal como se muestra en la figura 5-3.
Fig. 5-3 Circuito modulador en SSB.
EQUIPO REQUERIDO
1-Modulo KL-92001
1-Modulo KL-93003
1-Osciloscopio
1-Analizador de espectros
1-Generador de RF
EXPERIMENTO 5-1 MODULADOR DSB-SC
1. Localice el circuito del modulador DSB-SC en el modulo KL-93003. Inserte los puentes conectores en J1 y J3 para incluir a R11 = 270 Ω y a R12 = 6.8 K. en el circuito.
2. Ponga la entrada vertical del osciloscopio en CA y observe las señales de entrada y de salida del circuito seguidor de fuente. Asegurese de que estas señales sean idénticas, pero que la amplitud de la señal de salida sea levemente menor que la de la entrada. Si ya lo ha hecho, inserte los conectores en J5 y J6.
3. Gire VR1 a su posición central.

34
4. Conecte la entrada de audio (I/P2) a tierra y conecte una onda senoidal de 250 mV y 500 KHz. a la entrada de portadora (I/P1). Ajuste cuidadosamente VR1 para obtener una señal de salida mínima o de cero.
5. Conecte una onda senoidal de 150 mV a 1 KHz en la entrada de audio y cambie la amplitud de la portadora a 150 mV.
6. Usando el osciloscopio, mida y registre las formas de onda listadas en la tabla 5-1.
7. Usando el analizador de espectros, observe y registre el espectro de las señales de salida en la tabla 5-1.
8. Cambie la amplitud de la señal de audio a 300 mV. Mida y registre las formas de ondas listadas en la tabla 5-2 usando el osciloscopio.
10. Cambie la amplitud de la señal portadora a 300 mV. Mida y registre las formas de ondas listadas en la tabla 5-3 usando el osciloscopio.
12. Cambie la amplitud de la señal de audio a 150 mV. y la frecuencia a 2 KHz, y la amplitud de la portadora a 150mV y la frecuencia a 1 MHz. Mida y registre las formas de ondas listadas en la tabla 5-4 usando el osciloscopio.
14. Remueva el conector de J1 e insértelo en J2 para cambiar R11 (270 Ω) a R15 (330 Ω). Cambie la amplitud de la señal de audio a 300 mV. y la frecuencia a 1 KHz, y la amplitud de la portadora a 300mV y la frecuencia a 500 KHz. Mida y registre las formas de ondas listadas en la tabla 5-5 usando el osciloscopio.
16. Remueva el conector de J3 e insértelo en J4 para cambiar R12 (6.8 k) a R16. Usando el osciloscopio, mida y registre las formas de ondas listadas en la tabla 5-6.
EXPERIMENTO 5-2 MODULADOR SSB
1. Localice el circuito del modulador SSB en el modulo KL-93003. Inserte el puente conector en J1 para incluir los filtros cerámicos.
2. Ponga la entrada vertical del osciloscopio en CA y observe las señales de entrada y de salida del circuito seguidor de fuente. Asegurese de que estas señales sean idénticas, pero que la amplitud de la señal de salida sea levemente menor que la de la entrada. Si ya lo ha hecho, inserte los conectores en J3 y J4.
3. Gire VR1 a su posición central.
4. Conecte la entrada de audio (I/P2) a tierra y conecte una onda senoidal de 250 mV y 453 KHz. a la entrada de portadora (I/P1). Ajuste

35
cuidadosamente VR1 para obtener una señal de salida mínima o de cero. Entonces remueva el conector de J2 e insértelo en J1.
5. Conecte una onda senoidal de 150 mV a 2 KHz en la entrada de audio y cambie la amplitud de la portadora a 150 mV.
6. Usando el osciloscopio, mida y registre las formas de onda listadas en la tabla 5-7.
8. Cambie la amplitud de la señal de audio a 300 mV. Mida y registre las formas de ondas listadas en la tabla 5-8 usando el osciloscopio.
10. Cambie la amplitud de la señal portadora a 300 mV. Mida y registre las formas de ondas listadas en la tabla 5-9 usando el osciloscopio.
12. Cambie la amplitud de la señal de audio a 150 mV. y la frecuencia a 1 KHz, y la amplitud de la portadora a 150mV. Mida y registre las formas de ondas listadas en la tabla 5-10 usando el osciloscopio.
Tabla 5-1
(R11=270 Ω, R12=6.8 K, Vc=150mV, fc=500KHz, fm=1KHZ)
Señal
Portadora
Señal de
Audio

36
Señal de
Salida
Espectro de
salida
Tabla 5-2
(R11=270 Ω, R12=6.8 K, Vc=150mV, Vm=300mV, fc=500KHz, fm=1KHZ)
Señal
Portadora
Señal de
Audio

37
Señal de
Salida
Espectro de
salida
Tabla 5-3
Señal
Portadora
Señal de
Audio
Señal de
Salida
Espectro de
salida

38
Tabla 5-4
(R11=270 Ω, R12=6.8 K, Vc=150mV, Vm=150mV, fc=1 MHz, fm=2 KHZ)
Señal
Portadora
Señal de
Audio
Señal de
Salida
Espectro de
salida
Tabla 5-5
Señal
Portadora

39
Señal de
Audio
Señal de
Salida
Espectro de
salida
Tabla 5-6
(R11=330 Ω, R12=10 K, Vc=300mV, Vm=300mV, fc=500KHz, fm=1KHZ)
Señal
Portadora
Señal de
Audio

40
Señal de
Salida
Espectro de
salida
Tabla 5-7
Señal
Portadora
Señal de
Audio
Señal de
Salida

41
Espectro de
salida
Tabla 5-8
Señal
Portadora
Señal de
Audio
Señal de
Salida
Espectro de
salida
Tabla 5-9

42
Señal
Portadora
Señal de
Audio
Señal de
Salida
Espectro de
salida
Tabla 5-10
Señal
Portadora

43
Señal de
Audio
Señal de
Salida
Espectro de
salida
CUESTIONARIO
5-1 Comente la diferencia entre las señales de AM, DSB-SC y SSB desde el punto de vista del ancho de banda.
_El DSB-SC puede funcionar a frecuencias más altas que el AM además de que el ruido influye menos
5-2 Comente la diferencia entre las señales de AM, DSB-SC y SSB, desde el punto de vista de la eficiencia de transmisión.
Por lo antes expuesto se percibe una pérdida del 50% de potencia
5-3 ¿Cuál es la función de R11 o R12?
R11= Ajusta la ganancia del demodulador.
R12= Ajusta la corriente del demodulador

44
5-4 ¿Cuál es la función de VR1? ¿Si giramos VR1 arbitrariamente, la salida del DSB-SC se convierte en una señal de AM?
Sí, pero no es solo para eso, sino también para minimizar la distorsión, balancear y optimizar el punto de operación
5-5 Comprare los resultados observados en el osciloscopio y comente la diferencia entre las formas de onda de AM y de DSB-SC
Según lo observado, es más clara la señal modulada en AM que en la de DSB- SC pero en DSB-SC el ruido influye menos
CONCLUSIONES
Es un circuito modulador de señales, que a mi parecer es más complejo que en AM, en esta ocasión, realizamos varias veces las mediciones correspondientes a las señales de salida del DSB-SC, ya que no teníamos claro que forma ha de presentar la señal de salida; además de mencionar que fue una de nuestras prácticas más laboriosas.
En las señales de salida; tanto en DSB-SC y SSB, las señal se parecían mucho a las de AM solo que en el AM los lóbulos eran casi iguales todos en este caso un lóbulo estaba bien formado y el otro se ovalaba, no obstante la modulación fuera casi completa también notamos que el ruido no afectaba tanto en esta práctica como en la de AM.

