López, L. - Destierro y memoria. Trayectorias de familias judías piemontesas ...
Investigacion laboratorio
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PROYECTO INTEGRADOR
Profesor:
WILSON PEREZ CORREA
ESTUDIANTE
DIEGO FERNANDO CUBILLOS RENGIFO
COD. 1030541845
GRUPO: 103380_35
RESUMEN
En el presente trabajo se muestra el análisis e
implementación de un circuito transmisor de
frecuencia modulada (FM), el cual está conformado
por tres etapas que son: acoplamiento de la señal a
transmitir,la segunda etapa corresponde a una etapa
de amplificación de la señal acoplada;Dicha etapa se
encuentra formada por dos transistores 2N2222A con
polarización por divisor de voltaje. La tercera etapa
del circuito puede considerarse como la etapa
moduladora conformada por un oscilador LC. La
información que se transmite consiste en una señal
senoidal de audio. Se muestra el análisis a detalle,
tanto en DC como en AC, para cada etapa, así como
las ecuaciones ocupadas. También se muestra el
circuito implementado, además de una comparativa
entre los resultados de la simulación y la
implementación real.
ABSTRACTA
In this paper the analysis and implementation of a
transmitter circuit of frequency modulation (FM) ,
which consists of three stages are shown : coupling
the signal to be transmitted , the second stage
corresponds to a stage of signal amplification coupled
; This stage is formed by two transistors 2N2222A with
voltage divider bias . The third stage of the circuitcan
be considered as the modulating stage consists of an
LC oscillator. The information transmitted is a
sinusoidal audio signal.Analyzing in detail, both DC
and AC for each stage and the occupied equations.
The circuit implemented is also shown, along with a
comparison between the simulationresults and actual
implementation.
INTRODUCCIÓN
Onda: Es una perturbación que avanza o que se
propaga en un medio material o incluso en el
vacío (ejemplo clásicode esto son las ondas que
produce tirar una piedra a un estanque). Pues
bien, las ONDAS SONORAS (que utilizan el aire
como medio de propagación y van a una
velocidad aproximada de 300 metros por
segundo) tienen la virtud de estimular el oído
humano y generar la sensación sonora.
Evidentemente, no todas las ondas pueden ser
percibidas por el oído humano, el cual es
sensible únicamente a aquellas cuya frecuencia
(número de ciclos que efectúa una onda por
unidad de tiempo) está comprendida entre los 20
y los 20.000 Hz. Ejemplo claro, es el sonido
producido por los silbatos para perros que al
tener una frecuencia superior a 15.000 Hz no es
oído por las personas y sí por estos animales
que oyen esas frecuencias. De todas formas,
oímos mejor (distinguimos más) las frecuencias
medias, luego las bajas y por último las agudas
o altas.
Longitud de onda: Es igual a la velocidad de
propagación dividida entre la frecuencia de la
onda. Como la velocidad de propagación de las
ondas es casi constante (depende del medio de
propagación, etc. por ejemplo en el aire es de
300 metros por segundo) a mayor frecuencia,
menor es la longitud de la onda y por tanto más
difícil son las interferencias.
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Espectro de frecuencias:
Para FM, se utiliza el rango concreto de las
Frecuencias Muy Altas (VHF Very High
Frecuency). Ese rango utilizado es de 87.500 Hz
hasta 108.000 Hz.
La señal de radio frecuencia (RF) que es
transmitida por la antena y que llega a nuestro
receptor se llama PORTADORA.
Cuando sólo está emitiendo el excitador (no
ponemos música), se le denomina
PORTADORA ESTACIONARIA.
Cuando mandamos información (música)
obtenemos la PORTADORA MODULADA.
A la acción que produce esto, se le llama
MODULACIÓN. La modulación se produce en
un circuito llamado MODULADOR. Uno de los
métodos de modulación que se utilizan es: la
onda senoidal varía al ritmo de frecuencia de
audio, y se superpone a la portadora de RF para
transmitir la información. Existe MODULACIÓN
DE AMPLITUD (AM), en la que se varía la
amplitud de la portadora y MODULACIÓN DE
FRECUENCIA (FM), que varía la frecuencia de
la portadora.
En resumen, el excitador crea una portadora
modulada en frecuencia (el oscilador crea una
portadora que se une a la audiofrecuencia), se
envía a la antena, y ésta, crea un campo
magnético y otro campo electrostático a su
alrededor, que radian la energía a la atmósfera,
donde existen diferentes partículas que tienen
carga, y por reflexión, “reenvían” las ondas
radioeléctricas, y así llega a nuestro receptor
que por un proceso inverso convierte la
radiofrecuencia en frecuencia audible para el ser
humano.
