MeoW

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Miagolazione d'ampiezza

Schema elettrico

Specifiche

  • prezzo: <= 50 euro
  • potenza: >= 50 W
  • alimentazione: 12 - 24 volt
  • senza assemblaggi SMD
  • livello seconda armonica: -40dB
  • stabilita' in frequenza: 50ppm

Modulatore

Il modulatore crea il segnale alla frequenza desiderata (portante) e lo modula con il segnale audio.

Pretrattamento audio

Il segnale audio passa per un filtro passivo passa-banda di primo ordine 300-5000 Hz (R1,C8,C10). Il segnale va ulteriormente filtrato e compresso a monte.

uC controllo

Il DDS viene controllato da un microcontrollore con il firmware Ondeggiatore. Due tasti controllano la frequenza, con 121 canali spaziati 9khz da 531 a 1620khz.

DDS

Un DDS e' un dispositivo composto da un accumulatore di fase e da un DAC. Attraverso un bus di controllo e' possibile impostare l'incremento di fase, ottendo quindi la frequenza voluta.

Sinusoid.gif

Si possono usare i DDS AD9834, AD9850, AD9851 e tutti quelli che permettono di impostare il fondo scala del DAC.

Sul mercato si trovano moduli gia assemblati con il AD9850:

Nessuno dei due espone entrambe le uscite sinusoidali direttamente, rendendo impossibile sfruttare l'uscita complementare con un trasformatore; questo permette di generare solo una moulazione asimmetrica.

Il DDS viene controllato da un microcontrollore PIC24F16KM202 con firmware Ondeggiatore, attraverso 3 piedini.

Un MOSFET 2n7000 (Q1) modula l'uscita del DDS al posto di Rset. L'offset di modulazione viene regolato con il trimmer RV3, mentre la profondita' e' determinata dall'ampiezza del segnale di ingresso.

Per il DDS AD9850 la relazione e': Iout = 32(1.248 V/Rset)

Buffer RF

L'uscita del DDS viene amplificata e adattata da una coppia di transistor bipolari 2N3904. Il primo transistor Q4, in configurazione a emettitore comune amplifica il segnale, mentre Q5, in configurazione a collettore comune lo adatta a una impedenza di uscita piu bassa.

Nello stadio in configurazione EC:

Nello stadio in configurazione CC:

  • Il guadagno in corrente e' pari a β+1, dove β e' pari al rapporto tra la corrente di collettore e quella di base.
  • La tensione in uscita e' Vout=Vin-Vbe dove il drop Vbe e' pari a 0,7 volt, quindi il guadagno in tensione e' 1.
  • L'impedenza di uscita e'Zout = [Vin-Vout] / (Iout) → [(I/β)Rsource]/I) → Rsource/β

β e' il coefficiente di amplificazione del transistor, ossia il rapporto tra la variazione di corrente di collettore e quella di base.

Amplificatore lineare

E' uno stadio push-pull MOSFET che lavora in classe AB, con una tensione di alimentazione dai 12 ai 24 volt.

Il MOSFET e' un transistor ad effetto campo nel quale il gate e' isolato dal canale drain-source da un sottile strato di ossido metallico.

FET-Ani.gif

Un amplificatore push-pull e' un circuito che usa due transistor che lavorano in modo complementare.

Animation pushpull fast.gif

La classe di funzionamento di un amplificatore indica la parte di segnale durante la quale il transistor e' in conduzione.

Amplifier class.gif

Un qualsiasi MOSFET/HEXFET per uso commutativo dei seguenti e' adatto allo scopo:

FET Id A Vds V Rds Ω Cin pF
IRF510 5,6 100 0,54 200
IRF520 9,7 100 0,2 330
IRF530 14 100 0,14 600
IRF540 33 100 0,04 890
IRF610 3,3 200 1,5 200
IRF620 7 200 1,2 460
IRF630 9 200 0,3 960
IRF640 18 200 0,15 1850
IRF710 2 400 3,6 200
IRF730 7 400 1 620
IRF740 10 400 0,55 1400
STP16NF06 16 60 0,08 315
IRFZ24 12 60 0,1 640
  • Id e' la corrente massima tra source e drain mentre il transistor e' in massima conduzione
  • Vds e' la massima tensione sopportabile tra drain e source
  • Rds e' la resistenza tra drain e source mentre il transistor e' in massima conduzione
  • Cin e' la capacita totale presentata dal gate

Valori di Cin troppo grandi determinano una eccessiva impedenza di ingresso dello stadio al salire della frequenza.

