UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS
10
U N M S M
( Universidad Universidad del Perú , DECANA DE AMÉRICA )
FACULTAD DE Ingeniería Electrónica y Eléctrica
E.A.P INGENIERÍA ELECTRÓNICA
PROYECTO: RECEPTOR SUPERREGENERATIVO FM ALUMNO: PROFESOR:
Ing. Víctor Alva Saldaña.
CURSO:
Laboratorio Electrónicos II
CICLO:
2012-2
Circuitos
CIUDAD UNIVERSITARIA, UNIVERSITARIA, Diciembre 2012
RECEPTOR SUPER-REGENERATIVO FM I.
INTRODUCCION En toda comunicación inalámbrica es necesario un emisor y un receptor, en el presente informe se estudiará lo segundo, un receptor, debido a su amplia gama de utilización, nos centraremos en un receptor de frecuencia modulada. Para esto es necesario definir y mencionar ciertos aspectos, tal es el caso de la radiofrecuencia ya que el siguiente proyecto es un circuito que recibe señales fm emitidas de cualquier transmisor de fm. El término radiofrecuencia, también denominado espectro de radiofrecuencia o RF, se aplica a la porción menos energética del espectro electromagnético, situada entre unos 3 Hz y unos 300 GHz. Las ondas electromagnéticas de esta región del espectro se pueden transmitir aplicando la corriente alterna originada en un generador a una antena. Podemos decir que un receptor de radio consiste en un circuito eléctrico, diseñado de tal forma que permite filtrar o separar una corriente pequeñísima, que se genera en la antena, (entre 88-108 MHz )por efecto de las ondas electromagnéticas que llegan por el aire normalmente (aunque viajan por cualquier medio, inclusive el vacío) y luego amplificarla selectivamente, miles de veces, para enviarla hacia un elemento con un electroimán, que es el altavoz (o parlante), donde se transforman las ondas eléctricas en sonido.
II.
OBJETIVOS 1. Realizar un receptor súper-regenerativo fm. 2. Conocer las partes que forman un receptor. 3. Hacer uso de los conocimientos obtenidos del curso para la elaboración del receptor.
III.
IV.
MATERIALES -
Opam LM386
-
Trimmer 3 - 45 pf
-
Transistor BF 494, BC 548
-
Resistencia 120K, 100K, 1K, 1M, 2.2K, 10
-
Potenciómetro 10K
-
Capacitor 22 uF, 220 nF, 1 nF, 4.7 uF, 47 uF, 10 uF, 0.1 uF, 4.7 pF, 10 pF
-
Altoparlante 1 W x 8 ohm
-
Alambre cobre calibre 18 AWG Alambre cobre calibre 32 AWG Batería 9V
FUNDAMENTO TEÓRICO
A. LM386 El LM386 (también conocido como JRC386) es un circuito integrado que consiste en un amplificador que requiere bajo voltaje, tanto en la entrada de audio como en la alimentación. Es frecuentemente usado en amplificadores para computadoras (parlantes), radios, amplificadores de guitarra, etc. Suministrando 9 voltios en la patita 8 se puede obtener 0,5 vatios de potencia y solo un 0,2% de distorsión. Existen diferentes modelos del LM386 que tienen especificaciones ligeramente diferentes, se describen a continuación.
Nombre
Voltaje mínimo
Voltaje máximo
Potencia salida
mínima
de Potencia salida
LM386N-1
4 Voltios
12 Voltios
250 mW
325 mW
LM386N-3
4 Voltios
12 Voltios
500 mW
700 mW
LM386N-4
5 Voltios
18 Voltios
850 mW
1000 mW
típica
de
La ganancia interna es puesta a 20 para mantener la parte externa en cuenta baja, pero la adición de una resistencia externa y un condensador entre los pines 1 y 8 aumentarán la ganancia a cualquier valor entre 20 y 200.
