1 Introduccion 1.1 Objetivos 1.1.1 Objetivo general 1.1.2 Objetivo especifico 1.2 Marco teorico

1.2.1 Receptor sintonizado de radiofrecuencia 1.2.2 Receptor superheterodino 1.2.2.1 Sección de RF 1.2.2.2 Sección de mezclador/convertidor 1.2.2.3 Sección de detector 1.2.2.4 Sección de audio 1.2.2.5 Operación del receptor 1.2.2 Conversión de frecuencias 1.2.3 Rastreo del oscilador local 1.2.4 Frecuencia imagen 2. Diagrama de bloques 2.1 Recepción de AM 2.2 Receptor Superheterodino 3. Circuito 3.1 Concepto de Inductancia 3.2 Calculo de la inductancia 3.3 Resonancia Paralelo 3.4 Análisis de la resonancia paralelo

3.5 Curva de resonancia de circuitos paralelos 3.6 Transistores de efecto de campo 3.7 Características 3.8 La bobina3.9 Amplificador Emisor Común 3.10 Impedancia de entrada 3.11 Detección de ondas moduladoras en amplitud 3.12 Detectores a diodo poro ondas moduladas en amplitud 3.13 Detectores a cristal 3.14 Circuito eléctrico 3.15 Listado de Componentes 3.16 Principio de Funcionamiento 3.17 Armado del circuito 3.18 Problemas 4. Biografía

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RECEPTORES DE AM

1 Introduccion

La recepcion de AM es el proceso inverso de la transmision de AM.Un receptor de AM convencional simplemente convierte una onda de amplitud modulada nuevamente a la fuente original de informacion es decir, demodula la onda AM. Cuando se demodula una onda AM, la portadora y la porcion de la envolvente que lleva la informacion(bandas laterales)se trasladan del espectro de radiofrecuencia a la fuente original de informacion.

1.1 Objetivos

1.1.1 Objetivo general

Estudiar en detalle el funcionamiento de los receptores en amplitud modulada.

1.1.2 Objetivo especifico

Entender para que sirve un receptor en AM.

1.2 Marco teorico

Hay dos tipos básicos de receptores de radio: coherentes y no coherentes.Con un receptor coherente o sincrónico, las frecuencias generadas en el receptor y utilizadas para la demodulación se sincronizan para oscilar a frecuencias generadas en el transmisor (el receptor debe tener algún medio de recuperar la portadora recibida y de sincronizarse con ella).Con receptores no coherentes o asíncronos, o no se generan frecuencias en el receptor o las frecuencias utilizadas para la demodulación son completamente independientes de la frecuencia de la portadora del transmisor. La detección no coherente frecuentemente se llama detección de envolvente, porque la información se recupera a partir de la forma de onda recibida detectando la forma de la envolvente modulada.

1.2.1 Receptor sintonizado de radiofrecuencia

El receptor sintonizado a radiofrecuencia (TRF) fue uno de los primeros tipos de receptores de AM y se utilizó extensamente hasta mediados de los años cuarenta. El TRF reemplazó a los receptores anteriores de tipo superregenerativo y de cristal, y lo más probable es que todavía sea el diseño más sencillo disponible. Un TRF es esencialmente un receptor, de tres etapas, que incluye una etapa de RF, una etapa de detector y una etapa de audio. Por lo general, se requieren de dos o tres

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amplificadores de RF para filtrar y desarrollar suficiente amplitud de las señales, para manejar la etapa de detector. El detector convierte directamente las señales de RF a banda base y la etapa de audio amplifica las señales de información a un nivel donde se puedan utilizar.Los receptores TRF son ventajosos para los receptores diseñados para la operación de un solo canal por su sencillez y alta sensitividad. (Un receptor de un solo canal tiene una frecuencia de operación fija y, por lo tanto, puede recibir solamente una banda específica de frecuencias que son únicas, para las transmisiones de una sola estación.)Sintonizar un TRF introduce cuatro desventajas que limitan su utilidad sólo a aplicaciones para una sola estación. La desventaja principal de un TRF es que su selectividad (ancho de banda) varía cuando se sintoniza sobre un rango amplio de frecuencias de entrada. El ancho de banda del filtro de entrada de RF varía con la frecuencia central del circuito sintonizado. Esto causa un fenómeno llamado efecto piel (skin) En radio frecuencias, el flujo de corriente se limita al área más lejana del conductor y entre más alta sea la frecuencia, menor es el área. Por lo tanto, en radiofrecuencias, la resistencia del conductor aumenta con la frecuencia. En consecuencia, el Q del circuito tanque (XL/R) permanece relativamente constante sobre un amplio rango de frecuencias y por lo tanto, el ancho de banda (f/Q) aumenta con la frecuencia. Como resultado, la selectividad del filtro de entrada, cambia sobre cualquier rango apreciable de frecuencias entrada. Si el ancho de banda del filtro de entrada se establece en el valor deseado, para señales de RF de banda baja, será excesivo para las señales de banda alta y posiblemente cause interferencia al canal adyacente.La segunda desventaja de los receptores TRF es la inestabilidad debido al gran número de amplificadores de RF que se sintonizan a la misma frecuencia central. Cuando se utilizan amplificadores de múltiples etapas de alta ganancia, la posibilidad de que una señal de realimentación haga que la etapa de RF empiece a oscilar es bastante alta. Este problema se puede reducir, en parte, sintonizando cada amplificador de RF a una frecuencia diferente, ya sea ligeramente arriba o ligeramente abajo de la frecuencia central. Esta técnica se llama sintonización en cascada. Los amplificadores de RF con sintonización en cascada tienen una ganancia menor que los amplificadores sintonizados en la frecuencia central.La tercera desventaja de los receptores TRF es que su ganancia no es uniforme en un rango muy amplio de frecuencias. Esto se debe a las relaciones L/C no uniformes de los circuitos tanque acoplados con transformador en los amplificadores de RF (o sea, que la relación de la inductancia a la capacidad, en un amplificador sintonizado, no es la misma que la de los otros amplificadores sintonizados)La cuarta desventaja del TRF es que requiere de sintonización multietapas. Para cambiar las estaciones, cada filtro de RF debe sintonizarse simultáneamente a la nueva banda de frecuencia, de preferencia con un solo ajuste. Esto requiere de exactamente las mismas características para cada circuito sintonizado que, por supuesto, es imposible de lograr. Como se podrá imaginar, este problema es aún más severo, cuando se utiliza la sintonización en cascada.Con el desarrollo del receptor superheterodino los receptores TRF rara vez se utilizan, excepto para propósitos especiales de receptores de una sola estación y, por lo tanto, no justifican una mayor discusión.

