AM-Modulator-Mischerschaltung

Ich habe hier im YouTube-Video eine sehr einfache AM-Senderschaltung gefunden . Das Schema ist unten:

schematisch

Ich bin etwas verwirrt über die Operationsverstärkerschaltung auf der rechten Seite. Es scheint, dass der Operationsverstärker wirklich nur die Differenz zwischen den Nachrichten- und Trägersignalen nimmt und sie nicht so miteinander multipliziert, wie es sein sollte.

Ich bin überhaupt nicht davon überzeugt, dass dieser Teil der Schaltung ein Frequenzmischer ist. Bin ich nur verrückt?

Ich bin auch nicht überzeugt. Der zweite Operationsverstärker ist als invertierender Verstärker mit einem DC-Offset (100k variabel usw.) angeschlossen. Das 'Audio'-Signal bewegt diesen Pegel nur nach oben und unten.

Antworten (4)

Weiter zu meinem Kommentar. Sie haben recht damit, dass Sie eine Art Multiplikator benötigen. Vielleicht könnte die folgende Ergänzung vorgenommen werden, um die Schaltung zu verbessern. Der FET fungiert als spannungsgesteuerter Widerstand, der die Verstärkung des Operationsverstärkers verändert und ein AM-Signal erzeugt.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

JIm Derden immer der analoge Guru!
@sandundhammika Danke. Andy macht auch einen guten Punkt (also +1 von mir), dass er den Ausgang effektiv an die Schiene sendet, indem er den Eingang des Operationsverstärkers auf seine untere Spannungsgrenze drückt. Das Audiosignal hebt es aus diesem (nichtlinearen) Bereich heraus und erzeugt eher versehentlich als beabsichtigt etwas AM.
Danke für das Teilen der Antwort Jim. Ich konnte eine Variation dieser Idee verwenden, um die Schaltung einigermaßen gut zum Laufen zu bringen, obwohl dies, wie Sie und Andy meiner Meinung nach andeuten, nur eine einseitige Bandmodulation (?) ist. Details der Schaltung und der Demo sind auf github verfügbar. com/tardate/LittleArduinoProjects/tree/master/… für alle, die gerne krippen.
Ich denke, der oben genannte Modulator, der mit FET entwickelt wurde, wie von Jim gepostet, funktioniert. Hier ist mehr davon. Appliedelectronicsengineering.blogspot.com/2015/10/…
Entschuldigung für das Stompen eines alten Beitrags. @JImDearden kannst du nicht einfach einen BJT-Transistor anstelle von FET und OPAMP verwenden?
@Klik Sie müssen meine Antwort in den Kontext der ursprünglichen Frage stellen. Es ist im Grunde ein schreckliches Design für einen AM-Sender, und ja, Sie könnten einfach BJTs verwenden, um etwas weitaus Besseres zu machen (aber das war nicht die ursprüngliche Frage). Die Verwendung von Audio-Operationsverstärkern für HF ist niemals eine gute Idee. Die Grundidee hinter einem guten AM-Modulator ist eine Art Multiplikatorschaltung – entweder 2 Quadranten (normale AM ​​mit Träger) oder 4 Quadranten (dsb oder ssb). Schaltungen wie diese "funktionieren", weil sie die Komponenten in nichtlineare Bereiche verschieben, wobei AM (und normalerweise FM und PM) zufällig erzeugt werden.

Beachten Sie das Vorhandensein des 100.000-Pots - Warum ist er dort? Führt es in einem Summierverstärker eine lineare Funktion aus? Nicht wirklich - ich vermute, dass es den Ausgang gegen (sagen wir) die untere Stromversorgungsschiene (+1,5 V für den TL072) vorspannt.

Ohne Modulationssignal ist der Träger am Ausgang des letzten Operationsverstärkers überhaupt nicht (oder kaum) vorhanden - der 100k-Pot sorgt dafür. Wenn ein Modulationssignal eingegeben wird, wird der Ausgang des Operationsverstärkers aus der Ausgangssättigung "gehoben", wodurch der "Träger" durchbrechen kann, und er bricht mit einer Amplitude durch, die von der Modulation bestimmt wird.

Ist es Hi-Fi? Nein - die Ausgangsverzerrung am Radio ist schwer zu sagen (weil es ein beschissenes kleines Radio ist), aber es wird so etwas wie AM sein.

Gegen Ende des Videos zeigte es die Wellenform und genau das passiert.