1. FRECUENCIA MODULADA.
Señal Moduladora (Datos)
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Señal Portadora
Señal Modulada
En telecomunicaciones, la frecuencia
modulada (FM) o modulación de frecuencia es
una modulación angular que transmite
información a través de una onda portadora
variando su frecuencia (contrastando esta con la
amplitud modulada o modulación de amplitud
(AM), en donde la amplitud de la onda es variada
mientras que su frecuencia se mantiene
constante). En aplicaciones analógicas, la
frecuencia instantánea de la señal modulada es
proporcional al valor instantáneo de la señal
moduladora. Datos digitales pueden ser
enviados por el desplazamiento de la onda de
frecuencia entre un conjunto de valores
discretos, una modulación conocida como FSK.
La frecuencia modulada es usada comúnmente
en las radiofrecuencias de muy alta frecuencia
por la alta fidelidad de la radiodifusión de la
música y el habla (véase Radio FM). El sonido
de la televisión analógica también es difundido
por medio de FM. Un formulario de banda
estrecha se utiliza para comunicaciones de voz
en la radio comercial y en las configuraciones de
aficionados. El tipo usado en la radiodifusión FM
es generalmente llamado amplia-FM o W-FM
(de la siglas en inglés "Wide-FM"). En la radio de
dos vías, la banda estrecha o N-FM (de la siglas
en inglés "Narrow-FM") es utilizada para ahorrar
banda estrecha. Además, se utiliza para enviar
señales al espacio.
La frecuencia modulada también se utiliza en las
frecuencias intermedias de la mayoría de los
sistemas de vídeo analógico, incluyendo VHS,
para registrar la luminancia (blanco y negro) de
la señal de video. La frecuencia modulada es el
único método factible para la grabación de video
y para recuperar de la cinta magnética sin la
distorsión extrema, como las señales de vídeo
con una gran variedad de componentes de
frecuencia - de unos pocos hercios a varios
megahercios, siendo también demasiado amplia
para trabajar con equalisers con la deuda al
ruido electrónico debajo de -60 dB. La FM
también mantiene la cinta en el nivel de
saturación, y, por tanto, actúa como una forma
de reducción de ruido del audio, y un simple
corrector puede enmascarar variaciones en la
salida de la reproducción, y que la captura del
efecto de FM elimina a través de impresión y
pre-eco. Un piloto de tono continuo, si se añade
a la señal - que se hizo en V2000 o video 2000
y muchos formatos de alta banda - puede
mantener el temblor mecánico bajo control y
ayudar al tiempo de corrección.
La frecuencia modulada también se utiliza en las
frecuencias de audio para sintetizar sonido. Está
técnica, conocida como síntesis FM, fue
popularizada a principios de los sintetizadores
digitales y se convirtió en una característica
estándar para varias generaciones de tarjetas
de sonido de computadoras personales.
En un comienzo, y para emisoras de radio, sólo
se emitía en AM, por diversas cuestiones
técnicas, entre las que podemos citar que con
un sólo transmisor abarcaban bastante territorio.
Un inconveniente importante de la modulación
en amplitud es la presencia de interferencias y
estáticos, además si la amplitud de la señal
transmitida aumenta, también aumenta la
amplitud del ruido.
Los sistemas FM requieren mayor anchura de
banda y se demuestra que la relación
señal/ruido de la señal transmitida aumenta, es
decir, aumenta la calidad de la señal.
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La frecuencia de portadora de un
transmisor de FM se denomina
FRECUENCIA CENTRAL O DE
REPOSO.
Cuando es aplicada una señal
moduladora, la magnitud de la variación
de frecuencia por encima o por debajo
de la frecuencia de reposo se denomina
DESVIACIÓN DE FRECUENCIA.
La variación total entre los valores
mínimos y máximo de frecuencia se
llama EXCURSIÓN U OSCILACIÓN DE
PORTADORA.
2. PARTES DE UN TRANSMISOR
ANTENA
El funcionamiento de la antena es sencillo.
Desde el emisor llega corriente y la antena crea
un campo magnético y otro campo electrostático
a su alrededor que radian la energía al espacio.
Existen varios tipos de antena que se clasifican
de diferentes formas según sus características:
tipo de dirección (direccional, omnidireccional...)
por cantidad de dipolos que tengan (un dipolo,
bipolar), etc.
CABLE
El cable es un elemento esencial para un buen
aprovechamiento de la potencia del emisor.
Debe ser de calidad, es decir apantallado, y lo
menos largo posible para evitar pérdidas. El
emisor, el cable y la antena deberán estar
acopladas para evitar estacionarias grandes
(ondas que rebotan en antena y vuelven a
emisor).