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Ejemplo

Para un receptor de banda de radiodifusión comercial de AM (535 a 1605 kHz) con un factor Q del filtro de entrada de 54, determine el ancho de banda en el punto alto y bajo del espectro de RF.

El ancho de banda en el punto de baja frecuencia del espectro de AM está centrado alrededor de una frecuencia de portadora de 540 kHz y es

El ancho de banda en el punto en el punto de alta frecuencia del espectro de AM se centra alrededor de una frecuencia de portadora de 1600 kHz y es

El ancho de banda -3dB en el punto de baja frecuencia del espectro de AM es, exactamente, 10 kHz, que es el valor deseado. Sin embargo, el ancho de banda en el punto de alta frecuencia es casi de 30 kHz, tres veces el rango deseado. En consecuencia, cuando se sintonizan las estaciones en el punto alto del espectro, se recibirían simultáneamente tres estaciones.Para lograr un ancho de banda de 10 kHz, en el punto de alta frecuencia del espectro, se requiere un Q de 160 (1600 kHz/10 kHz) Con una Q de 160. El ancho de banda en el punto de baja frecuencia es

que es obviamente demasiado selectivo (angosto) porque bloquearía aproximadamente dos tercios del ancho de banda de la información.

1.2.2 Receptor superheterodino

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En 1918 Edwin H. Armstrong (1890-1954) inventó el receptor heterodino o superhet y aún tiene amplio uso, en muchas variantes.La selectividad no uniforme del TRF condujo al desarrollo del receptor superheterodino cerca del final de la Primera Guerra Mundial. Aunque la calidad del receptor superheterodino ha mejorado enormemente, desde su diseño original, su configuración básica no ha cambiado mucho y aún se utiliza actualmente, para una gran variedad de servicios de radio comunicaciones. El receptor superheterodino continua utilizándose, debido a que sus características de ganancia, selectividad y sensitividad son superiores a las otras configuraciones de receptores.Heterodino significa mezclar dos frecuencias juntas en un dispositivo no lineal o trasladar una frecuencia a otra utilizando mezclas no lineales. Un diagrama en bloques de un receptor superheterodino no coherente se muestra en la figura. Esencialmente, hay cinco secciones para un receptor superheterodino: la sección de RF, la sección de mezclador/convertidor, la sección de IF, la sección de detector de audio y la sección de amplificador de audio.

1.2.2.1 Sección de RF

La sección de RF generalmente consiste de un preselector y una etapa de amplificador. Pueden ser circuitos separados o un solo circuito combinado. El preselector es un filtro pasa-bandas de sintonización amplia con una frecuencia central ajustable, que se sintoniza a la frecuencia portadora deseada.El propósito principal del preselector es proporcionar suficiente limitación inicial de bandas para evitar que una frecuencia específica de radio indeseada, llamada frecuencia imagen, entre al receptor.El preselector también reduce el ancho de banda de ruido del receptor y proporciona la etapa inicial, para reducir el ancho de banda general del receptor al ancho de banda mínimo requerido para pasar las señales de información. El amplificador de RF determina la sensitividad (o sensibilidad) del receptor (o sea, coloca el umbral de la señal).