45
CAPITULO 6 DEMODULADORES DSB-SC y SSB
OBJETIVOS:
1.-Demodular señales DSB-SC y SSB usando un detector de producto.
2.-Aprender cómo usar un detector de producto en receptores de comunicaciones.
MARCO TEORICO:
La figura 6-1 muestra la configuración interna del MC 1496. El amplificador diferencial Q5 y Q6 es usado para energizar a los amplificadores diferenciales formados por Q1Q2 y Q3Q4. Q2 y Q8 actúan como fuentes de corriente constantes para alimentar a los amplificadores diferenciales Q5 y Q6. Sobre todo la ganancia del MC1496 puede ser controlada conectando externamente un resistor entre las patas 2 y 3. Para demodulación DSB-SSB, la señal DSB-SC o SSB deberá ser aplicada a las patas 1 y 4. Y la portadora a las patas 8 y 10. La corriente a la pata 5 es comúnmente provista conectando una serie de resistencias desde esta pata (pata 5) a la fuente de alimentación. Debido a que el detector tiene dos salidas (patas 6 y 12), una de ellas puede ser usada como detector de salida y la otra para el uso de un control automático de ganancia (AGC), por sus siglas en ingles de Automatic Gain Control.
Figura 6-1 Circuito interno del LM1496

46
Figura 6-2 Detector de producto para señales DSB-SC y SSB.
La figura 6-2 muestra el circuito del detector de producto junto con el
MC14596 para lograr la demodulacion DSB-SC o SSB. Con las modificaciones
apropiadas, este circuito puede ser también usado como demodulador de AM,
FM o PWM. La portadora local se aplica a las entradas (patas 10 y 8) y su
frecuencia debe ser exactamente igual a la de la portadora en DSB-SC o SSB.
Como la amplitud de la señal modulada, típicamente esta en el rango de 500
mVpp a los 800 mVpp, quiere decir que es lo suficientemente grande para
asegurar que el detector estará operando en su región lineal. El resistor R5
conectado entre las patas 2 y 3 determina la ganancia de voltaje del MC1496.
Debido a que el generador de señales en el laboratorio no puede generar
las señales DSB-SC y del SSB de la figura 5-1 para nuestros experimentos 6-1
y 6-2 respectivamente. Tal y como se menciona en el capitulo 5, la señal SSB
modulada puede obtenerse de la señal DSB-SC modulada, removiendo la banda
superior a la inferior con un filtro. Note que se puede causar un efecto de carga
si se agrega el filtro directamente. Para eliminar este efecto se recomienda
agregar el circuito seguidor de fuente entre la salida del filtro y la entrada al
detector de producto. Considerando que la señal SSB modulada ha salido
conectada a las entradas (patas 1 y 4) del LM1496, la señal SSB puede ser
expresada por:
Xssb (t) = Cos (ωc + ωm)t
Y la señal de salida entre las patas 8 y 10 es:
Xc(t) = Ac Cosωt
Por lo tanto la señal de salida del LM1496 en la pata 12 será:
Xo (t) = k Xssb (t) * Xc (t)
k Am Ac
2

47
= [Cos (ωc + ωm)t + Cos ωct
= [Cos (2ωc + ωm)t + Cosωmt ]
Cuando esta señal de salida pasa a través del filtro pasa bajas constituido por C7, C9 y R9 las componentes de alta frecuencia serán removidas y la señal demodulada en la salida se convierte en :
Ko (t) = Cos ωm t
A partir de la ecuación anterior, vemos que el LM1496 puede demodular la señal SSB modulada para recobrar la señal de audio Am Cos(ωm)t con una ganancia de ¼ (kAc)2. Para cambiar la ganancia del demodulador, podemos cambiar la amplitud de la portadora a la resistencia R5 (valor de k). Considerando que una señal DSB-SC modulada es aplicada a las terminales de entrada (pata 1 y 4) del LM1496 y que dicha señal puede ser expresada por:
XDSB-SC (t) = [Cos (ωc + ωm)t + Cos(ωc - ωm)t ]
Y que la señal portadora en la entrada (pata 8 y 10) es:
Xc (t) = Ac Cosωc t
De este modo la señal de salida del Lm1496 en la pata 12 será:
Xo (t) = k XDSB-SC
= [Cos (ωc + ωm)t + Cos(ωt + ωn)t] Cos ωt
= [Cos (2ωc + ωm)t + Cos(2ωt + ωn)+2Cos ωmt]
Para alta frecuencias, el primero y el segundo términos en el extremo derecho de la ecuación anterior, será removida por el filtro pasa bajas (C7, C9 y R9) cuando la señal pase a través del filtro. Entonces la salida demodulada se convierte en:
Xo (t) = K2 Am Ac2 = Cos ωm t
2
EQUIPO REQUERIDO
1- Modulo KL-92001
1- Modulo KL-93003
1- Osciloscopio
1- Generador de RF.
K2 Am Ac2
2
K2 Am Ac2
4
K2 Am Ac2
4
K Am Ac
2
K2 Am Ac2
2
K2 Am Ac2
4

48
Experimento 6-1 Detector producto para señales DSB-SC.
1.- Este experimento utiliza la salida DSB-SC del circuito modulador DSB-SC del experimento 5-1 como entrada al circuito del detector producto (DSB-SC input). Por lo tanto complete primero el circuito del modulador DSB-SC.
2.- Conecte una onda senoidal de 250 mV. y 500 KHz. a la entrada para señal portadora (carrier input) y una onda senoidal de 250 mV. y 1 KHz. a la entrada de audio (audio input) del modulador DSB-SC.
3.- Gire VR1 del modulador DSB-SC para obtener una señal modulad en DSB- SC a su salida.
4.- Localice el circuito del detector producto para las señales DSB-SC y SSB en el modulo KL-93003. Inserte los conectores en J1 y J3 para poner R5 = 270 Ω y R6 = 10 KΩ.
5.- Conecte la señal portadora usada en el paso 2 a la entrada para portadora (carrier input) del detector producto. Conecte la salida del modulador DSB-SC a la entrada para señal DSB-SC (DSB-SC INPUT) del detector producto.
6.- Usando el osciloscopio, observe la señal de salida y gire VR1 del detector producto para lograr una mínima distorsión, anote sus resultados en la tabla 6- 1.
7.- Cambie la señal senoidal portadora por otra senoidal, pero ahora de 250 mV y 500 KHz. y la señal de audio por una senoide de 250 mV y 3 KHz. Gire cuidadosamente VR1 para obtener una señal modulada DB-SC a la salida del modulador DSB-SC.
8.- Repita el paso 6 y anote sus resultados en la tabla 6-2.
9.-Quite el conector de J1 e insértelo en J2 para cambiar R5 (270 Ω) a R10 (330 Ω). Repita el paso 6 y anote sus resultados en la tabla 6-4.
10.-Quite el conector de J3 e insértelo en J4 para cambiar R6 (10 KΩ) a R11 (30 KΩ). Repita el paso 6 y anote sus resultados en la tabla 6-4.
Experimento 6-2 Detector producto para señales SSB.
1.- Este experimento utiliza la salida SSB del circuito modulador SSB del experimento 5-2 como entrada al circuito del detector producto (DSB-SC input). Por lo tanto complete primero el circuito del modulador SSB.