Las entradas son referidas a tierra, mientras la salida influye automáticamente a la mitad de tensión del suministro. El drenador de potencia es de sólo 24 miliwatios aplicando un suministro de 6 voltios, esto hace ideal el LM386 para la operación en baterías.
El amplificador operacional, está constituido por un circuito de entrada diferencial, en el diagrama anterior se aprecian los dos transistores que forman el amplificador diferencial y también las entradas (pines 1-8) para el control de ganancia. El encapsulado DIL es de 8 pines y se muestra en la figura. Para hacer al LM386 que proporcione un amplificador más versátil, dispone de dos pines (1 y 8) para el control de ganancia. Con los pines 1 y 8 abiertos, una resistencia de 1.35 kW pone la ganancia en 20 (26 dB). Si se pone un condensador del pin 1 al 8, como bypas de la resistencia interna de 1.35 k W, la ganancia se acercará a 200 (46 dB). Si colocamos una resistencia en serie con el condensador, la ganancia puede ser puesta a cualquier valor entre 20 y 200. El control de ganancia también se puede hacer capacitivamente acoplando una resistencia (o FET) del pin 1 a masa. Con componentes adicionales externos, colocados en paralelo con las resistencias de regeneración internas, se puede adaptar la ganancia y la respuesta en frecuencia para usos concretos. Por ejemplo, podemos compensar la pobre respuesta de bajos del
altavoz por frecuencia, mediante la realimentación. Esto se hace con una serie RC del pin 1 a 5 (resistencia en paralelo a la interna de 15 k). Para un estimulador de bajos (bass boost) de 6 dB eficaces: R± 15 k W, el valor más bajo para una buena operación estable es R = 10 kW si el pin 8 está al aire. Si los pines 1 y 8 se evitan, entonces la R usada puede ser tan baja como 2 k. Esta restricción es porque el amplificador sólo es compensado para ganancias en lazo cerrado mayor de 9. El esquema muestra que ambas entradas (2-3), están puestas a masa con una resistencia de 50 kW. La corriente de base de los transistores de entrada es aproximadamente de 250 nA, entonces las entradas están en aproximadamente 12.5 mV cuando están abiertas. Si la resistencia de la fuente dc que maneja el LM386 es más alta de 250 kW esto contribuirá a una muy pequeña compensación adicional (aproximadamente 2.5 mV en la entrada, 50 mV en la salida). Si la resistencia de la fuente dc es menos de 10 k, podemos eliminar el exceso compensado, poniendo una resistencia en la entrada no usada a masa, mantendrá la compensación baja (aproximadamente 2.5 mV en la entrada y 50 mV en la salida). Para resistencias de fuente dc menor de 10 k, podemos eliminar el exceso compensado, poniendo una resistencia de la entrada no usada a masa, igual al valor de la resistencia de la fuente dc. Desde luego todos los problemas de compensación son eliminados si es acoplada la entrada capacitivamente. Usando el LM386 con ganancias más altas (evitando la resistencia de 1.35 k interna entre pines 1 y 8) es necesario evitar la entrada no usada, previniendo la degradación de ganancia e inestabilidades posibles. Esto se hace con un condensador de 0,1 uF o un corto a masa según la resistencia de la fuente dc sobre la entrada manejada. Esta bien, veamos algunos circuitos típicos:
En el circuito amplificador de la figura anterior, la ganancia es de 20, que es el valor mínimo que se consigue al dejar libres los terminales 1 y 8. Sin embargo si lo que queremos es una ganancia Av de 200, debemos conectar un condensador entre los mencionados terminales, como se aprecia en la siguiente figura.
En caso de necesitar una Av intermedia, por ejemplo 50, debemos conectar una resistencia en serie con el condensador, como se aprecia en la figura que sigue.