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Además, debido a que el amplificador de RF es el primer dispositivo activo que encuentra la señal recibida, es el primer contribuyente de ruido y, por lo tanto, un factor predominante para determinar la figura de ruido para el receptor. Un receptor puede tener uno o más amplificadores de RF o puede no tener ninguno, dependiendo de la sensitividad deseada. Incluir amplificadores de RF tiene varias ventajas en un receptor y son las siguientes:1. Mayor ganancia, por lo tanto mejor sensitividad2. Mejor rechazo a la frecuencia imagen3. Mejor relación de señal a ruido4. Mejor selectividad

1.2.2.2 Sección de mezclador/convertidor

La sección de mezclador/convertidor incluye una etapa de oscilador de radiofrecuencia (llamada comúnmente oscilador local) y una etapa de mezclador/ convertidor (llamada comúnmente el primer detector) El oscilador local puede ser cualquiera de los circuitos osciladores discutidos en el capítulo correspondiente, dependiendo de la estabilidad y la exactitud deseadas. La etapa del mezclador es un dispositivo no lineal y su propósito es convertir radiofrecuencias a frecuencias intermedias (traslación de frecuencias de RF a IF) El heterodinaje se lleva a cabo en la etapa del mezclador y las radiofrecuencias se convierten a frecuencias intermedias. Aunque las frecuencias de la portadora y banda lateral se trasladan de RF a IF, la forma de la envolvente permanece igual y, por lo tanto, la información original contenida en la envolvente permanece sin cambios. Es importante observar que, aunque la portadora y las frecuencias laterales superiores e inferiores cambian de frecuencia, el proceso de heterodinaje no cambia el ancho de banda. La

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frecuencia intermedia, más común, utilizada en los receptores de la banda de radiodifusión de AM es de 455 Khz.

1.2.2.3 Sección de IF

La sección de IF consiste de una serie de amplificadores de IF y filtros pasabandas y frecuentemente se llama banda de IF. La mayor parte de la ganancia y selectividad del receptor se logra en la sección de IF. La frecuencia central y el ancho de banda de IF son constantes, para todas las estaciones, y se seleccionan para que su frecuencia sea menor que cualquiera de las señales de RF que se van a recibir. La IF siempre es inferior en frecuencia a la RF, puesto que es más fácil y menos costoso construir amplificadores estables de alta ganancia para las señales de baja frecuencia. Además, los amplificadores de IF, de baja frecuencia, tienen menor probabilidad de oscilar que su contraparte de RF. Por lo tanto, no es poco común ver un receptor con cinco o seis amplificadores de IF y un solo amplificador de RF, o posiblemente sin amplificación de RF.

1.2.2.3 Sección de detector

El propósito de la sección de detector es convertir nuevamente las señales de IF a la información de fuente original. El detector se llama generalmente detector de audio o el segundo detector en un receptor de banda de radiodifusión debido a que las señales de información son audiofrecuencias.El detector puede ser tan simple como un solo diodo o tan complejo como un circuito de fase cerrada o un demodulador balanceado.

1.2.2.4 Sección de audio

La sección de audio abarca varios amplificadores de audio en cascada, y una o más altoparlantes. El número de amplificadores que se utilizan depende de la potencia deseada para la señal de audio.

1.2.2.5 Operación del receptor

Durante el proceso de demodulación en un receptor superheterodino, las señales recibidas experimentan dos o más traslaciones de frecuencia: primero, la RF se convierte a IF; luego, la IF se convierte a la información fuente (banda base) Los términos de RF y de IF son dependientes del sistema, y frecuentemente son engañosos, porque no necesariamente indican un rango específico de frecuencias.Por ejemplo, la RF para la banda comercial de radiodifusión de AM tiene frecuencias entre 535 y 1605 kHz, y las señales de IF son frecuencias entre 450 y 460 Khz. En los receptores comerciales de banda de radiodifusión de FM, se utilizan frecuencias intermedias hasta de 10.7 Mhz, que son considerablemente más altas que las señales de RF de banda de radiodifusión en AM. Las frecuencias intermedias simplemente se refieren a las frecuencias que se utilizan dentro de un transmisor o receptor, que caen en algún punto intermedio de las radiofrecuencias y las frecuencias de la información de fuente original.

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1.2.2 Conversión de frecuencias

La conversión de frecuencias en la etapa de mezclador/ convertidor es idéntica a la conversión de frecuencias en la etapa del modulador de un transmisor excepto que en el receptor las frecuencias se convierten a frecuencia menor en lugar de frecuencia mayor. En el mezclador/convertidor, las señales de RF se combinan con la frecuencia del oscilador local en un dispositivo no lineal.La salida del mezclador contiene un número infinito de frecuencias armónicas y de productos cruzados, que incluyen las frecuencias de suma y de diferencia, entre las frecuencias de la portadora de RF deseada ydel oscilador local. Los filtros de IF se sintonizan con las frecuencias de diferencia. El oscilador local está diseñado de tal forma que su frecuencia de oscilación siempre está por encima o por debajo de la portadora de RF deseada, por una cantidad igual a la frecuencia central de IF. Por lo tanto, la diferencia entre RF y la frecuencia del oscilador local es siempre igual a IF. El ajuste para la frecuencia central del preselector y el ajuste para la frecuencia del oscilador local están sintonizados en banda. La sintonización en banda significa que los dos ajustes están mecánicamente unidos, para que un solo ajuste cambie la frecuencia central del preselector y, al mismo tiempo, cambie la frecuencia del oscilador local. Cuando la frecuencia del oscilador local se sintoniza por encima de RF, se llama inyección lateral superior o inyección de oscilación superior.Cuando el oscilador local se sintoniza por debajo de RF, se llama inyección lateral inferior o inyección de oscilación inferior. En los receptores de banda de radiodifusión de AM, siempre se utiliza la inyección lateral superior (la razón de esto se explica posteriormente en este capítulo) Matemáticamente, la frecuencia del oscilador local es:Para la inyección lateral superior: flo = f rf + fif (4-6a)Para la inyección lateral inferior: flo = f rf -fif (4-6b)en donde flo = frecuencia del oscilador local (hertz)frf = radiofrecuencia (hertz)fif =frecuencia intermedia (hertz)