49
2.- Inserte un conector en J2 para evitar los filtros cerámicos. Conecte un señal senoidal de 250 mV. a 453 KHz. a la entrada para portadora (I / P1) y una señal senoidal de 250 mV a 2 KHz. a la entrada de audio (I / P2).
3.- Gire VR1 del modulador DSB-SC para obtener una señal modulad en DSB- SC en la salida (O / P). Quite el plug conector de J2 e insértelo en J1 para recobrar los filtros cerámicos. La señal de salida será entonces una señal modulada SSB.
4.- Inserte los conectores en J1 y J2 del circuito del detector producto para poner R5 = 270 Ω y R6 = 10 KΩ.
5.- Conecte la señal portadora usada en el paso 2 a la entrada para portadora (I / P1) del detector producto y conecte la señal modulada SSB de la salida a la entrada SSB (I / P2).
6.- Usando el osciloscopio, observe la señal de salida demodulada (O / P) y gire VR1 del detector producto para lograr una distorsión mínima. Anote sus resultados en la tabla 6-5.
7.- Quite el plug conector de J1 e insértelo en J2 para evitar los filtros cerámicos del modulador SSB. Cambie la señal senoidal portadora por otra senoidal, pero ahora de 250 mV y 453 KHz. y la señal de audio por una senoide de 350 mV y 2 KHz. Gire cuidadosamente VR1 para obtener una señal modulada DSB-SC a la salida del modulador DSB-SC y quite el plug conector de J2 e insértelo en J1 para recobrar los filtros cerámicos. La señal será entonces una señal modulada SSB.
8.- Repita el paso 6 y anote sus resultados en la tabla 6-6.
9.-Quite el conector de J1 e insértelo en J2 para cambiar R5 (270 Ω) a R10 (330 Ω). Repita el paso 6 y anote sus resultados en la tabla 6-7.
10.-Quite el conector de J3 e insértelo en J4 para cambiar R6 (10 KΩ) a R11 (30 KΩ). Repita el paso 6 y anote sus resultados en la tabla 6-8.

50
Tabla 6-1
(R5 = 270 Ω, R6 = 10 KΩ, Vc = 250 mV., Vm = 250 mV, fc = 500 KHz, fm = 1KHz)
Señal
de
Entrada
Señal
de
Salida
Tabla 6-2
Señal
de
Entrada
Señal
de
Salida
Tabla 6-3

51
Señal
de
Entrada
Señal
de
Salida
Tabla 6-4
Señal
de
Entrada

52
Señal
de
Salida
Tabla 6-5
Señal
de
Entrada
Señal
de
Salida
Tabla 6-6
Señal
de
Entrada

53
Señal
de
Salida
Tabla 6-7
Señal
de
Entrada
Señal
de
Salida
Tabla 6-12

54
Señal
de
Entrada
Señal
de
Salida
CUESTIONARIO
6-1 ¿Cómo afecta el valor de R5 en la figura 6-2 a la amplitud de salida?
Con esta resistencia, variamos la ganancia del demodulador y así cambiamos la amplitud de la portadora
6-2 ¿Cómo afecta el valor de R6 en la figura 6-2 a la amplitud de salida?
_______________________________________________________________ _______________________________________________________________
6-3 ¿Cuál es la función de VR1 y de VR2?
Lograr una menor distorsión en el demulador
6-4 Si la frecuencia moduladora se incrementa. ¿Qué componentes deben ser modificados para lograr una señal demodulada sin distorsión?
VR1 y VR2
6-5 ¿Se puede utilizar un detector de picos en la demodulación DSB-SC o en la demodulación SSB?
_______________________________________________________________ _______________________________________________________________
CONCLUSIONES
Algo curioso nos sucedió en el desarrollo de la práctica, para la realización de la misma, teníamos que completar el circuito modulador de la practica anterior, y como ya se mencionó en la concusión, no teníamos una señal clara de salida del modulador; ahora en este caso que lo volvimos a armar para poder obtener una señal modulada e insertarla en la entrada del demodulador, dicha señal fue demasiado clara en comparación de las registradas en el capítulo de modulación.
Prosiguiendo con la práctica, las señales a la salida del demodulador DSB- SC fueron claras en cuestión de la forma, ya que se encontraban en una

55
forma definida; en contraste no sabíamos si esa forma de la señal era la
correcta.
Ahora refiriéndonos a la parte del demodulador SSB, las señales de salida
se presentó en una forma senoidal y bastante clara casi idéntica al la señal
de entrada del modulador solo tenía pequeñas distorsiones y una ligera
caída de tensión
CAPITULO 7
MODULADOR EN FM.
OBJETIVOS
1.- Comprender las características y operación del diodo varactor.
2.- Entender la operación de un oscilador controlado por voltaje.
3.- Implementar un modulador FM utilizando un oscilador controlado por voltaje.
INTRODUCCIÓN.
Principio de operación de la modulación en frecuencia.
La modulación en frecuencia (FM) es un proceso en el cual la frecuencia
de la portadora es variada por los cambios en la amplitud de la señal moduladora
(señal de inteligencia). La señal FM puede ser expresada por la siguiente
ecuación:
  X  A cos (t)  A cos(2 ( f )t  2 ( f ) x()d) FM C C C (7.1)
( ) cos(2 ( ) sin(2 ( f )t)) A cos(2 ( f )t sin(2 ( f )t))
f
f A
X t A f t m C C m
m
m
FM C C          
(7.2)
Donde:
 (t) = Frecuencia instantánea modulada.
Fc = Frecuencia de la señal portadora.
Fm = Frecuencia de la señal moduladora.
 = Índice de modulación = Am(fo/fm)
La frecuencia de la señal de FM XFM(t) puede ser expresada como:
(2 ( ) sin(2 ( ) ) cos(2 ( ) )
2
1
( )
2
1
f t f t f f f t
dt
d
t
dt
d
f C m C m m     



    
(7-3)
De la ecuación 7-3 podemos encontrar que ocurrirán desviaciones de
frecuencia alrededor de la frecuencia central de la señal portadora cuando la
amplitud de la señal de inteligencia varié.
DIODO VARACTOR:

56
El diodo varactor algunas veces llamado diodo de sintonización es aquel
cuya capacitancia es directamente proporcional a la magnitud del voltaje de
polarización inversa aplicado a través de sus uniones P-N. Al incrementarse el
voltaje parcial de polarización inversa a través del diodo sé decrementa la
capacitancia interna, debido a que su zona de deplexión se ensancha. De modo
opuesto, cuando el voltaje de polarización inversa decrece, la zona de deplexión
se vuelve mas angosta y la capacitancia aumenta. Cuando se aplica un voltaje
de AC a través del diodo, la capacitancia varía proporcionalmente a los cambios
en amplitud de dicho voltaje.
Fig.7-1 Relación entre el diodo varactor y un capacitor.
La relación existente entre en diodo varactor y un capacitor común es
mostrado en la Fig.7-1. En realidad un diodo varactor polarizado inversamente
es similar a un capacitor variable. Cuando se junta un semiconductor tipo P y un
tipo N, se forma una pequeña zona de deplexión debida a la difusión de
portadores minoritarios. Las cargas positivas y negativas pasan a ocupar los
lados N y P de la unión respectivamente. Justo como en el caso de un capacitor.
La magnitud de la capacitancia de la unión interna esta dada por la siguiente
formula, conocida como formula de la capacitancia:
d
A
C


(7-4)
Donde:
 =Constante dieléctrica. = 11.8 o 
o 
= 8.85 x 10-12
A =Área de placas del capacitor.
d =Ancho de la zona de deplexión.