Ich stimme zu, ich denke, das Signal wird stark verzerrt und es wird schwierig sein, die Verstärkungen an diesem Verstärker anzupassen, damit der Empfänger das Signal durchlässt.
@ user6972 Absolut, aber es ist ein großartiges Beispiel für einfache Schaltkreis-Nichtlinearitäten bei der Arbeit. Es ist auch schade, dass die aufgeworfenen YouTube-Fragen nicht von dem Typen beantwortet wurden, der das Voice-Over im Video macht - die Leute sind einfach nicht davon überzeugt, wegen der "Anomalie" der Schaltung
Hmm ... Ich habe Probleme, Ihre Antwort zu verstehen. Wie stellt der 100k-Poti sicher, dass der Träger nicht am Ausgang vorhanden ist, wenn kein Modulationssignal vorhanden ist? Außerdem bin ich verwirrt darüber, was Sie mit "Ausgangssättigung" und dem "Durchbruch" des Trägers meinen. Bedeutet das, dass der Träger eine Spannung hat, von der er schwingen kann? Danke für Ihre Hilfe! Ich bin ziemlich neu in diesem Bereich, falls du es noch nicht bemerkt hast :)
@superkittens Der 100k-Pot kann den DC-Pegel an Pin1 des rechten Operationsverstärkers einstellen. Wenn es in der Mitte seines Bereichs eingestellt wäre, würde der Operationsverstärker o / p an Pin1 bei 4,5 V liegen und Sie würden die Trägerwellenform sehen. Jedes modulierende Signal würde nur bewirken, dass der Träger auf dem sich langsam bewegenden (relativen) modulierenden Signal reitet. Dies ist natürlich kein AM, es ist die Addition von Signal A und Signal B. Der Poti setzt jedoch Pin1 auf 1,5 V (O / P des Operationsverstärkers wird gegen den niedrigsten Punkt "gedrückt", an dem er gehen kann). Das modulierende Signal treibt den o/p weg von 1,5 V und die Spitze des Trägers taucht durch die Modulation "geformt" auf.

Erstens steht jemand, der ein YouTube-Video oder eine Webseite postet, im Widerspruch zu gutem Design. Wenn es sich nicht um eine professionelle Webseite handelt, ist es eher Mist. Denk darüber nach. Der Typ, der weiß, was er tut und einen schnellen und schmutzigen AM-Modulator baut, hält nichts Besonderes davon und wird wahrscheinlich keine Webseite veröffentlichen. Der Typ, der zwei Wochen mit wahllosem Ausprobieren verbracht hat, wird viel eher stolz posten : „Schaut mal, Welt, ich habe einen Modulator gemacht!!!“ .

Zweitens ist die AM-Modulation keine reine Multiplikation. Das wäre ein Doppelseitenband. Wenn Sie AM multiplizieren, müssen Sie einen Offset hinzufügen. Man kann es sich auch so vorstellen, dass man die Lautstärke eines Oszillators im Handumdrehen anpasst, was in analoger Elektronik nicht so schwer zu realisieren ist.

Nun zur Schaltung. Ein TL072 ist keine gute Wahl für 1,2-MHz-Signale. Dies ist höchstwahrscheinlich das, was dieser Typ in seiner Trödelkiste hatte, was ein weiterer Beweis dafür ist, dass dies weniger als ein professionelles Design ist. Das Fehlen von Komponentenbezeichnungen ist ein weiterer starker Hinweis.

Diese Schaltung könnte jedoch tatsächlich gut genug funktionieren, innerhalb der Begrenzung der niedrigen Verstärkung des Operationsverstärkers bei der Trägerfrequenz. Beachten Sie, dass das Poti in der Mitte den Operationsverstärker auf 1,6 V vorspannt. Sehen Sie sich nun den Gleichtaktbereich des TL072 an und sehen Sie den großen Headroom, den er an beiden Enden benötigt. Ich denke, was vor sich geht, ist, dass die Modulation durchgeführt wird, indem der Träger je nach Modulationssignal auf einem anderen Pegel abgeschnitten wird. Das Poti wird so eingestellt, dass der Träger ohne Eingangssignal etwa zur Hälfte abgeschnitten wird. Dadurch kann das Eingangssignal bewirken, dass der Träger den ganzen Weg von 0 bis voll geht, während er bei 50 % im Leerlauf ist.