Ejemplo

Para un receptor de AM superheterodino que utiliza inyección lateral superior y tiene una frecuencia del oscilador local de 1355 kHz, determine la portadora de IF, frecuencia lateral superior, y frecuencia lateral inferior, para una onda de RF, que incluya una portadora y frecuencias laterales superiores e inferiores de 900, 905 y 895 kHz, respectivamente.

Debido a que se utiliza inyección lateral superior, las frecuencias intermedias son la diferencia entre las frecuencias de radio y la frecuencia del oscilador local. Arreglando la ecuación, da

Las frecuencias intermedias superiores e inferiores son

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Observe que las frecuencias laterales (en el proceso de resta) experimentan una inversión de banda lateral durante el proceso de heterodinaje (o sea, la frecuencia de RF lateral superior se traslada a una frecuencia de IF lateral inferior, y la frecuencia de RF lateral inferior se traslada a una frecuencia de IF lateral superior) Esto se llama comúnmente inversión de banda lateral. La inversión de banda lateral no es perjudicial para la AM convencional de doble banda lateral, puesto que, ambas bandas laterales contienen exactamente la misma información.

1.2.3 Rastreo del oscilador local

El rastreo es la habilidad del oscilador local, dentro de un receptor, para oscilar por encima o por debajo de la portadora de radiofrecuencias seleccionada por una cantidad que es igual a la frecuencia intermedia en toda la banda de radiofrecuencias. Con la inyección lateral superior, el oscilador local debe rastrear por encima de la portadora de RF, que está entrando por una frecuencia fija igual a frf + fif y con la inyección lateral inferior, el oscilador local debe rastrear por debajo de la portadora por una frecuencia fija igual a frf – fif.Para sintonizar diferentes frecuencias, debemos utilizar capacitores variables .Los capacitores en banda (tándem) de las radios antiguas son relativamente grandes, costosos e inexactos, y son algo difíciles de compensar. En consecuencia, se reemplazan con circuitos electrónicamente sintonizados de estado sólido. Los circuitos sintonizados electrónicamente son más pequeños, menos costosos y más exactos, relativamente inmunes a los cambios ambientales, se compensan más fácilmente y se adaptan más fácilmente que sus contrapartes mecánicas, al control remoto digital y sintonización por medio de botones. Así como con los módulos para osciladores de cristal, explicados en el capítulo de osciladores, los circuitos sintonizados electrónicamente utilizan diodos de capacidad variable, de estado sólido (diodos de varactor/varicaps) La figura 4.8 muestra un diagrama esquemático para un preselector y un oscilador local sintonizados electrónicamente. El voltaje con polarización inversa de -1 a -10V procede de un control de sintonización simple. Al cambiar la posición del brazo selector de un resistor variable de precisión, la polarización inversa de c.c. para los dos diodos de sintonización (Vc1 y Vc2) se cambia.

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La capacidad del diodo y, en consecuencia, la frecuencia de resonancia del circuito sintonizado varía con la polarización inversa. La compensación de tres puntos con sintonización electrónica se lleva a cabo de la misma forma que para la sintonización mecánica.En un receptor superheterodino, la mayor parte de la selectividad del receptor se realiza en la etapa de IF. Para una reducción máxima del ruido, el ancho de banda de los filtros de IF es igual al ancho de banda mínimo necesario para pasar la señal de información, que con la transmisión de doble banda lateral es igual a dos veces la frecuencia más alta para la señal de modulación. Para una frecuencia máxima de 5 Khz. para la señal de modulación, el ancho de banda de IF mínimo, con rastreo perfecto, es de 10 Khz. Para una frecuencia central de IF de 455 kHz, es necesario un pasa-bandas de 450 a 460 Khz. Sin embargo, en la realidad, algunas portadoras de RF se rastrean hasta ±3 Khz., por encima o por debajo de los 455 Khz. Por lo tanto, el ancho de banda de RF tiene que extenderse para permitir que las señales de IF, procedentes de las estaciones fuera de rastreo, pasen a través de los filtros de IF.