57
De la formula de arriba, podemos ver que la capacitancia del varactor es
inversamente proporcional al ancho de la zona de deplexion (o la distancia entre
las placas), sí el área A es constante. Por lo tanto, un voltaje de polarización
inverso pequeño producirá una zona de deplexion pequeña y una gran
capacitancia. En otras palabras, un incremento en el voltaje de polarización
inversa producirá una zona de deplexion grande y una capacitancia pequeña.
Fig 7-2 Circuito equivalente para el diodo varactor.
Un diodo varactor puede ser considerado como un capacitor y un resistor
conectados en serie como se muestra en la figura 7-2. Cj es la capacitancia en
medio de la unión PN, Rs es la suma de la resistencia de masa y de la resistencia
intrínseca de la unión PN, la cual suele ser del orden de unos cuantos ohms y la
cual es un parámetro importante a la hora de determinar la calidad del diodo
varactor.
La razón de sintonización (TR), por sus siglas en ingles de Tuning Ratio
se define como la razón de una capacitancia del diodo varactor correspondiente
a un determinado voltaje (V2), entre otra capacitancia correspondiente a otro
determinado voltaje (V1) y puede ser expresada por:
1
2
CV
CV
TR 
(7.5)
Donde:
TR = Razón de sintonización.
CV1 = Capacitancia del diodo varactor a V1
CV2 = Capacitancia del diodo varactor a V2
El diodo varactor 15V55 es el que usaremos en nuestros experimentos y
sus características principales son:
C3V = 42 pf (capacitancia del diodo varactor a 3 v)
TR = 2.65 (en el rango de 3v-30v)
Modulador en Frecuencia Basado en el MC1648 VCO.
En nuestros experimentos implementaremos el modulador en frecuencia
con el chip MC1648VCO que se muestra en la figura 7-3. Básicamente se trata
de un circuito oscilador, cuya frecuencia de oscilación va a estar determinada

58
por el circuito sintonizador que se encuentra en su entrada. En este circuito, las
capacitancias C2 y C3 actúan como filtros pasa bandas para filtrar el ruido.
Cuando sé esta operando a altas frecuencias (por ejemplo 2.4 Mhz.) La
reactancia capacitiva de estos dos capacitores es muy pequeña y puede ser
despreciada para fines prácticos. Por lo tanto un circuito AC equivalente para el
circuito tanque sintonizador es el mostrado en la figura 7-4, el cual consta de un
circuito LC resonante. Puede considerarse a C como la capacitancia resultante
de conectar la capacitancia del 1SV55 (Cd) en paralelo con la capacitancia de
entrada del MC1684 (Cin).
El valor de Cin es de aproximadamente 6 pf. Si despreciamos las
capacitancias parásitas, la frecuencia puede ser calculada por la siguiente
formula:
( )
2 ( 6 10
1
2
1
12
Hz
LC L C X
f
d
O  
 
 
(7-6)
Fig.7-3 Circuito modulador en FM con el MC1684
Como se menciono antes, la capacitancia Cd del diodo varactor D1 varia
con la magnitud del voltaje de polarización inverso aplicado a su unión PN. De
acuerdo a la ecuación (7-6), sabemos que el cambio en el valor de Cd producirá
un cambio en la frecuencia de oscilación. En el circuito de la figura 7-3, una
pequeña corriente de cd producirá un gran valor de Cd y consecuentemente una
baja frecuencia de salida. Por otra parte, un incremento en la corriente resultara
en un valor pequeño de Cd y en una alta frecuencia de salida. Por lo tanto, si la
corriente es removida y una señal de audio es aplicada en la entrada del VCO,
a su salida tendremos una señal modulada en frecuencia o de FM.

59
Fig.7-4 Circuito AC equivalente para el circuito tanque de sintonización.
Modulador En Frecuencia Basado En El LM566 VCO.
El circuito de la figura 7-5 es un modulador en frecuencia basado en un
Oscilador Controlado por Voltaje (VCO), por sus siglas en ingles de Voltaje
Controlled Oscillator, el LM566. Si el switch 1 se abre el circuito es entonces un
VCO típico cuya frecuencia de salida esta determinado por los valores de C3 y
de VR1, y por el voltaje de la señal de audio aplicado a su entrada. Si los valores
de C3 y VR1 se alteran, la frecuencia de salida será directamente proporcional a
la diferencia de potencial entre los pines 8 y 5, (V8 –V5). En otras palabras, un
incremento en la amplitud de la señal de audio en la entrada (V5) provoca un
decremento en la magnitud de (V8 –V5) y una frecuencia de salida más baja.
De manera inversa, el decremento en la magnitud de la señal de audio (V5)
provoca un incremento en la frecuencia de salida. Tal como se discutió arriba, el
valor de C3 y de VR1 puede también determinar la frecuencia de salida, la cual es
inversamente proporcional al producto (C3) (VR1). Esto es, entre más grande sea
el producto de (C3) (VR1) menor será la frecuencia de salida.
Fig.7-5 Circuito modulador en frecuencia con el LM566.
Si el switch SW1 se cierra, el divisor de voltaje formado por R1 y R2 se
encarga de alimentar a la entrada de audio (pin 5) con cierto nivel de voltaje. Por
medio del ajuste de VR1, podemos fácilmente sintonizar la frecuencia central
VCO (fo).

60
Cuando una señal de audio es aplicada a la entrada correspondiente se generan desviaciones de frecuencia de salida alrededor de la frecuencia central fo, en el rango de la amplitud de la señal de audio. Por lo tanto la salida será una señal modulada por frecuencia o señal de FM.
EQUIPO REQUERIDO
1.- Modulo KL-93001
1.- Modulo KL-92001
1.- Osciloscopio
1.- Analizador de espectros
Experimento 7-1 Valores característicos del MC1648
1.- Localice el circuito modulador de FM con el MC1648 en el módulo KL-93004. Inserte el conector en J2 para poner el inductor a L1 (100 uH)
2.- Conecte un voltaje de 3 Vdc a la entrada de cd (1/P2) y observe la onda de salida usando el osciloscopio. Ajuste VR1 hasta lograr que una onda senoidal aparezca en la salida y anote la frecuencia en la tabla 7-1
3.- Repita el paso 2 para los voltajes enlistados en la tabla 7-1.
4.- Usando los resultados de tabla 7-1, grafique una curva de frecuencia contra voltaje en la gráfica 7-6.
Experimento 7-2 Modulador en frecuencia con el MC1648
1.- Inserte los conectores en J1 y J2 para poner al varactor 15V55 a un voltaje de polarización inversa de 5V y a una inductancia L1= 100 uH respectivamente. Bajo estas condiciones la frecuencia de salida debe ser la frecuencia central fo.
2.- Conecte una señal senoidal de 1 V de amplitud y 3 Khz a la entrada de audio (1P/1) y observe la forma de la señal de salida usando el osciloscopio. Ajuste VR1 hasta que una señalo senoidal aparezca en la salida.
3.- Usando el analizador de espectros, observe y dibuje el espectro de salida en la tabla 7-2.
4.- Repita el paso 3 para frecuencias de audio de 5 Khz y de 8 Khz.
Nota: Debido a que la diferencia de frecuencias entre la señal portadora y la señal moduladora es demasiado grande para poder observar una variación evidente en el dominio del tiempo en el osciloscopio, recomendamos el uso del analizador de frecuencias para este caso.
Experimento 7-3 Medición de las características del LM566