EMISOR
En realidad se llaman transmisores o
excitadores (este último nombre se utiliza si
después de él, existe un amplificador de
potencia). Existentransmisores de estado sólido
(más frecuentes) o a válvulas.
Un excitador de frecuencia modulada,
básicamente hace lo siguiente: crea una señal
portadora continua que, con las variaciones de
audio provenientes del compresor, que a su vez
provienen de la mesa de mezclas, forman una
portadora modulada en frecuencia que manda
hacia la antena y esta hacia la atmósfera.
3. FUNCIONAMIENTO DE UN TRANSMISOR FM
Diagrama de Bloques
Micrófono Amplificado
r
Mezclador
Oscilado
r 2
Antena
Modulado
r FM
Oscilador 1
Amplificador
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El micrófono es el dispositivo encargado de
transformar la potencia de la voz (ondas de
presión) en una señal eléctrica. La voz humana
tiene tonos entre 300Hz y 5KHz, y por tanto la
señal eléctrica a la salida del micrófono ocupa
un ancho de banda desde 300Hz a 5KHz.
Existen principalmente dos tipos de micrófonos;
los magnéticos y los de condensadores. Ambos
funcionan de forma similar, a través de la
presión de la voz se deforma una membrana que
hace variar las propiedades eléctricas del
componente en cuestión (la inductancia en el
caso de un micrófono magnético y la capacidad
en el caso de un micrófono condensador).
La primera etapa de amplificación es la
encargada de amplificar la señal para poder
atacar las etapas siguientes. La señal
proveniente del micrófono es una señal con
poca potencia que necesita ser amplificada
antes de entrar en el modulador. La señal a la
salida de la etapa amplificadora ocupa el mismo
rango de frecuencias ya que en esta etapa no se
produce translación frecuencial.
La señal se desea transmitir con modulación
FM, es decir, modulada en frecuencia. Para ello
hace falta introducir la señal en una etapa de
modulación junto con un tono proveniente del
Oscilador 1. La señal proveniente de micrófono
actúa como moduladora y la señal del Oscilador
1 será la portadora. El espectro de frecuencias
de la señal a la salida de la etapa de modulación
se encuentra centrado a la frecuencia de la
portadora (Oscilador 1) y ocupa en torno a esta
frecuencia un ancho de aproximadamente
5KHz.
La figura ilustra el espectro de frecuencia de las
señales a la salida del micrófono, a la salida de
la primera etapa de amplificación y a la salida de
la etapa de modulación.
El bloque posterior al modulador, el mezclador,
tiene como objetivo elevar la frecuencia de la
señal transmitida hasta un valor libre donde
podamos transmitir. El espectro frecuencial está
regulado por las Administraciones Públicas que
conceden licencias de utilización. Así, de 88MHz
hasta los 108MHz se reserva para las emisoras
de radio con modulación FM, en torno a los
900MHz se encuentran los canales de telefonía
móvil GSM, a 1575MHz el GPS, etc.
El espectro de frecuencia de la señal a la salida
del Mezclador es el mismo que a la salida del
modulador pero trasladado un valor igual que la
frecuencia del Oscilador 2. En la figura se
muestra de forma esquemática el espectro de
frecuencia a la salida de la etapa de modulación,
el espectro del Oscilador 2 y de la salida del
Mezclador.
A través de la frecuencia de la señal del
Oscilador 2 se puede seleccionar en qué canal
se desea transmitir dentro del rango entre
88MHz y 108MHz que se tiene reservado.
El amplificador de salida permite dotar a la
señal de potencia suficiente para cubrir el rango
de alcance que se desea. Para aumentar el
rango de alcance de un transmisor de FM habrá
que conseguir aumentar la potencia con la que
se emite, es decir, aumentar la ganancia del
amplificador a la salida.
Acoplador de antena, circuito que provee un
medio de transferir la máxima energía desde el
amplificador final hasta la antena.
La antena es el elemento que transforma las
señales eléctricas que se encuentran
contenidas en el interior del circuito en ondas
electromagnéticos que viajan por el aire. Este
dispositivo radia la información al exterior.300Hz 5KHz F_osc
1
5KHz
f
P
F_os
c1
F_osc2 +
F_osc1
5KH
z
f
P
5KH
z
F_os
c2
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Esquema circuital:
En resumen, un transmisor consta de un
oscilador que genera la señal, uno o más pasos
intermedios y un amplificador de potencia que
está conectado a la antena a través de un
circuito de acoplo.
TIPOS DE MODULADORES Y
TRANSMISORES FM
Moduladores de FM
La FM directa es la modulación angular en la
cual la frecuencia de la portadora varía (es
desviada) directamente por la señal modulante.