1.2.4 Frecuencia imagen

La frecuencia imagen es cualquier otra frecuencia que no sea la portadora de la frecuencia de radio seleccionada que, si se le permite entrar a un receptor y mezclarse con el oscilador local, producirá una frecuencia de producto cruzado que es igual a la frecuencia intermedia.Una frecuencia imagen es equivalente a una segunda frecuencia de radio que producirá una IF que interferirá con la IF de la frecuencia de radio deseada. Una vez que una frecuencia imagen se ha mezclado en forma descendente hasta llegar a la IF, no puede sacarse por filtración o supresión. Si la portadora de RF seleccionada y su frecuencia imagen entran a un receptor, al mismo tiempo, ambas se mezclan con la frecuencia del oscilador local y producen diferentes frecuencias que son iguales a la IF. En consecuencia, dos estaciones diferentes reciben y se demodulan simultáneamente,

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produciendo dos conjuntos de frecuencias de información. Para que una radiofrecuencia produzca un producto cruzado igual a la IF, tiene que quitarse de la frecuencia del oscilador local por un valor igual a la IF. Con inyección lateral superior, la RF seleccionada está por debajo del oscilador local por una cantidad igual a la IF. Por lo tanto, la frecuencia imagen es la radio frecuencia que se localiza en la frecuencia de IF por encima del oscilador local.Matemáticamente, para la inyección lateral superior, la frecuencia imagen (fim) es

ya que la RF deseada es igual a la frecuencia del oscilador local menos la IF

La figura muestra el espectro de frecuencias relativo para las frecuencias de RF, IF, oscilador local, de imagen para un receptor superheterodino, utilizando inyección lateral superior. Aquí podemos ver que entre más alta sea la IF, más lejos se encuentra dentro del espectro de frecuencias la frecuencia imagen de RF deseada. Por lo tanto, para un mejor rechazo de la frecuencia imagen, se prefiere una frecuencia intermedia alta. Sin embargo, entre más alta sea la IF, es más difícil construir amplificadores estables de alta ganancia.Por consiguiente, hay un intercambio entre el rechazo de la frecuencia imagen, la ganancia de IF y la estabilidad al seleccionar la IF para un receptor de radio.

La relación de rechazo de la frecuencia imagen (IFRR) es una medición numérica de la habilidad de un preselector para rechazar la frecuencia imagen. Para un preselector de sintonización simple, la relación de su ganancia en la RF deseada con la ganancia en la frecuencia imagen es el IFRR. Matemáticamente, IFRR es

donde

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2. Diagrama de bloques

2.1 Recepción de AM

2.2 Receptor Superheterodino

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3. Circuito

3.1 Concepto de InductanciaEl campo magnético creado por una bobina depende linealmente de la corriente aplicada. Cuando se incrementa esta corriente, el flujo aumenta y viceversa, Como resultado, se genera entre los terminales de la bobina un voltaje que se opone a la variación del flujo. La capacidad de una bobina, para oponerse a ese cambio, se denomina auto inductancia y es una característica intrínseca del dispositivo.

La inductancia se representa por el símbolo L y su unidad es Henry o Henrio.

3.2 Calculo de la inductanciaLa inductancia de una bobina depende principalmente de sus características geométricas, él numero de vueltas o espiras de alambre que constituyen el devanado y del material del núcleo sobre el cual se realiza el arrollamiento de la misma. Teóricamente, la inductancia de una bobina helicoidal larga, de sección transversal arbitraria y de espiras muy juntas, se puede evaluar a partir de la formula

L = mN A/S

Siendo A el área de la sección transversal, S la longitud axial de la hélice, N el número de espiras del alambre y m un parámetro propio del material situado en el interior de la hélice llamado permeabilidad. Para el aire, m =m = 4p*10 H/m. Para cualquier otro material m=m m , siendo m la permeabilidad relativa del mismo.

Los materiales ferromagnéticos de los núcleos de las bobinas tienen siempre valores de m muy superiores a 1. La tabla relaciona uno de los ejemplos típicos.

3.3 Resonancia ParaleloUn circuito paralelo constituido por una rama capacitiva en paralelo con una rama inductiva ofrece una impedancia.

A frecuencias muy bajas, la rama inductiva entrega una corriente en atraso mientras que la corriente en la rama capacitiva, adelanta con respecto a la de la tensión y es pequeña lo que resulta en una corriente total atrasada y de gran magnitud y una impedancia de circuito baja e inductiva.

A frecuencias altas, la inductancia tiene una impedancia elevada en comparación con la capacitiva, resultando una corriente total intensa y en adelanto y una impedancia de circuito baja y en adelanto. Entre estos dos extremos, existe una frecuencia para la cual la corriente de atraso que circula la rama inductiva y la corriente en adelanto que circula por la rama capacitiva son iguales, pero como están desfasadas 180º se neutralizan, dejando únicamente una corriente resultante pequeña y en fase que circula por la línea de alimentación.

La impedancia del circuito paralelo resulta muy elevada.

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El aumento de la resistencia de un circuito achica y ensancha la cresta de la curva de impedancia sin alterar apreciablemente los lados, los cuales son relativamente independientes los cuales son relativamente independientes de la resistencia del circuito.