61
1.- Localice el circuito modulador basado en un LM566 en él modulo KL-93004. Inserte el conector en J2 para seleccionar el capacitor a C3 (0.1 uf).
2.- Conecte un voltaje de 3.6 Vdc a la entrada de voltaje en cd (pin 5) y ajuste el potenciómetro VR1 para obtener una frecuencia de salida de 2 Khz. Esta será la frecuencia central fo.
3.- Cambie el voltaje del pin 5 por los siguientes valores: 2.7, 3.0, 3.3, 4.2, y 4.5 V, en este orden. Observe las frecuencias de salida correspondientes a cada uno de los voltajes de entrada y anote sus resultados en la tabla 7-3.
4.- Usando los resultados de la tabla 7-3, grafique la curva de frecuencia vs voltaje en la fig. 7-7.
5.- Remueva el conector de J2 e insértelo en J3. Esto cambia el valor del capacitor de C3 (0.1 uf) a C4 (0.01 uf).
6.- Conecte un voltaje de 3.6 Vdc a la entrada de voltaje de cd (pin 5) y ajuste el potenciómetro VR1 para obtener una frecuencia de salida de 20 Khz. Esta será la frecuencia central fo.
7.- Cambie el voltaje de cd en la pata 5 por los siguientes valores :2.7, 3.0, 3.3, 3.9, 4.2 y 4.5 en dicho orden. Observe las frecuencias de salida correspondientes a cada voltaje de entrada y anote sus resultados en la tabla 7-4.
8.- Usando los resultados de la tabla 7-4. Grafique la curva de la frecuencia vs el voltaje usando la fig. 7-8
Experimento 7-4 Modulador en frecuencia con el LM566
1.- Localice el circuito modulador en FM basado en un LM566 en él modulo KL- 93004. Inserte un conector en J1 y J5 para poner el valor del capacitor a C4 (0.01 uf). Gire el potenciómetro VR1 para obtener una frecuencia de 20 Khz a la salida.
2.- Conecte una señal senoidal de 250 mV a 1 Khz en la entrada de audio (1/P1). Usando el osciloscopio observe la señal de salida (O/P) y anote sus resultados en la tabla 7-5.
3.- Cambie la frecuencia de la señal senoidal de audio a 3 Khz y a 5 Khz. Observe la señal de salida correspondiente a cada señal de audio de entrada y anote sus resultados en la tabla 7-5.
4.- Cambie la entrada de audio por una señal senoidal de 500 mV a 1 Khz. Observe la forma de la señal de salida y anote sus resultados en la tabla 7-6.
5.- Cambie la frecuencia de la señal senoidal a 3 Khz y a 5 Khz. Observe las señales de salida correspondientes a cada señal de entrada y anote sus resultados en la tabla 7-6.

62
Tabla 7-1.
Frecuencia (Mhz)
Fig 7-6
(Vm = 1V.)
Frecuencia de entrada
3KHz
Forma de la señal de entrada.
Espectro de salida
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Título del gráficoVoltaje de entrada. (V) 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Frecuencia de salida.
(Mhz)
1.972 Mhz
2.107 Mhz
2.217
Mhz
2.278 Mhz
2.257 Mhz
2.273 Mhz
2.439 Mhz
2.503 Mhz
2.548 Mhz
2.571 Mhz
2.611 Mhz
2.632 Mhz

63
3 kHz
5 kHz
8 Khz
Tabla 7-2
(C3 = 0.1 μF, fo = 2 kHz) Voltaje de Entrada (V) 2.7 3.0 3.3 3.6 3.9 4.2 4.5

64
Frecuencia
de
Salida
(kHz)
3.40 KHz
2.857 KHz
2.513 kHz
2.092 KHz
1.712 KHz
1.080 KHz
728.9 Hz
Tabla 7-3
Frecuencia (Khz)
Fig. 7-7
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
2.7
3
3.3
3.6
3.9
4.2
4.5Voltaje de Entrada (V) 2.7 3.0 3.3 3.6 3.9 4.2 4.5
Frecuencia
de
Salida
(kHz)
31.11 KHz
27.74 KHz
23.25 KHz
20.02 KHz
15.55 KHz
11.40 KHz
6.35 KHz

65
(C4 =0.01 uf, fo =20 Khz)
Tabla 7-4
Frecuencia (Khz)
Fig. 7-8
(Vm=250 mV, C3=0.01 uf, fo=20 Khz) Frecuencia de entrada Forma de la señal de entrada Forma de la señal de salida
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
2.7
3
3.3
3.6
3.9
4.2
4.5
Título del gráfico

66
1 Khz
3 Khz
5 Khz
Tabla 7-5
(Vm=500 mV, C3=0.01 uf, fo=20 Khz) Frecuencia de entrada Forma de la señal de entrada Forma de la señal de salida

67
1 Khz
3 Khz
5 Khz
Tabla7-6
CUESTIONARIO
7-1 Si la inductancia del circuito tanque de la fig. 7-3 es de 80 nH y nosotros deseamos llevarlo a una frecuencia de resonancia de 100 Mhz. ¿Cuál es el valor de la capacitancia a la que el diodo varactor deberá estar?

68
_______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________
7-2 Después de examinar la curva de frecuencia contra voltaje de la fig. 7-6. Determine que porción de la curva es utilizable para implementar un modulador en frecuencia.
_______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________
7-3 Después de revisar el circuito de la fig. 7-5, ¿Cuál es la función de R1 y R2 cuando el SW1 está cerrado?
Forma un divisor de voltaje el cual se encarga de alimentar la entrada de audio entonces con R1 podemos sintonizar la frecuencia central
CONCLUSIONES
Es un proceso largo en la modulación de la señal de FM, en resumen la señal original se convierte en una cuadrada para ser transmitido; al finalizar esta práctica nos dimos cuenta que tuvimos una pequeño error en las mediciones de las señales moduladas de salida; ya que para observar las formas de salida, según sea la frecuencia de entrada, teníamos que tener un frecuencia de barrido bastante amplia, la cual no realizamos, y es por eso que las imágenes mostradas en el practica son muy parecidas entre sí.
En una parte de la práctica, no realizamos las mediciones correspondientes, ya que no teníamos respuesta alguna en el osciloscopio, aun con distintas pruebas hechas para lograr tan solo una señal. Lo mejor fue proseguir con la otra parte de la práctica para no seguirnos atrasando aún más.
Aun así, tuvimos una buena práctica ya que si obtuvimos las mediciones correctas, pero con el detalle del barrido del osciloscopio y con algunas mediciones no hechas

69

70
CAPITULO 8 DEMODULADOR FM
OBJETIVOS
1.- Estudiar el principio de la Demodulación por Retroalimentación de Fase en Lazo Cerrado (PLL), por sus siglas en ingles de Phase-Locked Loop.
2.- Conocer y entender las principales características del PLL LM565.
3.- Demodular una señal en FM utilizando un PLL.
4.- Demodular una señal en FM mediante la conversión de FM a AM utilizando un discriminador de frecuencias.
DESARROLLO.
El demodulador en frecuencia, también llamado discriminador de frecuencias, es un circuito que convierte variaciones instantáneas de frecuencia en cambios lineales de voltaje. Hay muchos tipos de circuitos utilizados en los sistemas de comunicaciones para llevar a cabo una demodulación en frecuencia, tales como los convertidores de FM a AM, los discriminadores de frecuencia y el Demodulador en Frecuencia por Retroalimentación de Fase en Lazo Cerrado (PLL).
OPERACIÓN DEL PLL.
El PLL es un sistema de control electrónico por retroalimentación, dicho control se logra al asegurar que tanto la señal de salida como la señal de entrada sean iguales tanto en frecuencia como en fase, tal como se ilustra en el diagrama a bloques de la figura 8-1. En radio comunicaciones, si se transmite una señal a una determinada frecuencia de portadora, en el receptor el PLL se encargará de seguir automáticamente la frecuencia de dicha portadora.
Vi Vd Amplificador
Señal de Señal de
Entrada Ka salida
Vo
Fig. 8-1. Diagrama a bloques de un PLL.
El PLL en el siguiente experimento es usado de dos formas distintas: (1) como demodulador, cuando es usado para seguir la fase o la frecuencia moduladora y (2) para seguir a la señal portadora la cual puede variar su frecuencia en el tiempo.
De forma general un circuito PLL incluye las siguientes secciones:
1.- Detector de fase (PD).
Detector de fase
Kd
Filtro
Pasabajas
VCO
Ko