Con la FM directa, la desviación de frecuencia
instantánea es directamente proporcional a la
amplitud de la señal modulante. La figura 6-14
muestra un diagrama esquemático para un
generador de FM simple (aunque altamente
impráctico) y directo. El circuito tanque (L y Cm)
es la sección para determinar la frecuencia para
un oscilador LC estándar. El capacitor del
micrófono es un transductor que convierte la
energía acústica a energía mecánica, la cual se
usa para variar la distancia, entre las placas de
Cm y, consecuentemente, cambiar su
capacitancia. Conforme Cm varía, la frecuencia
de resonancia varía. Por lo tanto, la frecuencia
de salida del oscilador varía directamente con la
fuente de sonido externa. Esta es la FM directa
porque la frecuencia del oscilador se cambia
directamente por la señal modulante y la
magnitud del cambio de frecuencia es
proporcional a la amplitud del voltaje de la señal
modulante.
Moduladores de diodo varactor
El diagrama esquemático para un generador de
FM más práctico y directo que usa un diodo
varactor para desviar la frecuencia de un
oscilador de cristal. R1 y R2 desarrollan un
voltaje de c.c. que invierte el diodo varactor
polarizado VD1 y determinan la frecuencia de
reposo del oscilador. El voltaje de la señal
modulante externa agrega y resta del nivel de
c.c. polarizado, lo cual cambia la capacitancia
del diodo y por lo tanto la frecuencia de
oscilación. Los cambios positivos de la señal
modulante incrementan la polarización inversa
sobre VD1, la cual disminuye su capacitancia e
incrementa la frecuencia de la oscilación. Al
contrario, los cambios negativos de la señal
modulante disminuyen la frecuencia de la
oscilación. Los moduladores de FM de diodo
varactor, son extremadamente populares,
porque son fáciles de usar, confiables y tienen la
estabilidad de un oscilador de cristal. Sin
embargo, debido a que se usa un cristal, la
desviación de frecuencia pico se limita a valores
relativamente pequeños. Consecuentemente,
se usan principalmente para las aplicaciones de
banda angosta (índice bajo) por ejemplo en un
radio móvil semi dúplex.
Modulador de reactancia de FM
La siguiente figura muestra un diagrama
esquemático para un modulador de reactancia
por que el usando un JFET como dispositivo
activo. Esta configuración del circuito se llama
moduladora de reactancia por que el JFET
Micrófono y
acondicionador de
Amplificado
r de señal
Modulador, mezclador y
amplificadorde salida
Micrófono
Antena
L1
C5
+
R5
R4
+
C3
C2
C4
P1
R2
R3
R1
C1
C6
R6
C7
TR
1
TR
2
Pto 4
Pto 5
Pto 3
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observa como una carga de reactancia variable
al circuido tanque LC. La señal modulante varía
en la reactancia de Q1, lo cual causa un cambio
correspondiente en la frecuencia resonante del
circuito tanque del oscilador.
El capacitor C que está en serie con el resistor
de compuerta, tiene un valor muy pequeño de
manera tal que su reactancia sea muy grande
con respecto a R . Como la corriente de drenaje
es directamente proporcional a la tensión de
compuerta, está en fase con ella. La tensión en
R es prácticamente toda la tensión de drenaje y
por ser resistivas las ramas de R y del tanque en
resonancia, la corriente a través de R está en
fase con la tensión. La corriente a través de C,
en cambio, adelanta 90º con respecto de la
corriente de C. En resumen la tensión de drenaje
se encuentra 90º desfasada con la corriente de
drenaje, por lo que el JFET visto desde la carga
se comporta como un capacitor.
Moduladores de FM directos de circuito
integrado lineal
Los osciladores de voltaje controlado de circuito
integrado lineal y generador de funciones
pueden generar una forma de onda de salida de
FM directa que se realiza relativamente estable,
exacta y directamente proporcional a la señal
modulante de entrada. La desventaja principal
de usar LIC VCO y generaciones de funciones,
para la modulación FM directa, es su baja
potencia de salida de información y la necesidad
de varios componentes externos adicionales
para que funcionen, tales como capacitores para
tomar el tiempo, resistores para la determinación
de frecuencia y filtros para el abastecimiento de
potencia.
Transmisores de FM directos
Los transmisores de FM directos producen una
forma de onda de salida, en la cual la desviación
de frecuencia es directamente proporcional a la
señal modulante. Consecuentemente, el
oscilador de la portadora debe desviarse
directamente. Por lo tanto, para los sistemas de
FM de índice mediano y alto, el oscilador no
puede ser un cristal, porque la frecuencia a la
cual el cristal oscila no puede variarse de
manera significativa. Como resultado, la
estabilidad de los osciladores en los
transmisores de FM directos frecuentemente no
puede llenar las especificaciones. Para superar
este problema, se utiliza un control de frecuencia
automática (AFC) Un circuito de AFC compara
la frecuencia de la portadora del oscilador sin
cristal con un oscilador de cristal de referencia y,
entonces, produce un voltaje de corrección
proporcional a la diferencia entre las dos
frecuencias. El voltaje de corrección se regresa
al oscilador de la portadora para compensar
automáticamente cualquier movimiento que
pueda haber ocurrido.
