En la última clase vimos la estructura del receptor que queríamos realizar, es la siguiente:
Durante el curso hemos dado muchas ideas para diseñar filtros paso banda. Así, hoy vamos a centrarnos en cómo construir el circuito multiplicador.
En primer lugar, hay que decir que no realizaremos un circuito multiplicador puro, es decir, un circuito capaz de multiplicar dos tensiones arbitrarias, nos centraremos en un caso particular: una de las dos tensiones debe ser sinusoidal. Así pues, si una de la dos tensiones es sinusoidal nuestro bloque produce un desplazamiento espectral de la siguiente manera:
Para construir nuestro bloque multiplicador vamos a reducir el problema de la siguiente manera: Supongamos que tenemos un sistema como el que se muestra a continuación:
La salida de este bloque conmuta entre las dos ramas de manera periódica. Por tanto V0 va alternando entre Vin y -Vin. Así pues, podemos modelar la salida como Vin multiplicada por una tensión cuadrada que bascula entre 1 y -1. La tensión cuadrada admite un desarrollo en serie de Fourier, entonces podemos ver la salida como la multiplicación de Vin por un conjunto de sinusoides cuya frecuencia son los armónicos de una tensión cuadrada simétrica.
Si a continuación de este bloque conectamos un filtro paso-banda podremos obtener Vin multiplicado por el armónico que nos haga falta. Para implementar el circuito podemos usar un amplificador operacional de la siguiente manera:
El transistor alterna entre el estado de corte y saturación de tal manera que se convierte en un circuito abierto cuando la tensión que le inyectamos es de 0 volts y un corto circuito para -Vx. El A.O. responderá de manera diferente según el comportamiento de FET. Si este es un circuito cerrado se comporta como un amplificador inversor proporcionando -Vin a la salida, si por el contrario el FET es un circuito abierto a la salida del A.O. tenemos Vin. A continuación colocamos un filtro de selección.
Podemos darle otras aplicaciones a este circuito como por ejemplo diseñar un modulador de doble banda lateral (DBL). El diseño es el siguiente:
A continuación hemos visto un bloque comercial que sirve para construir multiplicadores: el NE602 (multiplicador de Gilbert). El bloque tiene la siguiente estructura:
El circuito realiza la siguiente operación:
El interesante señalar que en la entrada VOL hay un transistor configurado en modo seguido de tensión por si queremos construir directamente junto con el circuito impreso el oscilador. A continuación se muestra una aplicación de es bloque.
Podemos realizar un receptor con es bloque multiplicador de la siguiente manera:
Usamos una antena receptor igual a la que usamos para el receptor AM. Inyectamos en la primera entrada la tensión que estamos capturando con ella. En la entrada VOL configuramos un oscilador a 27Mhz + 10Khz de tal manera que a la salida tendremos una tensión a 10 Khz y otra a 2*27Mhz + 10Khz. Así pues, si filtramos la componente de alta frecuencia tenemos la señal desplazada a 10Khz, y podríamos escuchar o un tono a esta frecuencia o nada debido a que el emisor transmite en ASK.
Después de esto hemos pasado al laboratorio y hemos visto el receptor funcionando. A un lado de aula teníamos el emisor a 27Mhz y en otra parte teníamos el receptor ya montado. El receptor ha sido construido siguiendo la idea expuesta al inicio de esta entrada, usando el diseño heterodino y finalizando con un LED. Cuando hemos puesto en marcha emisor y receptor hemos visto que los LEDs del emisor y receptor se iluminaban de manera síncrona. Es decir, habíamos sido capaces de crear un radioenlace entre dos puntos sin usar cables. La verdad muy impresionante.
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