Sie denken wahrscheinlich, dass dies zu schrecklichen Verzerrungen führen würde. Ja, aber beachten Sie, dass diese Verzerrung im Träger liegt, der eine feste Frequenz ist. Beim Betrachten des Frequenzspektrums zeigen sich Verzerrungen als Harmonische, die bei allen ganzzahligen Vielfachen der Trägerfrequenz auftreten. Dieses Modulationsschema führt also viele Verzerrungskomponenten ein, wobei die niedrigste das Doppelte der Trägerfrequenz ist. Das Funkgerät, das dies empfängt, weist diese Komponenten jedoch einfach zurück, da sie weit außerhalb des Bandes liegen. Dieser Modulator macht bei anderen Frequenzen ein Durcheinander, aber bei der interessierenden Frequenz sieht es so aus, als könnte er gut genug funktionieren.

So etwas würde aufgrund der großen Menge an Out-of-Band-Mist, den es ausstrahlt, niemals FCC-Tests bestehen. Aber wenn Sie dies nur in einem Raum mit einer kleinen Antenne tun, wird der Mist nicht sehr weit gehen und wahrscheinlich nicht genug Ärger verursachen, damit sich jemand beschwert.

Ich habe das Video nicht gesehen, aber das könnte tatsächlich funktionieren. Ich habe diese Technik noch nie gesehen, aber es ist eine Art Pseudo-Am. Sie verwenden einen Differenzverstärker mit gleicher Verstärkung für beide Signale. Die beiden Potis werden verwendet, um geringfügige Anpassungen entweder an der Audio- oder der Trägerverstärkung vorzunehmen. Ich muss davon ausgehen, dass dies ein bisschen heikel ist, um es richtig zu machen.

Die Topologie des Differenzverstärkers ist im Wesentlichen:

Unterschied Verstärker

Wenn Sie einstellen R f R 1 = R g R 2 dann ist die Ausgabe

v Ö = R f R 1 ( v 2 v 1 )

Sie haben Recht, dass sich dies nicht multipliziert, aber Sie erhalten am Ende einen AC, der auf dem Träger reitet, der so aussieht (Blau ist der Pseudo-Am-Ausgang und Rot ist der Audioeingang):

bin Mod?

Wenn Sie das durch einen Diodendetektor führen, wird der Wechselstromanteil mit einer Vielzahl von Verzerrungen in Ihren Tiefpassfilter geleitet, abhängig von der Balance des übertragenen Signals und davon, wie stark sich die Diode einschaltet.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich habe nicht die richtige Zeit damit verbracht, mir das wirklich anzusehen. Meine schnelle Analyse deutet jedoch darauf hin, dass es funktionieren könnte . Aber es ist keine AM-Modulation und es kann aufgrund nicht idealer Bedingungen (was sogar dazu beitragen könnte, AM bei der Audiorate einzuführen) eine Menge Verzerrungen geben, wie Andy Aka erwähnt.


BEARBEITEN: Es ist möglicherweise nicht offensichtlich, wie dies bei einem AM-Radio funktionieren könnte. Der Träger spannt den Empfänger und die Diode vor. Da keine Hüllkurve gefunden wird, passt ein typischer Empfänger die AGC-Verstärkung an. Dieser kleine Sender gibt ein sehr stark verstärktes Audiosignal direkt in das offene Kabel aus (die 100pF-Koppelkappe ist für dieses Signal bedeutungslos, da das Kabel offen ist). Es wird definitiv etwas Leckage direkt zum AM-Empfänger geben, wenn er in der Nähe ist. Die meisten AM-Empfänger haben am Eingang nicht viel Filterung unter 500 kHz, und die Audiosektion, die eingeschaltet ist und hart läuft, muss nur einen Teil des gekoppelten Signals aufnehmen. Die Filterung ist in der ZF am stärksten, aber je nach Architektur können Sie sogar eine RX-Frequenz auswählen, bei der das Bild zwischen 1 kHz und 15 kHz (oder in der 2. oder 3. Filteroberwelle) liegt, und Hilfe von den ZF-Verstärkern erhalten.


Edit2: Sehen Sie, wenn das funktioniert, liegt das nur daran, dass AM-Empfänger sehr anfällig für Rauschen aus einer Vielzahl von Quellen sind, einschließlich direkter Einspeisung, was ich vorschlage. Der Träger hat eine Vorspannung auf dem AM-Empfänger, aber es gibt keine Modulation auf dem Träger selbst, so dass das einzige, was das Backend aufnimmt, Rauschen ist und seine Verstärkung aufdrehen wird. Dadurch kann das verstärkte Audio durchgeleitet werden (ich habe ein paar wahrscheinliche Pfade vorgeschlagen), was nicht zuverlässig funktioniert und wahrscheinlich nur für das Setup dieses Typen funktioniert, da sie sich in unmittelbarer Nähe befinden. Wenn Sie jemals ein 60-Hz-Brummen in Ihrem experimentellen AM-Radio im Labor oder vielleicht die Lichtmaschine Ihres Autos im AM-Radio brummen gehört haben, ist dies ein ähnlicher Effekt.