Transmisor directo de FM de Crosby.
La figura muestra el diagrama en bloques para
un transmisor de banda de radiodifusión
comercial. Esta configuración en particular
llamada transmisor directo de FM de Crosby e
incluye un circuito de AFC (automatic frequency
control) El modulador de frecuencia puede ser
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un modulador de reactancia o un oscilador de
voltaje controlado. La frecuencia de descanso
de la portadora es la frecuencia de salida no
modulada del oscilador principal (fc) Para el
transmisor mostrado en la figura 6-21, la
frecuencia central del oscilador principal fc = 5.1
MHz, el cual se multiplica por 18, en tres etapas
(3 x 2 x 3), para producir una frecuencia de
portadora de transmisión final f1 = 91.8 MHz.
En este momento, se deben notar tres aspectos
de la conversión de frecuencia. Primero,
cuando la frecuencia de una portadora de FM se
multiplica, sus desviaciones de frecuencia y de
fase se multiplican también. Segundo, la
proporción en la cual la portadora se desvía (es
decir, la frecuencia de la señal modulante, fm)
no se afecta por el proceso de multiplicación.
Por lo tanto, el índice de modulación también se
multiplica. Tercero, cuando una portadora de
modulación angular es heterodinada con otra
frecuencia en un mezclador no lineal, la
portadora puede convertirse hacia arriba o
abajo, dependiendo del filtro de pasa-bandas de
salida. Sin embargo, la desviación de
frecuencia, desviación de fase y la razón de
cambio no se afectan por el proceso de
heterodinaje (mezcla).
Transmisor de FM MC1376: (a)diagrama
esquemático; (b) curva de respuesta de
frecuencia de salida vs. Entrada
Por lo tanto, para el transmisor mostrado, las
desviaciones de frecuencia y de fase, en la
salida del modulador, también se multiplican por
18. Para lograr la máxima desviación de
frecuencia emitida a las estaciones de banda de
radiodifusión de FM en la antena (75 kHz), la
desviación en la salida del modulador debe ser:
f=75KHz/18=4166,7Hz
y el índice de modulación debe ser
m=4166,7 Hz/ m f
Para la máxima frecuencia de señal modulante
permitida, fm = 15 kHz,
m=4166.7Hz/15.000Hz=0,2778
Por lo tanto, el índice de modulación en la
antena es m = 0.2778(18) = 5 el cual es la
relación de desviación para los transmisores de
radiodifusión de FM comercial con una señal
modulante de 15 kHz.
Transmisor de FM directo de Crosby
Circuito AFC. El propósito del circuito AFC
(automatic Frequency control) es lograr una
estabilidad casi de cristal de la frecuencia de la
portadora de transmisión sin utilizar un cristal en
el oscilador de la portadora. Con la AFC, la señal
de la portadora se mezcla con la señal de salida
de un oscilador de cristal de referencia en un
dispositivo no lineal, convirtiendo en forma
descendente la frecuencia y, después,
regresándola a la entrada de un discriminador
de frecuencia. Un discriminador de frecuencia es
un dispositivo selector de frecuencia, cuyo
voltaje de salida es proporcional a la diferencia,
entre la frecuencia de entrada y su frecuencia
resonante (la operación del discriminador se
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explica en otra parte del curso) Para el
transmisor mostrado en la figura 6-21, la salida
del duplicador f 2 = 30.6 MHz, que está
mezclada con una frecuencia de cristal de
referencia controlada fr= 28.6 MHz, para
producir una frecuencia de diferencia fd=2 MHz.
El discriminador es un circuito Q (de banda
angosta) sintonizado, relativamente alto, que
reacciona sólo a las frecuencias cerca de su
frecuencia central (2 MHz en este caso) Por lo
tanto, el discriminador responde a los cambios a
largo plazo y frecuencia baja, en la frecuencia
central de la portadora debido al arrastre de la
frecuencia del oscilador principal y a que el filtro
de pasa-bajos no responde a la desviación de
frecuencia producida por la señal modulante. Si
el discriminador respondiera a la desviación de
frecuencia el circuito de retroalimentación
cancelaría la desviación y, por lo tanto,
removería la modulación de la onda de FM (este
efecto se llama borrado) El voltaje de corrección
de c.c. se agrega a la señal modulante para
ajustar automáticamente la frecuencia central
del oscilador principal, para compensar el
arrastre de baja frecuencia.