71
2.- Filtro pasabajas (LPF)
3.- Oscilador controlado por voltaje (VCO)
El detector de fase dentro del PLL se encarga de comparar la señal de
entrada con la señal de retroalimentación y dar un salida de cero si la frecuencia
de ambas señales es idéntica. Si las frecuencias de las señales de entrada al
detector de fase no son idénticas, entonces la salida del detector después de ser
pasada a través del filtro pasabajas, el cual se encargará de remover las
componentes de AC, será un nivel de CD aplicado a la entrada del VCO. Esta
acción cierra el lazo de retroalimentación, debido a que el nivel de CD aplicado
a la entrada del VCO cambia la frecuencia de salida del mismo en un intento de
hacer coincidir exactamente esta frecuencia con la frecuencia de entrada. Si la
frecuencia de salida del VCO iguala a la frecuencia de entrada, se dice entonces
que el PLL ha logrado asegurar la señal de entrada y el voltaje de control será
cero mientras la frecuencia de entrada se mantenga constante. Los parámetros
del PLL mostrado en la figura 8-1 son los siguientes:
Kd = ganancia del detector de fase en volts / radianes.
Ka = ganancia del amplificador en volts / volts.
Ko = ganancia del VCO en KHz / volts.
Kl = Kd Ka Ko = ganancia en lazo cerrado en KHz / volts.
Entrada A Salida
Entrada B
Nivel
De CD de
Salida.
(V)
Diferencia de
Fase de
Entrada
(Grados)
0 90 180 270 360
(d)
Fig. 8-2 Detección de fase.
Entrada A
Entrada B
Salida
(a) (b) (c)
XOR

72
Una mejor comprensión del funcionamiento del detector de fase se puede lograr al considerar a una simple compuerta OR-EXCLUSIVA (XOR) usada como un detector de fase. Se puede considerar a la compuerta XOR como un detector de desigualdad el cual compara sus entradas y produce un pulso a su salida cuando dichas entradas no son iguales. El ancho del pulso será proporcional al error de fase de las señales de entrada. Tal como se muestra en la figura 8-2, el ancho del puso de salida (b) es más grande que el de (a) pero más pequeño que el de (c). Después de hacer pasar el pulso de salida del detector de fase a través del filtro pasabajas esta señal se convertirá en un nivel de CD que será directamente proporcional al ancho del pulso. En otras palabras, el nivel de CD de salida es proporcional al error de fase de la señales de entrada y de retroalimentación. La figura 8-2 (d) muestra la relación existente entre el error de fase y el nivel de CD de salida.
Filtro pasabajas
Fig. 8-3 Operación del aseguramiento en frecuencia.
Una explicación adicional para la operación del PLL se puede lograr al considerar que el inicialmente el PLL no esta asegurado. Supongamos que alimentamos al VCo con un voltaje de entrada de 2 V. y que la frecuencia de salida correspondiente es de, digamos 1 KHz. Considere las señales mostradas en la figura 8-3. Si la frecuencia del VCo y la señal A con una frecuencia baja de 980 Hz. son aplicadas a las entrada del detector de fase XOR, el delgado pulso resultante provocará un pequeño voltaje de 1 V. a la salida del filtro pasabajas. Este pequeño voltaje provocará que la frecuencia del VCO se decremente hasta un valor cercano al de la frecuencia de entrada. Si la frecuencia del VCO iguala a la frecuencia de entrada se logra el “aseguramiento” del PLL. Por el contrario, una frecuencia más alta, de por ejemplo1.2 KHz en la entrada B provocará una salida más grande, de 3 V a la salida del filtro, la cual incrementará la frecuencia de salida del VCO para acercarla a la nueva frecuencia de entrada.
Características Básicas del PLL LM565.
El LM565 es un PLL de propósito general y es ampliamente usado en la demodulación en frecuencia. Los parámetros más importantes en el diseño con el LM565 son los siguientes.
1.-Frecuencia de libre corrimiento o frecuencia central.
00ininoutoutCD de salida grandeCD de salida pequeña1 ms1 KHz. 1 ms1.2 KHz. 980 KHz. SEÑAL AXORSEÑAL AXORSEÑAL A

73
La figura 8-4 muestra un circuito de retroalimentación PLL con el LM565. Cuando no se tiene señal de entrada en dicho circuito, la frecuencia de salida del VCO es conocida como frecuencia de libre corrimiento o frecuencia central fo. En el circuito de la figura 8-4, la fo del LM565 esta determinada por los componentes de temporización C2 y VR1, y se puede hallar por:
Frecuencia de libre corrimiento o frecuencia central: fo = 1 / 3.7*VR1*C2 (8-1)
Ganancia de lazo cerrado: KL = Kd*Ka*Ko = 33.6*fo / Vc (8-2)
Donde Vc = Voltaje de alimentación total = Vcc-(-Vcc) = 5V-(-5V) = 10V
Fig. 8-4 PLL LM565
2.-Rango de cerradura.
Inicialmente el PLL se encuentra en estado cerrado o de aseguramiento con el VCO corriendo a una determinada frecuencia. Recuerde que se dice que el PLL esta cerrado o asegurado cuando el voltaje de salida es igual a cero, o lo que es lo mismo, la frecuencia de entrada y la frecuencia de retroalimentación son iguales. El aseguramiento del VCO se puede lograr aun cuando la frecuencia de la señal de entrada Cfi sea muy lejana a la frecuencia central, sin embargo existe una frecuencia específica a la cual el PLL no puede lograr el aseguramiento de la señal, la diferencia entre las frecuencias f1 y fo es llamada rango de aseguramiento o rango de cerradura en lazo cerrado. El rango de cerradura del LM565 puede ser hallado por:
fL = 8fo / Vc (8-3)
3.-Rango de captura.

74
.
Inicialmente el PLL se encuentra en estado abierto y el VCO se encuentra corriendo a una determinada frecuencia. Si la frecuencia de entrada fi es muy cercana a la frecuencia central del VCO, el lazo se puede mantener aun abierto. Cuando la frecuencia de entrada alcanza una frecuencia específica donde el PLL se cierra o se asegura, entonces a la diferencia entre fi y fo se le conoce como rango de captura en lazo cerrado. El rango de captura del LM565 puede ser hallado por:
fc = (1/ 2 π) √ (2*π * fL / 3.6*103 *C2) (8-4)
fL fL
fc fc
fi
fLl fcl fo fch fLh Hz
Fig. 8-5 Ilustración de los rangos de aseguramiento y captura.
Demodulador en frecuencia basado en el PLL LM565.
El circuito PLL de la figura 8-4 puede ser utilizado como un demodulador en frecuencia. Cuando la señal de entrada aumente su frecuencia, la señal de salida disminuye en voltaje, e inversamente, si la señal de entrada disminuye en frecuencia, la señal de salida aumentará en voltaje.
El circuito VCO del LM565 es equivalente al del LM566. La frecuencia de libre corrimiento o frecuencia central fo del VCO es determinada por los valores de los componentes externos C2 y VR1. La resistencia interna de 3.6 K (pin 7) y el capacitor externo C3 forman un filtro pasabajas. El capacitor C4 conectado entre los pines 7 y 8 es un compensador de frecuencia.
Conversión de FM a AM con discriminador de frecuencias.
La figura 8-6 muestra los bloques de un discriminador convertidor de FM a AM. La señal de entrada en FM es primero convertida en una señal de AM por el diferenciador, entonces la señal en AM de salida es demodulada por el detector de envolventes para recobrar la señal de audio original.

75
Fig. 8-6 Diagrama del convertidor de FM a AM con discriminador.
En la figura 8-6 la señal de entrada XFM(t) es:
(8-5)
entonces la salida del diferenciador será:
(8-6)
De la ecuación (8-6) arriba, podemos ver que la amplitud de la señal X’FM
(t) cambiará con las variaciones en la amplitud de X(t). Por lo tanto la señal X’FM(t)
es una señal modulada en amplitud. Si se hace pasar a esta señal a través del
detector de envolvente, la señal de audio será recobrada.
El circuito de la figura 8-7 es un discriminador de frecuencias con la
técnica de la conversión de FM a AM. Los componentes U1, C1, C2, y R2 operan,
todos en conjunto como un diferenciador. El circuito U2 es un amplificador
inversor con una ganancia de –R4 / R3 y los componentes D1, R5, R6, C4 y C5
constituyen el detector de picos de AM. El capacitor de acoplamiento C6 es
usado para bloquear el nivel de CD.
Fig. 8-7 Circuito discriminador convertidor de FM a AM.