Es wäre interessant zu sehen, wie das Pseudo-Am-Signal in der realen Schaltung aussieht. Schaltet das Audio den Träger aufgrund der Bias-Bedingungen wirklich ab, wie Andy vorschlägt?
Nein, so funktioniert die AM-Demodulation nicht. Denken Sie daran, dass ein AM-Empfänger mit einem sehr schmalbandigen Filter beginnt. Das Modulationssignal in Ihrem ersten Diagramm wird einfach zum Träger hinzugefügt und von diesem Filter zurückgewiesen. Stellen Sie sich das im Frequenzraum vor. Ihre ganze Prämisse ist einfach falsch. Eine andere Möglichkeit, sich das vorzustellen, ist, dass der von Ihnen erwähnte "Diodendetektor" das Signal im ersten Plot niemals sehen wird.
@OlinLathrop Ich stimme Ihnen zu, es hängt jedoch davon ab, wie das TX / RX-System in der Demonstration eingerichtet ist, da das AC-Signal mit nur einem schwachen Bandpass (in der oben erstellten Grafik verwendet) ausreichend durchkommt, um erkannt zu werden. Ich verstehe, dass es gegen den Strich geht, aber ich schaue nur, wie es funktionieren könnte. Es ist außerhalb der Box.
Ich bin gerade auf den Link gegangen, um zu sehen, was dort ist, aber meine Handy-Datenverbindung ist zu schlecht, um überhaupt mit der Anzeige zu beginnen. Wenn er einen ähnlich beschissenen hausgemachten Detektor verwendet, wird er wahrscheinlich nicht viel über das gesamte Band filtern. Danke trotzdem für die Ablehnung.
Sie übersehen den Punkt, dass sich das 10-kHz-Audiosignal nicht von der Antenne ausbreitet. Aus HF-Sicht ist das im Wesentlichen Gleichstrom, und Gleichstrom geht bei Funkübertragungen verloren. Die einzige Möglichkeit, wie Ihr Schema funktionieren könnte, ist eine direkte Kabelverbindung, die die niedrigen Frequenzen übertragen kann, aber darüber wird hier nicht gesprochen. Beachten Sie, dass der Ausgang des zweiten Operationsverstärkers deutlich in eine 100-pF-Kappe und eine Antenne geht. 10 kHz schaffen es einfach zu keiner Empfangsantenne, auch wenn der Empfangstuner es nicht irgendwie herausfiltert. Denken Sie an Ihre Wellenform im Frequenzraum.
@OlinLathrop Das verstehe ich ganz gut. Ich denke nicht, dass Sie die Idee ausschließen sollten, dass es nicht funktioniert. Ich könnte einen einfachen AM-Empfänger bauen, der versehentlich Feed aufnimmt, vorausgesetzt, das TX-Signal ist stark (sogar in eine nicht resonante TX-Antenne) und die TX / RX sind direkt nebeneinander. Die Frage war, wie könnte das funktionieren, oder? Nicht, wie das funktionieren soll.
@OlinLathrop Ich habe eine etwas ausführlichere Erklärung für dich hinzugefügt.
Diese Antwort ist einfach falsch. Lineares Verhalten erzeugt kein Funksignal, und wie Olin betont, und Audiofrequenz wird man nicht durch Funksignale koppeln. Wenn die fragliche Schaltung funktioniert (und wahrscheinlich bis zu einem gewissen Grad darauf eingestellt werden kann), funktioniert sie, indem sie Nichtlinearitäten ausnutzt, um das Mischen durchzuführen. Im Wesentlichen hat jede angeblich lineare Schaltung diese, insbesondere an den Extremen, sodass es durchaus möglich ist, die Situation bis zu dem Punkt zu steuern, an dem die Nichtlinearität bemerkbar wird.
@ChrisStratton mein Vorschlag ist, wenn es funktioniert, ist es eine direkte Kopplung in den Empfänger (keine Modulation oder HF). Es ist sehr gut möglich und ich habe es bei AM-Empfängern gesehen. Ich glaube nicht, dass die Unterwähler diesen Aspekt verstehen.