Transmisor de FM directa de circuito de fase
cerrada.
La figura 6-22 muestra un transmisor de FM de
banda ancha que utiliza un circuito de fase
cerrada para lograr una estabilidad de cristal de
un oscilador maestro VCO y, al mismo tiempo,
generar una señal de salida de FM de banda
ancha de índice alto. La frecuencia de salida de
VCO se divide por N y se retroalimenta al
comparador de fase PLL, en donde se compara
a una frecuencia de cristal de referencia estable.
El comparador de fase genera un voltaje de
corrección que es proporcional a la diferencia
entre las dos frecuencias. El voltaje de
corrección se agrega a la señal modulante y se
aplica a la entrada del VCO. El voltaje de
corrección ajusta la frecuencia central del VCO
a su valor correcto. Nuevamente, el filtro pasa-
bajos previene los cambios en la frecuencia de
salida del VCO, debido a que la señal modulante
no se convierte a voltaje, y se retroalimenta al
VCO y borra la modulación. El filtro pasa bajos
también previene que el circuito se adhiera a
una frecuencia lateral.
Transmisor de FM de circuito de PLL
Moduladores de FM indirectos
La FM indirecta es una modulación angular en la
cual la frecuencia de la portadora se desvía
indirectamente por la señal modulante. La FM
indirecta se logra cambiando directamente la
fase de la portadora y es, por lo tanto, una forma
de modulación en fase directa. La fase
instantánea de la portadora es directamente
proporcional a la señal modulante. La figura 6-
20 muestra un diagrama esquemático para un
modulador de FM indirecto. El modulador
consiste de un diodo varactor VD, en serie con
una red inductiva (bobina sintonizable L, y el
resistor R) La red combinada, serie-paralelo,
aparece como un circuito resonante en serie a la
frecuencia de salida del oscilador de cristal. Una
señal modulante se aplica a VD,, el cual cambia
su capacitancia y, consecuentemente, el ángulo
de fase de la impedancia visto por la portadora
varía, lo cual resulta en un desplazamiento en
fase correspondiente en la portadora. El
desplazamiento en la fase es directamente
proporcional a la amplitud de la señal
modulante. Una ventaja del FM indirecto es que
se usa un oscilador de cristal con búfer para la
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fuente de la señal de la portadora.
Consecuentemente, los transmisores de FM
indirectos son más estables en la frecuencia que
sus contrapartes directas. Una desventaja es
que las características de capacitancia vs voltaje
de un diodo varactor no son lineales. En
realidad, se parecen bastante a una función de
raíz cuadrada. Consecuentemente, para
minimizar la distorsión en la forma de onda
modulada, la amplitud de la señal modulante
debe mantenerse bastante pequeña, lo cual
limita la desviación de fase a valores pequeños
y sus usos a las aplicaciones de banda angosta
de índice bajo.
Diagrama esquemático de un modulador de FM
indirecto
Transmisores de FM indirectos
Los transmisores de FM indirectos producen una
forma de onda de salida, en la cual la desviación
de fase es directamente proporcional a la señal
modulante.
Consecuentemente, el oscilador de la portadora
no se desvía directamente. Por lo tanto, el
oscilador de la portadora puede ser un cristal, ya
que el oscilador, por sí mismo, no es el
modulador. Como resultado, la estabilidad de los
osciladores con transmisores de FM indirectos
pueden llenar las especificaciones del FCC sin
utilizar un circuito de AFC.
Transmisor FM indirecto de Armstrong. Con
la FM indirecta, la señal modulante desvía
directamente la fase de la portadora, la cual
cambia indirectamente la frecuencia. La figura 6-
23 muestra el diagrama a bloques para un
transmisor de FM indirecto de Armstrong de
banda ancha. La fuente de la portadora es un
cristal. Por lo tanto, los requerimientos de
estabilidad para la frecuencia de la portadora
establecida por la FCC, se pueden lograr sin
usar un circuito de AFC.
Con un transmisor de Armstrong, una portadora
de frecuencia relativamente baja (fc) se cambia
de fase 0° (fc') y se alimenta a un modulador
balanceado, en donde se mezcla con la señal
modulante de entrada (fm) La salida del
modulador balanceado es una onda portadora
de doble banda lateral con portadora suprimida
que se combina, con la portadora original en una
red de combinación, para producir una forma de
onda modulada en fase con índice bajo.
OBJETIVOS
El objetivo del proyecto, es crear un
transmisor FM, el cual transmita, cabe la
redundancia, una señal o sonido a un
receptor FM, sin la necesidad de cables.