76
Fig. 8-8 Respuesta en frecuencia del filtro pasabandas.
Excepto por los demoduladores en frecuencia arriba mencionados los filtros pasabandas LC son popularmente usados en la demodulación de señales FM en los rangos de frecuencias ultraaltas y en microondas. La figura 8-8 muestra la respuesta en frecuencia del filtro pasabandas. La porción lineal de la curva donde la variación de voltaje es proporcional a la variación de la frecuencia es donde se cumple con los requerimientos de un discriminador.
EQUIPO REQUERIDO.
1-Modulo KL-92001
1-Modulo KL93004.
1-Osciloscopio.
Experimento 8-1 Medición de las características del PLL LM565.
1. Localice el circuito del PLL LM565 en el modulo KL-93004. Inserte el conector en J2 para poner el capacitor a C2 (0.1 uF).
2. Ajuste el potenciómetro VR1 para obtener la máxima frecuencia central foh y la mínima frecuencia central fol en el pin 4 del LM 564 (O/P). Anote sus resultados en la tabla 8-1.
3. Ajuste VR1 para obtener una frecuencia central del VCO de 2 KHz.
4. Inserte el conector en J1. Conecte una señal senoidal de 0.25 v a 2 KHz en la entrada (I/P).
5. Observe la entrada del PLL (I/P) y la salida del VCO (pin 4), y lentamente aumente la frecuencia de entrada hasta que la señal de salida se desasegure o abra, es decir se vuelva diferente de cero. Anote esta frecuencia de entrada como fLh en la tabal 8-1.
6. Regrese la frecuencia de entrada al valor de la frecuencia central del VCO. Lentamente disminuya la frecuencia de entrada hasta que una vez más la señal de salida se desasegure o abra y anote este valor de frecuencia de entrada como fLl en la tabla 8-1.

77
7. Usando la ecuación fL = (fLh – fLl) / 2 calcule el rango de cerradura.
8. Incremente la frecuencia de entrada para forzar que la salida del VCO se desasegure. Lentamente disminuya la frecuencia de entrada hasta que el PLL logre apenas asegurarse. Observe la frecuencia de entrada fch y anote sus resultados en la tabal 8-1.
9. Ahora disminuya la frecuencia de entrada para forzar una vez más al PLL a desasegurarse. Aumente lentamente la frecuencia de entrada hasta que el PLL logre apenas asegurase o cerrarse. Observe la frecuencia de entrada fcl y anote sus resultados en la tabla 8-1.
10. Usando la ecuación fc = (fLh - fcl) /2, calcule el rango de captura.
11. Quite el conector de J2 e insértelo en J3. Esto cambia C2 (0.1uF) a C3 (0.01uF). Repita el paso 2.
12. Gire VR1 para llevar al VCO a una frecuencia central o de libre corrimiento fo de 20 KHz. Inserte el conector en J1 y conecte una señal cuadrada de 0.25 V y 20 KHz a la entrada (I/P). Repita los pasos 6 al 11.
Experimento 8-2 Mediciones de las características V-F del LM 565.
1. Localice el circuito del PLL LM565 en el modulo KL-93004. Inserte el conector en J2 para poner el capacitor a C2 (0.1uF).
2. Quite el conector de J1. Gire el potenciómetro VR1 para alcanzar una frecuencia central fo de 2KHz a la salida del VCO (pin 4).
3. Reinserte el conector en J1.
4. Conecte una onda cuadrada de 0.25 V a 2 KHz en al entrada (I/P). Mida y anote el voltaje de salida del LM 565 (O/P) en la tabla 8-2.
5. Cambie las frecuencias de entrada a 0.5 KHz, 1 KHz, 1.5 KHz, 2.5 KHz, 3 KHz y 3.5 KHz secuencial mente y mida los voltajes de salida correspondientes a cada una de las frecuencias de entrada. Anote sus resultados en la tabal 8-2.
6. Grafique la curva del voltaje de salida vs. la frecuencia de entrada en la figura 8-9.
7. Quite el conector de J3 e insértelo en J2 para cambiar C2 (0.1uF) a C5 (0.01uF).
8. Remueva el conector de de J1. Gire VR1 para lograr una frecuencia central o de libre corrimiento de 20 KHz a la salida del VCO.
9. Reinserte el conector en J1.
10. Conecte una onda cuadrada de 0.25 V y 20 KHz en la entrada (O/P). Mida y anote el voltaje de salida del LM565 (O/P) en la tabla 8-3.
11. Cambie las frecuencias de entrada a 16 KHz, 17.5 KHz, 18.5KHz, 21.5KHz, 22.5KHz, 23.5KHz secuencial mente y mida los voltajes de salida correspondientes a cada una de las frecuencias de entrada. Anote sus resultados en la tabla 8-3.
12. Grafique la curva del voltaje de salida contra la frecuencia de entrada en la figura 8-10.

78
Experimento 8-3. El demodulador en frecuencia PLL
1. Localice el circuito del modulador FM con el LM566 en el módulo KL- 93004. Inserte los conectores en J1 y J3 para poner el capacitor a C4 (0.01uF).Gire el potenciómetro VR1 para obtener una frecuencia central fo de 20 KHz.
2. Complete el circuito del PLL LM566 insertando un conector en J3 para poner el capacitor a C5 (0.01uF). Gire VR1 para lograr una frecuencia central fo de 20 KHz.
3. Conecte la salida del Modulador en FM LM566 a la entrada del PLL LM565.
4. Conecte una onda senoidal de 120 mv. a 1 KHz a la entrada del modulador en FM LM566. Usando el osciloscopio, observe la onda de salida del PLL LM565 y anote sus resultados en la tabla 8-4.
5. Repita el paso 4 para frecuencias de entrada de 2KHz y de 3 KHz respectivamente.
6. Cambie la amplitud de la señal de entrada a 240 mV. Repita los pasos 4 y 5, y anote sus resultados en la tabla 8-5.
Experimento 8-4. Demodulador en frecuencia por conversión de FM a AM.
1. Localice el modulador en FM MC1648 en el modulo KL-93004. Inserte conectores en J1 y J3 para poner el inductor a L1 (220 uH) y el varactor 1SV55 operando a 5 V.
2. Conecte una onda senoidal de 1 V a 1 KHz. a la entrada (I/P). Gire VR1 para obtener una amplitud de salida de 300 mV.
3. Conecte la salida del Modulador en FM MC1648 a la entrada del circuito convertidor de FM a AM, ubicado en la parte baja del Modulo KL-93004.
4. Usando el osciloscopio, observe y anote las señales de entrada y de salida del demodulador en frecuencia en la tabla 8-6.
5. Repita los pasos 2 al 4 para audio frecuencias de 2 KHz y 3 KHz, respectivamente.