La frecuencia de resonancia de un circuito paralelo puede ser considerada como la misma frecuencia para la cual el mismo circuito está en resonancia serie, es decir:

Fo = 1 / 2pÖ LC

en la que L y C son la inductancia y la capacidad del circuito respectivamente. Cuando el Q del circuito es apreciablemente grande, las frecuencias correspondientes al máximo de impedancia del circuito y a un factor de potencia unidad coinciden, para todos los usos prácticos, con la frecuencia de resonancia definida en esta forma.

Sin embargo, cuando el Q del circuito es bajo, no cumple esto, según se verá continuación.

3.4 Análisis de la resonancia paraleloE = Tensión aplicada al circuito

Zc = Rc – ( j / wC ) = Impedancia de la rama capacitiva

Zl = Rl + jwL = Impedancia de la rama inductiva

Zs = Zc + Zl = Impedancia serie del circuito

Z = Impedancia paralelo del circuito

Rs = Rc + Rl = Resistencia serie total del circuito

w. = 2p veces la frecuencia

Wo = 2p veces la frecuencia de resonancia

Q = - wL / Rs = Q del circuito

Qo = Valor del Q a resonancia

Las relaciones fundamentales de un circuito resonante paralelo se desarrollan en libros de introducción a la teoría de los circuitos de corriente alterna, t son,

Impedancia paralelo = Z = Zc Zl = Zc Zl

Zc + Zl Zs

Corriente de línea =E / Z

Corriente en al rama inductiva = E / Zl = E / ( Rl + jwL)

Corriente de la rama capacitiva = E / Zc = E

Rc – ( j / wC )

Cuando el Q del circuito es razonablemente elevado, como sucede en general, la expresión exacta de la ecuación puede ser simplemente simplificada despreciando las

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componentes resistivas de las impedancias Zl y Zc en el numerador. Cuando se realiza esto

Impedancia paralelo = Z = ( Wo L )² / Zs

A resonancia Zs = Rs, con lo que resulta

Impedancia paralelo a resonancia = ( WoL )² / Rs

Se observara de la ecuación que la impedancia de un circuito paralelo a resonancia es una resistencia Q veces mayor que la impedancia de una de las ramas. En consecuencia puede decirse que la disposición en derivación de una rama inductiva y una capacitiva provoca un aumento de la impedancia que es Q veces mayor que al que se obtendría en cualquiera de las ramas correspondientes. Se ve así que puede desarrollarse una impedancia muy alta con la resonancia paralela y esta es una de las propiedades más importantes de la resonancia paralela.

3.5 Curva de resonancia de circuitos paralelosAl examinar la ecuación se ve que, las condiciones en que se emplean estas formas aproximadas de la impedancia, la impedancia paralelo es igual a una constante dividida por la resonancia serie del circuito. Resto significa que la curva de resonancia de la impedancia paralela de un circuito tiene exactamente la misma forma que la curva de la intensidad de la corriente serie del mismo circuito, mientras que la ecuación expresa que la corriente de un circuito serie es una constante dividida por la impedancia serie. En consecuencia la curva de resonancia y las reglas prácticas que se utilizaron para la estimación de agudeza de resonancia de un circuito serie, también se cumplen para el caso de la resonancia en paralelo. La única diferencia es que los signos de la fase en este caso están invertidos, resultando en adelanto para frecuencias mayores que la de resonancia y en atraso para frecuencias menores a la de resonancia.

El proceso correcto para calcular la impedancia de un circuito paralelo es el siguiente: El primer paso consiste en determinar la frecuencia de resonancia y la impedancia de resonancia, utilizando las ecuaciones correspondientes. Esto da una idea de resonancia y es suficiente para muchos fines.

El verdadero comportamiento depende no solo del Q del circuito sino también de la distribución de la resistencia entre la rama inductiva y la rama capacitiva como se muestra en el gráfico.

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3.6 Transistores de efecto de campoLos transistores de efecto campo representan una categoría importante y especializada de dispositivos electrónicos. Estos dispositivos combinan muchas de las ventajas de las válvulas de vació, como el pequeño tamaño, bajo consumo de potencia, rigidez mecánica y otras ventajas de los componentes de estado sólido. Por ejemplo, estos transistores pueden dar características de transferencia cuadráticas especialmente adecuadas para amplificación de señales múltiples en amplificadores de RF con muy bajo nivel de distorsión por ínter modulación.

3.7 Características-La resistencia de entrada al FET es mucho mas elevada que la de un transistor bipolar, ya que la única corriente que circula por la puerta es inversa de fuga y del orden de nanoamperios. Dicha resistencia suele ser de algunas decenas a centenares de megaohmios.

-La ganancia de tensión de un FET es mucho menor que la de un transistor bipolar, ya que las

variaciones de Vgs, para conseguir la máxima variación de Id y, por lo tanto, de Vds han de ser del orden de algunos vatios.

-Al igual que los transistores bipolares, se pueden distinguir tres regiones de trabajo:

-Saturación, que es la determinada por los valores de Vds comprendidos entre el origen y el correspondiente al codo de la característica.

Activa, que comprende la porción horizontal de la característica Corte, determinada por los valores de Vgs £ V(p)gs

-Un parámetro importante del FET es la llamada transconductancia y se define como:

g.m = DId / DVgs sí Vds constante

3.8 La bobinaLas bobinas también llamadas inductancias o inductores, son componentes pasivos que almacenan energía eléctrica en forma de campo magnético y responden linealmente a los cambios de corriente. Por lo tanto, en presencia de una corriente continua constante se comportan como cortocircuitos.