Esta señal se recibe, a través de un
micrófono integrado en el circuito, el
cual, al analizar esta vibración o sonido,
es analizada y pasada por el circuito y
los dispositivos de este, que al terminar,
lo envía a una bobina instalada, para
que esta a través de una antena, envía
la señal al receptor FM, que es capaz de
reproducirla en las bocinas del mismo.
Esta señal no puede ser escuchada en
estaciones ya ocupadas con una
frecuencia, es decir, para poder
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escuchar nuestro sonido emitido en el
transmisor, debemos buscar en la
banda FM una estación o frecuencia
que este libre o vacía.
DIAGRAMA DEL RECEPTOR FM
DESCRIPCION DE LOS COMPONENTES,
FUNCIONALIDAD Y ETAPA DE
CONSTRUCCION
TRANSMISOR FM
Este sencillo circuito le permitirá transmitir
señales de audio en un área de
aproximadamente 100m de radio. La señal
emitida por el mismo puede ser sintonizada en
cualquier punto del dial de su radio en FM, pues
su frecuencia de transmisión puede ser
fácilmente localizada entre los 88 y los 108 MHz.
Sus usos son prácticamente ilimitados, puede
ser empleado como monitor para bebés, como
micrófono inalámbrico para conferencias, para
hacerle bromas a los amigos, o cualquier otra
idea que se le ocurra; recuerde que el límite lo
pone su imaginación.
LISTA DE MATERIALES:
1. 2 Transistores 2N2222.
2. 1 Micrófono electret.
3. 2 Condensadores electrolíticos de 10 uf/25V.
4. 1 Condensador electrolítico de 2.2 uf/25V.
5. 2 Condensadores cerámicos de 0.1 uf/50V.
6. 2 Condensadores cerámicos de 2.7 pf/50V.
7. 1 Condensador ajustable de 5-60 pf
(trimmer).
8. 2 Resistencias de 1K, 1/4 W.
9. 1 Resistencia de 15K, 1/4 W.
10. 1 Resistencia de 6.8K, 1/4 W.
11. 1 Resistencia de 10K, 1/4 W.
12. 2 Resistencias de 4.7K, 1/4 W.
13. 1 Resistencia de 2.2K, 1/4 W.
14. 1 Resistencias de 220 Ohms, 1/4 W.
15. 50 cm. de alambre para puentes.
16. 2 Tornillos milimétricos de 3x7 con tuerca.
17. 1 Soporte para batería de 9V.
18. 1 Conector para batería de 9V.
19. 5 Conectores para circuito impreso
(espadines).
20. 1 Circuito impreso CEKIT referencia EF-22.
ETAPA AMPLIFICADORA:
El audio para la modulación de la portadora la
hacemos con un preamplificador que tiene como
base un transistor 2N2222 las resistencias R2,
R3, R4 y R5 establecen los voltajes de
polarización del transistor Q1, C3 ayuda a
establecer la ganancia de CA de Q1. C2 y R6
proporcionan la comunicación entre las dos
etapas, el capacitor C2 ayuda a bloquear la
componente de dc de la señal y acopla la señal
de AC para la siguiente etapa, R6 limita la
corriente que llega a la base de Q2.
ETAPA DE MODULACIÓN:
12. pág. 12
Esta etapa está encargada también por un
transistor 2N2222, configurado en un oscilador
controlado por voltaje, el cual es modulado por
el voltaje de audio que es amplificado por Q1, la
frecuencia de oscilación la determina la bobina
L1(ANT) y el capacitor de 5-60 pF(variable), con
lo cual podemos ajustar entre 88 y 108 Mhz. Los
resistores de R7 y R8 son los encargados de
polarizar la base del transistor Q2, el capacitor
C6 conectado entre el colector y el emisor se
encarga de la realimentación para que el
transistor oscile. El resistor R9 limita la corriente
a través del transistor y el condensador C8 actúa
como condensador de filtro.
CONSTRUCCIÓN DE LA BOBINA:
Para fabricar la bobina, tome el alambre para
puentes y córtelo por la mitad; tome los dos
trozos resultantes y enróllelos en un lapicero
común, dando seis vueltas alrededor del mismo,
tal como se muestra en la siguiente figura:
Una vez hecho esto, retire el lapicero y separe
las bobinas, teniendo especial cuidado en no
deformarlas. Tome aquella que quede más
uniforme y colóquela en su circuito, la otra,
desenróllela nuevamente y úsela como antena.
Se preguntará el por qué se sigue este
procedimiento, que pareciera ilógico; la razón de
ello es que de esta forma se asegura que la
separación entre las espiras es la necesaria y
que es igual entre ellas, lo cual asegura que el
transmisor de FM funcione correctamente.