Datasheet de LM 386
B. BF 494
C. RADIOFRECUENCIA La radiofrecuencia es en efecto un tipo de onda electromagnética que es muy semejante a la energía luminosa, y tiene la misma velocidad que la luz que es 300,000,000 metros por segundo. Las ondas de radio pueden generarse en una amplia gama de frecuencias, empezando aproximadamente de 10,000 hz y siguiendo a través de millones de hertzios hasta miles de millones. Se han incluido también ondas electromagnéticas, como luz visible. Las características de propagación de las ondas de radio a través de la atmósfera varían en gran medida con la frecuencia y deben tenerse presentes a la hora de elegir una frecuencia para un servicio de radio en particular. Las ondas de radio se dividen en diferentes bandas de frecuencia de acuerdo con sus características de propagación. Algunos de los servicios típicos asignados a las diferentes bandas de frecuencia son:
Nombre
Nombre inglés
Frecuencia extremadamente baja
Extremely frequency
low
Super baja frecuencia
Super frequency
low
Ultra baja frecuencia
Ultra frequency
low
Muy baja frecuencia
Very frequency
low
Baja frecuencia
Abreviatura inglesa
Banda ITU (*)
Frecuencias
Longitud de onda
< 3 Hz
> 100.000 km
ELF
1
3-30 Hz
100.000 – 10.000 km
SLF
2
30-300 Hz
10.000 –1.000 km
ULF
3
300 –3.000 Hz
1.000 –100 km
VLF
4
3 –30 kHz
100 –10 km
Low frequency
LF
5
30 –300 kHz
10 –1 km
Media frecuencia
Medium frequency
MF
6
300 –3.000 kHz
1 km – 100 m
Alta frecuencia
High frequency
HF
7
3 –30 MHz
100 –10 m
Muy alta frecuencia
Very frequency
high
VHF
8
30 –300 MHz 10 –1 m
Ultra alta frecuencia
Ultra frequency
high
UHF
9
300 –3.000 MHz
1 m mm
Super alta frecuencia
Super frequency
high
SHF
10
3-30 GHz
100 –10 mm
Frecuencia extremadamente alta
Extremely frequency
high
EHF
11
30-300 GHz
10 –1 mm
> 300 GHz
< 1 mm
(*)Banda ancha por regiones.
–
100
¿Qué se puede oír con el receptor VHF/FM? No existe ningún impedimento de orden legal para escuchar comunicaciones de esta gama privativa utilizada por aeronaves, policía, etc. Con este receptor podremos encontrar diversos tipos de estaciones:
1. 50MHz a 88MHz En esta gama se encuentran los servicios públicos operando con vehículos móviles y estaciones fijas. También tenemos las estaciones de TV (2 a 5)
CANAL 2 3 4 5
FRECUENCIA VIDEO (MHz) AUDIO (MHz) 54-60
55.25
59.75
60-66
61.25
65.75
66-72
67.25
71.75
76-82
77.25
81.75
2. 88 – 108 MHz En esta gama tenemos las estaciones de FM (frecuencia modulada) comerciales que transmiten sus programas musicales.
3. 108 – 150 MHz Aquí se oyen las emisiones de aviones, torres de control, policía, ambulancias, radioaficionados, etc.
D. CIRCUITO SUPER-REGENERATIVO El circuito súper-regenerativo permite captar (demodular) con optima sensibilidad (ya que bien calibrados son capaces de poder recibir señales de apenas 0.5 a 1 uV) y con el empleo de limitado número de componentes, señales de radio frecuencia tanto FM como AM. Uno de los inconvenientes de este circuito súper regenerativo es el fuerte ruido (soplido) de fondo que genera en ausencia de señal (aunque este soplido disminuye o desaparece cuando aparece o se sintoniza una señal de radio y dependiendo de la fuerza de ésta). Este es el motivo principal por el que este tipo de circuito no es utilizado por los constructores de receptores comer ciales. Receptor con circuito súper-regenerativo
Debido a su gran sencillez, presentan una calidad de sonido baja (no reproducen con gran calidad musical las emisoras de FM, e incluso la voz puede verse afectada), muestran un ancho de banda relativamente amplio.