En su forma más simple, una bobina esta constituida por un alambre de cierta longitud enrollado en forma de hélice sobre un núcleo. Algunas veces incluyen también un carrete aislante intermedio llamado formalleta que aloja el arrollamiento y lo separa eléctricamente del núcleo.

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La operación de las bobinas se basa en un principio de la teoría electromagnética, según el cual, cuando circula una corriente a través de un alambre, este produce a su alrededor un campo magnético.

Observe que las líneas de fuerza que representan el campo magnético son perpendiculares a la dirección del flujo de la corriente. Si doblamos en algún punto el alambre para formar un bucle o espira, el campo magnético en esa parte del alambre se concentra dentro de la espira puesto que todas las líneas de fuerza apuntan en la misma dirección y convergen hacia el centro.

Por lo tanto, si continuamos agregando espiras, formando una bobina propiamente dicha, los campos magnéticos creados por cada una se reforzaran mutuamente, configurando así un campo de mayor intensidad en el interior del sistema, El conjunto se comporta entonces como un electroimán.

El campo magnético creado por una bobina de núcleo de aire como la anterior puede ser intensificado aumentando la corriente aplicada o llenando el espacio vacío dentro de la misma con un núcleo de material magnético, que concentre mejor las líneas de fuerza. Otra es construyendo la bobina en múltiples capas, es decir realizando un nuevo devanado encima del primer arrollamiento, uno encima del segundo, y así sucesivamente.

3.9 Amplificador Emisor ComúnEntendemos por amplificación el hecho mediante el cual una variación ocurrida a la entrada de un circuito, aparece ampliada a la salida.

Aplicando este concepto al transistor, si provocamos una variación de la polarización de base, obtendremos una variación mucho mayor de la corriente de colector y, por tanto, de la tensión colector – emisor.

Generalmente, empleando el transistor como amplificador, las variaciones de la polarización de base vienen provocadas por la aplicación de una pequeña señal de C.A. a

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la entrada, que se desea aparezca a la salida aumentada de valor, siendo un fiel reflejo de la entrada. Llegado este punto es necesario definir nuevos conceptos:

-Entrada: Malla a la cual se aplica una señal proveniente de una fuente para ser amplificada. -Salida: Circuito del cual se obtiene una señal amplificada.

-Distorsión: Deformación en la señal de salida que entrega el generador de señal para amplificar.

-Tensión de Entrada: Voltaje que entrega el generador de señal para amplificar.

-Corriente de Entrada: Corriente que absorbe el amplificador del generador.

-Impedancia de Entrada: Resistencia que se observa en el generador al conectarlo a la entrada del amplificador.

Zo = Vo

Io

-Tensión de Salida: Tensión alterna que se manifiesta en extremos de la carga.

-Corriente de salida: Corriente alterna que circula por la carga.

-Impedancia de salida: Resistencia interna que presenta Vo si se emplea como generador para otro dispositivo.

Zo = Vo

Io

-Ganancia de tensión: Expresa la relación entre las tensiones de salida y de entrada.

Av = Vo

Vi

-Ganancia de Corriente: Expresa la relación entre las corrientes de salida y de entrada.

Ai = Io

Ii

-Ganancia de Potencia: Es el cociente entre la potencia absorbida por la carga y la absorbida por la entrada del amplificador.

Ap = Po o bien Ap = Vo* Io

Pi Vi * Ii

3.10 Impedancia de entradaComo la fuente de señal entrega una Vi que se aplica al circuito paralelo formado por R1, R2 y el transistor, debemos conocer por tanto la resistencia que presenta el transistor a dicha fuente.

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Al aplicarse Vi al circuito base – emisor, deberiamos estudiar este para saber que resistencia ofrece. Por lo tanto podriamos decir que:

Re = DVbe = Vbe

DIe ie

Hasta aquí hemos obtenido la resistencia de emisor, se aprecia que el transistor solo absorbe del generador una corriente Ib y, estableciendo la aproximación ie = ic, tenemos que:

Ib = Ie

hfe

con la impedancia de entrada al transistor cuantificada, la entrada del circuito será

Zi = R1//R2//hfe re

La impedancia de salida podría describirse como:

Zo = Vce

Ic

3.11 Detección de ondas moduladoras en amplitud:

La detección a veces también llamadas desmodulación, es el proceso de recuperar la inteligencia transmitida en una onda de radio moduladora. En el caso de las ondas moduladas en amplitud, la detección se realiza rectificando la onda, obteniéndose así una corriente continua pulsante que vario de amplitud en concordancia con la modulación que lleva la inteligencia. Los detectores se los describe comúnmente con expresiones tales como de potencia, de señales débiles, de la ley cuadrática y lineales. Un detector es el tipo de potencia o de señales débiles según que se trate de rectificar uno tensión de radiofrecuencia grande o pequeño, siendo la amplitud de la portadora del orden de 1 volt lo que define la clasificación de señales fuertes y débiles. Un detector lineal desarrolla una tensión de sólido rectificada proporcional a la amplitud de la tensión de entrado, mientras que un detector cuadrático desarrolla uva v de salida proporcional al cuadrado de la amplitud. Los rectificadores de señales débiles son siempre del tipo cuadrático, mientras que los detectores de potencia son generalmente, aunque no imprescindiblemente, rectificadores lineales.