Trasformatore di ingresso

Il trasformatore di ingresso e' composto da 4/12 spire su nucleo BN-43-2402 (AL=1440).

L'impedenza di ingresso di un amplificatore push-pull a MOSFET e' data dal circuito di bias e dalla capacita di gate. la resistenza di un condensatore di capacita c a un segnale di frequenza f e' R=1/(2*pi*f*c)

Circuito di bias

Il circuito di bias (R7,C13,D1,L1,L2,RV1,RV2) si occupa di generare una tensione che, applicata ai gate dei transistor, determina il punto di lavoro e quindi la classe di amplificazione. La tensione va regolata con i trimmer RV1 e RV2 in modo da avere in ogni transistor una corrente di 50ma.

Le resistenze R3 e R4 creano un filtro passa basso che smorza le oscillazioni sui gate

Trasformatore di uscita

Il trasformatore di uscita trasferisce i due segnali in controfase prodotti da Q2 e Q3 all'uscita dell'amplificatore, adattandone l'impedenza. Zout = (Vcc^2)/(2*Pout)

Best toroids.png

La reattanza induttiva dell'avvolgimento piu piccolo deve essere almeno 4 volte piu grande dell'impedenza di uscita alla frequenza piu bassa.

Ad esempio alla frequenza di 1 MHz 200Ω/(2⋅π⋅1000000Hz)=0,000031830989H:

  • T106-52 (AL=95) -> 1000⋅sqrt(32μH/(95⋅1000)) -> 18,3 spire
  • FT50-43 (AL=440) -> 8.5 spire
  • BN-43-202 (AL=2200) -> 1000⋅sqrt(32μH/(2200⋅1000)) -> 3,8 spire
  • BN-43-302 (AL=1280) -> 1000⋅sqrt(32μH/(2200⋅1000)) -> 5 spire
  • 2 MHz su nucleo FT50-43 (AL=440) -> 6 spire
  • 1,5 MHz su nucleo R16.0×9.60×6.30 N87 -> 4 spire
  • 1,5 MHz su nucleo R22.1×13.7×12.5 N87 (AL=2630) -> 3 spire

L'impedenza di uscita di un amplificatore push pull e' Zout = (Vcc^2)/(2*Pout). Ad esempio, con una alimentazione di 24 volt e una potenza di 25 watt si ottiene: (24v^2)/(2*24w)=12Ω

Il rapporto di impedenza di un trasformatore e' pari quadrato del rapporto delle spire Z1/Z2 = sqrt(N1/N2)

Empiricamente, l'impedenza di uscita di un circuito puo essere misurata osservando la variazione della tensione prodotta al variare del carico

  • tra un circuito aperto e un carico conosciuto Rl: Ro = Rl((Vo/Vl) - 1)
  • tra due carichi conosciuti R1 e R2: Ro = (R1-(R1*(V1/V2)))/((V1/V2)-(R1/R2))
  • in particolare, quando viene applicato un carico di impedenza pari a quella di uscita, la tensione prodotta si dimezza

i materiali adatti per il nucleo sono:

  • #31 - µ 1500 adatto a partire da 0,5MHz, permeabilita' alta e scarsa tenuta in potenza
  • #43 - µ 800 ok tra 3 e 50 MHz, facilmente reperibile come materiale radiantistico
  • #52 - u 250 facilmente reperibile all'interno degli alimentatori switching, ha permeabilita' bassa. Il piu reperibile, blu e verde, e' il T106-52 (Al=95)
  • #77 - µ 2000 ok tra 0,5 e 15 MHz
  • #78 - µ 2300
  • N67, N87 - µ 2100 - piu' o meno equivalenti al #77

ref:

RF LPF

Il filtro di uscita e' un modulo Sdaz.

Antenna

Per onde lunghe e medie la scarsa altezza dal suolo rispetto a λ rende inefficiente l'uso di antenne a polarizzazione orizzontale. Vista l'impossibilita' di installare antenne verticali risonanti cosi alte, si corregge l'impedenza con l'uso contemporaneo di caricamento induttivo alla base e caricamento capacitivo all'estremita'.

T antenna.svg.png

I parametri di una T-antenna sono:

  • Lunghezza della verticale
  • Lunghezza del cappello orizzontale
  • numero di conduttori del cappello

Variometro

Il variometro e' una induttanza variabile, composta da due induttanze che si possono muovere una rispetto all'altra. Variometer-cross-section.gif Deve avere un range di 50 - 100 uH

riferimenti:

Materiali

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