También presentan el gran inconveniente de que emiten un cierto nivel de señales parasitas espúreas en la banda en que están sintonizado, las cuales pueden perturbar la recepción en receptores de radio próximos que estén sintonizados en la misma banda. Si bien pese a su sencillez y bajo número de componentes, se sigue utilizando en los pequeños mandos a distancia y transmisiones de datos de coroto alcance por radio, para monitorizar emisiones VHF y para pequeños transceptores de juguete. Por otro lado es un típico receptor de radio para principiantes y para la experimentación.
V.
MONTAJE Y/O PROCEDIMIENTO 1. Se debe tener cuidado con la polarización de los condensadores electrolíticos, los transistores y batería. 2. Para el caso de L1, se muestra a continuación una tabla:
3. Para el caso de la bobina de choque XRF, es bobinado por el propio montador, y está constituido de 40 a 60 vueltas de alambre fino (32 AWG) enrolladas en un resistor de 100KΩ x ½ W y conectada en paralelo con el mismo. En la figura vemos el aspecto del componente una vez terminado.
4. Para la antena telescópica utilizada debe tener de 40 a 80 cm de largo. 5. A continuación mostramos los valores o btenidos
Teóricos (V) Q1
Q2
OPAM
Vc Ve Vb Vc Ve Vb P1 Pin1-8 Pin 7 Pin5 AV Zi Zo
Prácticos (V) 8.5
7.46
3
2.13
2.5
1.42
4.5
4.1
0
0
0.6
0.52
3
2.97 -0.03
4.5
4.57
4
3.35
51
45.41
0-10K
0.10K
10
10
La figura nos muestra el diagrama completo del receptor.
1 T A V B 9
2 f u 1 7 C 4
R E K A m E h P o S 8
1 S L
1 1 C 8 C
F n 1
8 0 R 1
f u 0 1
1 U
0 f u 1 1 . C 0
6 8 3 M L
5
f
u 9 0 C 1
8 1
7
6
4
3
2
1 V R
7 K 2 , R 2
7 C
K 0 1
f u 7 4
8 4
2 5 C B Q 5 M R 1
6 R
4 R
f p 4 0 C 1
K 0 . 1
6 C 3 f p C 8
K 0 . 1
f u 7 . 4
5 f n C 1
1 L
F H u R 0 0 X 1
4 9
1 4 F B Q
f n
2 0 2 C 2
1 R A C V V P A C
K
K
1 0 2 R 1
2 0 0 R 1
f
u 1 2 C 2
3 K 0 . R 1
VI.
COMO FUNCIONA El circuito eléctrico del receptor consta de 3 etapas bien marcadas. La primera que selecciona, amplifica y demodula la señal de alta frecuencia, y la segunda que amplifica la señal de baja frecuencia, y la tercera que la etapa de potencia. El receptor proporciona en la salida una señal de audio de aproximadamente 50 mV (más que suficiente para pilotar cualquier amplificador de potencia).
1ra Etapa (circuito regenerativo) La señal de radio captada en la antena llega al circuito de sintonía formado por la bobina L1 y el condensador CV1. La sintonía se efectúa moviendo el condensador variable CV1, que debe presentar una capacidad de 3 a 45 pF como máximo. El circuito de extinción es conformado por la bobina de choque XRF. El acoplamiento entre el circuito de sintonía y el de extinción está garantizado por el condensador C3 de 4.7 pF. El transistor BF 494 Q1 es de RF (Radio frecuencia) NPN, que al amplificar la señal de alta frecuencia mediante realimentación, entra en oscilación a una frecuencia igual a la sintonizada, pero para evitar que el transistor entre en auto oscilación sostenida el propio circuito hace que el transistor genere una oscilación de bloqueo (llamada también frecuencia de regeneración) que ha de tener un valor ultrasónico para que no sea percibida por el oído humano (entre 30 KHZ y 100KHz). El desacoplamiento del circuito de sintonía, con respecto a la base del transistor, está garantizado por el condensador C2. R1 y R2 polarizan la base de Q1. R6 está para disminuir el voltaje que se aplica al circuito de sintonía. El perfecto funcionamiento de la etapa de alta frecuencia viene señalado por un fuerte ruido de fondo, que desaparece apenas se a captada cualquier emisora.