79
Tabla 8-1
C2
fo
Rango de la
Frecuencia central
Rango de cerradura
Rango de captura
fOh
fOl
fLh
fLl
fCh
fCl
0.1uF
2 KHz
9.235 KHz
552.7 Hz
75 KHz
862.2 Hz
75 KHz
862.2 Hz
fL = 37.0689 KHz
Fc = 37.0689 KHz
0.01uF
20 KHz
82.9 KHz
6.32 KHz
34.8 KHz
3.56 KHz
34.8KHz
3.56KHz
fL = 15.62 KHz
fc = 15.62 KHz
Tabla 8-2
(Vm=0.25 V, fo=2 KHz, C2=0.1 uF) Frecuencia de entrada (KHz) 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
Voltaje de
salida
(V)
4.68V
4.56V
4.46V
4.67V
4.68V
4.49V
4.53V
Voltaje de
salida

80
(V)
Frecuencia en (KHz)
Fig. 8-9.
Tabla 8-3
(Vm=0.25 V, fo=20 KHz, C2=0.01 uF) Frecuencia de entrada (KHz) 16.5 17.5 18.5 20 21.5 22.5 23.5
Voltaje de
salida
(V)
5
4.96
4.86
4.85
4.83
4.70
4.66
Voltaje de
salida
(V)
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5

81
(KHz)
Fig. 8-10.
Tabla 8-4 Audiofrecuencia Señal de entrada Señal de salida
1 KHz
3KHz
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
16.5
17.5
18.5
20
21.5
22.5
23.5

82
5KHz
(Vm=150 mV, fo=20 KHz)
Tabla 8-5
(Vm=250 mV,fo=20 KHz) Audiofrecuencia Señal de entrada Señal de salida
1 KHz
3KHz
5KHz
Tabla 8-6
(Vm=250 mV) Audiofrecuencia Señal de entrada Señal de salida

83
1 KHz
2KHz
3KHz
CUESTIONARIO
8-1 Examinando los resultados del experimento 8-1, ¿Podría usted decir a que frecuencia debe estar el VCO cuando las frecuencias de entrada del LM55 están fuera del rango de cerradura?
__________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ _______________
8-2 Comparando el rango de cerradura con el rango de captura ¿Cuál es el más ancho?
__________________________________________________________ _____
8-3 Establezca la función del capacitor C3 en la figura 8-4. Si se reemplaza el capacitor C3 (0.1uF) por uno de 0.01uF, ¿Cuál será el cambio de la señal de salida (pin 7) del LM565.
__________________________________________________________ __________________________________________________________ __________
8-4 Si un filtro pasabajas se conecta externamente a la salida del demodulador en frecuencia LM565, ¿La señal demodulada se volverá más pequeña? Trate de diseñar este filtro.

84
__________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ _______________
8-5 Diseñe un doblador de frecuencias con el PLL y con circuitos lógicos.
__________________________________________________________ __________________________________________________________ __________
CONCLUSIONES.
En esta práctica nos dimos cuenta como se demodula la frecuencia aunque es un proceso un poco laborioso ya que en algunos casos los potenciómetros no respondía de la manera en que necesitábamos o requeríamos. La práctica puede realizar de 2 maneras una es el Discriminador Reactivo y el otro detector con PLL. El primero lasa la señal por una reactancia que la convierte en una AM la cual es la que se demodula recuperando la señal que se transmitió La segunda consta de un seguidor de frecuencia (con detector de fase), un filtro y un VCO, el detector compara la señal de entrada y la retroalimentación si son iguales da un cero a la salida si no cambia el voltaje aplicado al VCO para cambiar su frecuencia

85
CAPITULO 9 CONVERTIDORES ANALOGICO/DIGITAL
OBJETIVOS:
1. Comprender la operación de un convertidor analógico a digital.
2. Conocer las características del ADC0804 y del ADC0809.
3. Conocer y entender las aplicaciones del ADC0804 y del ADC0809.
MARCO TEORICO.
Los Convertidores Analógico a Digital (ADC`s o convertidores A/D) por sus siglas en ingles de Analigic Digital Converter, transforman señales analógicas, que por lo general son voltajes continuos, en palabras digitales usados en computación, transmisión de datos, en el procesamiento y almacenamiento de información y en sistemas de control. Esta conversión se realiza debido a que las señales digitales son mucho más fáciles de almacenar y de recuperar (usando una gran variedad de técnicas de decodificación), y por ser prácticamente inmunes al ruido eléctrico.
La operación del convertidor analógico a digital
La Fig. 9.1 muestra las características de transferencia de un ADC ideal de 3 bits. El rango analógico de entrada de 0 a 1V, es cuantificado al dividir esta cantidad en 8 rangos discretos. Todos los valores analógicos dentro de cada rango dado están representados por el mismo código digital, el cual corresponde al valor medio nominal. Por lo tanto siempre habrá una duda inherente de cuantizacion, también llamado error de cuantizacion de ± ½ del bit menos significativo (LSB) por sus siglas en ingles, en el proceso de conversión de analógico a digital. La única manera de reducir este error de cuantizacion es incrementando el numero de bits.
El valor de cuantizacion o quantum Q, es la diferencia de señal analógica más pequeña que puede ser resuelta o distinguida por el ADC, y puede ser expresada mediante:
Q = FS / (2n – 1) = 1/2n (9-1)

86
Donde FS es el rango a escala completa el cual es igual a [(2n – 1)/2n], y 2n es la resolución determinada por los n bits de la salida digital.
Fig. 9.1 Características de transferencia de un ADC ideal de 3 bits
Por lo tanto mientras mayor sea el valor de n, mayor será la resolución. En general los fabricantes de ADC`s indican la resolución en unidades de bits, por ejemplo, la resolución del ADC0804 es expresada como de 8 bits en los manuales de especificaciones.
Existe un gran número de circuitos diseñados para funcionar como convertidores A/D tales como los de rampa digital, los de aproximaciones sucesivas, los de tipo “flash” y “tracking”. Sin embargo el de aproximaciones sucesivas será el tipo de convertidor que usaremos en nuestro experimento, por lo tanto a continuación se detalla la operación del ADC por aproximaciones sucesivas.
La Fig. 9.2 muestra el diagrama a bloques de un ADC por aproximaciones sucesivas. La operación normal se describe a continuación. El circuito denominado de Muestreo y Retención (S/H o S&H) por sus siglas en ingles de Sample and Hold, es usado para retener el valor del voltaje analógico de entrada Vi que se presenta en un determinado periodo de tiempo antes de que la conversión empiece y para mantenerlo constante para evitar cualquier cambio durante el periodo de conversión. El control lógico pone el bit mas significativo (MSB) D7 del registro a “1”, con todos los demás bits a “0”. El convertidor digital- analógico (DAC o D/A) se encarga de convertir el código binario en una salida analógica V(D), la cual puede ser evaluada por:
V(D) = (2n-1)(Q) = (2n-1)(Vref/2) = ½ Vref (9-2)
La salida V(D) del ADC es solamente la mitad del voltaje de referencia Vref. A continuación se comparara la salida V(D) contra la entrada analógica Vi. Si Vi > V(D), el “1” se mantiene en D7. Si Vi < V(D), el “1” es removido de D7, y

87
es puesto en el siguiente bit mas significativo D6. Por lo tanto un “1” es probado en cada bit de las salidas del registro hasta el final del proceso con lo cual el equivalente binario de Vi es obtenido.
Fig. 9.2 Diagrama a bloques de un ADC por aproximaciones sucesivas
Convertidor Analógico a Digital ADC0804
El ADC es un CI de empaquetado plástico con 20 patitas en doble línea, de 8 bits que opera bajo el principio de aproximaciones sucesivas. Sus principales características incluyen una sola fuente de poder de 5V, rango de entrada analógica de 0 a 5V. 15mV de potencia disipada y un tiempo de conversión de 100μs.
Dado que la resolución del ADC0804 es de 8 bits, la entrada analógica se divide en 28 o 256 rangos discretos. Con 5V de voltaje de referencia, cada rango representa 5/256 = 0.1953 V. Por lo tanto el código de la salida digital 00000000 (00H) corresponde a un voltaje analógico en la entrada de 0.00V, y 11111111(FFH) representa 4.9805V. Entonces el error de desajustamieto, el cual contiene a los errores de escala completa, de offset y de no linealidad, es ± 1 LSB o 0.01953V.
Fig. 9.3 Configuración del ADC0804
El diagrama de ADC0804 se muestra en la figura 9.3 para poder leer datos del puerto de salida D0 – D7, la combinación de CS y RD en cero habilitan las compuertas de 3 estados para permitir la salida digital de 8 bits. Con cualquiera

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