PRUEBA Y CALIBRACIÓN DEL CIRCUITO:
Una vez que todos los componentes han sido
ensamblados se puede proceder a la prueba y
calibración del circuito.
Para ello, se ubica una radio de FM cerca del
circuito, se busca en el dial un punto en silencio
(sin emisoras) y se sube el volumen del receptor
hasta un punto en el que se puedan oír las
interferencias.
Lentamente y con la ayuda de un destornillador
pequeño, de plástico preferiblemente, se ajusta
el condensador (trimmer C5) hasta que en el
receptor se escuche un silbido o sonido similar,
lo cuál quiere decir que en dicho punto se ha
sintonizado en el transmisor la frecuencia dial.
En ese momento se puede hablar por el
micrófono y se debe escuchar en la radio lo que
se habla.
Si en la frecuencia seleccionada, no se logra una
buena recepción, puede repetirse el proceso en
otro punto de la banda de FM.
Si se prefiere, en vez de variar el capacitor, se
sintoniza la radio hasta hallar el punto donde se
encuentre mejor recepción (silencio).
Si después de hacer esto, no se consigue
sintonizar el transmisor, se puede ajustar la
bobina que conforma el circuito oscilador
juntando sus espiras para elevar la frecuencia, o
separando las mismas si lo que se desea es
reducirla un poco.
Ensamblaje.
Antes de empezar a ensamblar el circuito, debe
asegurarse de que posee todos los
componentes necesarios. Para ello, revise con
cuidado la lista de materiales adjunta.
El transmisor de FM en miniatura se ensambla
sobre un circuito impreso CEKIT referencia EF-
22, en el cual se indica la posición de los
componentes.
Figura 3. Componentes que conforman el kit.
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Figura 4. Guía de ensamblaje.
Pasos para el ensamblaje.
Paso 1. Suelde primero las resistencias ya que
estos son los componentes de menor altura.
Paso 2. Luego instale los condensadores
cerámicos, el condensador variable (trimmer),
los cinco espadines y los transistores.
Paso 3. Posteriormente suelde los
condensadores electrolíticos y la bobina.
Recuerde que en la placa de circuito impreso el
terminal identificado con el signo (-) en los
condensadores debe quedar ubicado al lado
opuesto del identificado con el signo (+).
Paso 4. Finalmente suelde el micrófono,
teniendo en cuenta su polaridad, la antena y el
conector para la batería de 9V a los espadines
respectivos y asegure el soporte para la batería
mediante los tornillos.
Paso 5. Prueba y calibración del circuito. Una
vez que esté seguro de que todos los
componentes han sido instalados
correctamente, puede proceder a la prueba y
calibración del circuito. Para ello, ubique una
radio en FM cerca del circuito. Busque en el dial
un punto en silencio (sin emisoras) y suba el
volumen del receptor hasta un punto donde
usted pueda oír la interferencia. Conecte una
batería de 9V al circuito y escuche atentamente
la radio. Lentamente, y con la ayuda de un
atornillador pequeño, ajuste el condensador
trimmer C5, hasta que en el receptor se escuche
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un silbido o sonido similar, lo cual quiere decir
que en dicho punto se ha sintonizado en el
transmisor la frecuencia del dial. En este
momento puede hablar por el micrófono y se
debe escuchar en la radio lo que se habla. Si en
la frecuencia seleccionada no se logra una
buena recepción, repita este procedimiento en
otra parte de la banda de FM.
CONCLUSIONES
En la modulación FM la amplitud de la
portadora permanece constante,
mientras que, su frecuencia varía
entorno a la frecuencia central.
La parte fundamental del transmisor es
el circuito tanque (LC), la frecuencia de
transmisión depende de los parámetros
seleccionados para el inductor y
capacitor.
obtener una señal pura para luego
transmitirse. Tal es el caso una señal
por micrófono y una señal de audio de
entrada.
Se agregaron capacitores para filtrar los
armónicos de baja frecuencia de la
fuente de alimentación.
Se ha utilizado el transistor 2N2222A,
porque es un transistor de propósito
general.
Se debe tomar en cuenta el
acoplamiento, entre las diferentes
etapas del transmisor, (señal de audio,
amplificador y modulador) ya que de ello
depende el correcto funcionamiento del
dispositivo electrónico.
Los niveles de la señal de entrada para
que los transistores no lleguen a
saturarse, y así poder
BIBLIOGRAFÍA
A continuación mencionamos las fuentes de
consulta que se utilizaron para elaborar del
proyecto.
http://www.eecs.harvard.edu/cs141/res
ources/2N2222.pdf
http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/do
cumentos/lem/escobar_a_g/capitulo2.p
df
http://electronica-transmisorfm-
es.blogspot.com.co/