2da Etapa La señal de audio pasa a través del filtro (R4 y C5) que tiene la misión de reducir el ruido de fondo; la señal llega después, atravesando el condensador electrolítico C6, a la base del transistor Q2, que amplifica la señal de audio procedente de la primera etapa. R3 sirve de carga para las señales de audio. La polarización de base es obtenida por la R5, mientras que la carga del colector está representada por R7. Los condensadores C1 y C12 tienen la misión de evitar eventuales oscilaciones parasitas (de bajísima frecuencia que se asemejan al ruido de motor). La señal amplificada, presente en el colector, es aplicada mediante el condensador de salida C7.
3da Etapa El P1 es el control de volumen de la señal de audio. El CI LM 386 amplificará la señal de audio, que tiene la potencia entre 100 – 500 mW dependiendo de la alimentación y del la impedancia del altopar lante. C9, C10 sirven para evitar ara disminuir ruido (zumbido) en entrada, C9 también ayuda disminuir la distorsión de inte r-modulación. C8 ayuda a que haya una ganancia de 200. R8 es la impedancia de salida que debe ser baja, La señal de audio amplificada es aplicada mediante el condensador C11 a la que se conectará un altoparlante.
PRUEBA Y CALIBRACION
Para la prueba conecte la batería de 9 V, se deberá escuchar un soplido, es el soplido de regeneración, (si no escucha nada ajuste el potenciómetro de volumen) luego sintonice (mueva la perilla suavemente) del capacitor variable CV1 moviendo a la par la antena, hasta escuchar la alguna emisora.
Fig a. Receptor montado
Fig b. Amplificación del Opam LM386
VII.
COSTOS
CANTIDAD COMPONENTE
DESCRIPCION COSTO UNIDAD (S/.)
COSTO TOTAL (S/.)
1 Opam
LM386
1
1
1 Trimmer
3 - 45 pf
2
2
1 Transistor
BF 494
0.5
0.5
1 Transistor
BC 548
0.3
0.3
5 Cables
por metro
0.2
1
1 Resistencia
120K
0.05
0.05
2 Resistencia
100K
0.05
0.1
3 Resistencia
1K
0.05
0.15
1 Resistencia
1M
0.05
0.05
1 Resistencia
2.2K
0.05
0.05
1 Resistencia
10
0.05
0.05
1 Potenciómetro
10K
0.5
0.5
1 Capacitor
22 uF
0.3
0.3
1 Capacitor
220 nF
0.3
0.3
1 Capacitor
1 nF
0.3
0.3
1 Capacitor
4.7 uF
0.3
0.3
2 Capacitor
47 uF
0.3
0.6
2 Capacitor
10 uF
0.3
0.6
1 Capacitor
0.1 uF
0.3
0.3
1 Capacitor
4.7 pF
0.3
0.3
1 Capacitor
10 pF
0.2
0.2
1 Altoparlante
1 W x 8 ohm
2
2
Alambre cobre calibre 18 AWG
L1
2.4
2.4
Alambre cobre calibre 32 AWG
XRF
2.7
2.7
9V
2.5
2.5
1 Batería
Costo total
Inversión total (S/.)
18.6
Precio de Venta (S./)
Tiempo estimado de realización
25
120 horas
18.55
VIII.
BIBLIOGRAFIA -
http://www.scribd.com/doc/16314138/Receptor-Superregenerativo-VHF
-
http://asterion.almadark.com/2010/02/25/receptor-de-radio-fm-superregenerativo/