3.12 Detectores a diodo poro ondas moduladas en amplitudLa detección de ondas moduladas en amplitud se realiza ordinariamente por medio de un diodo rectificador operando como un detector lineal de potencia. Un circuito simple paro un detector o diodo de este tipo es el que se muestra en la figura, en la que C es un pequeño capacitor, R una resistencia relativamente alta y la combinación RC es la impedancia de carga a través de la cual se desarrolla la salida útil del diodo. Con esta disposición, en cada ciclo positivo de la tensión de excitación de radiofrecuencia la capacidad C se carga hasta adquirir un potencial que difiere de la cresta de la tensión aplicada en uno pequeño magnitud debido a la caída de tensión que se produce en el

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diodo por la corriente de carga que circula o través de la válvula. Entre las crestas, parte de lo cargo del capacitor C se pierde por circular a través de la resistencia R, y vuelve a ser reintegrada por uno carga apropiado que circulo durante la cresta del próximo ciclo de radiofrecuencia

3.13 Detectores a cristalPuede realizarse la rectificación aprovechando la relación no lineal que existe entre la tensi6n y la corriente en el punto de contacto de ciertas superficies cristalinas.

Una unidad a cristal típica para este fin se ilustro esquemáticamente en la figuro. En ello un delgado alambre de tungsteno hace un contacto de área muy reducida sobre un cristal adecuado, tal como de silicio o de germanio y el conjunto se sello con cero o fin de darle cualidades mecánicas sólidas y hacerlo eléctricamente estable.

El cristal utilizado en dicho sistema pertenece o uno clase de materiales conocidos como semiconductores, los que se caracterizan por poseer uno resistencia eléctrica suficientemente alta como paro ser de un valor intermedio entre la de los metales y lo de los aisladores.

Cuando se hace contacto con un semiconductor sobre una pequeña superficie por medio de un metal adecuado, se obtiene una acción rectificante similar a lo existente en una válvula diodo, actuando el semiconductor como cátodo y el extremo del alambre metálico actuando como ánodo. El verdadero mecanismo por el cual se logro la rectificación es muy complicado, dependiendo de la diferencia de la función trabajo de los materiales que están en contacto, el comportamiento de la barrera de potencial que existe un gradiente de tensión relativamente alto, en el semiconductor del punto de contacto, como resultado de la reducida superficie de contacto.

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3.14 Circuito

eléctrico

3.15 Listado de ComponentesCapacitores:

C1 = 10 nF

C2 = 4.7 nF

C3 = 47 nF

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C4 = 220 pF

C5 = 22 mF x 25v

C6 = 0.1 mF

C7 = 2.2 nF

C8 = 10 mF x 16v

C9 = 47 nF

C10 = 220 mF x 16v

C11 = 0.1 mF

C12= 20 m F

Cv = Tandem plástico tipo spica

Semiconductores:

T1 = MPF102

T2 = BC548

D1 = 1N60

IC1 = LM386

Resistencias:

R1 = 4K7 W

R2 = 470 KW

R3 = 10 KW

R4 = 4K7 KW

R5 = 1 KW

R6 = 470 KW

R7 = 5K6 KW

R8 = 10 KW

R9= 1 KW

P1 = Pote miniatura tipo spica 10KW con llave

Inductor:

L = Bobina antena de radio AM c/ferrite (3 cables)

3.16 Principio de FuncionamientoLa señal proviene de la antena ingresa a un circuito tanque compuesto por la bobina de antena L y el capacitor variable Cv. Este circuito tiene un elevado Q y resuena a una

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frecuencia determinada por el valor de la inductancia de L y el valor ajustado en el tandem.

A frecuencia de resonancia la impedancia del circuito aumenta a su valor máximo, con lo cual disponemos de una entre los extremos del circuito tanque cuya frecuencia central coincide con la frecuencia de resonancia.

Esta señal de muy bajo nivel y se la aplica a la compuerta de un transistor FET. La razón principal por la cual se emplea una FET es su elevadísima impedancia de entrada, factor principal para no cargar al circuito tanque de entrada y por lo tanto no disminuir su Q. Además los FET son muy aptos para manejar bajísimos niveles de señal.

T1 trabaja en configuración de surtidor común, ya que el valor de C1 representa casi un cortocircuito a la señal de RF. R1 se encuentra colocado con fines de polarización. R4 es la resistencia de carga del drenador.

La señal amplificada qe se toma del drenador de T1 es rectificada por D1 a fines de extraer la modulación que es el producto de la informacióntransmitida. C2 deriva a masa la señal de RF mientras que tiene la información de audio. R2 permite la descarga de C2.

La señal de audio obtenida ingresa mediante R3 y C3 a la base del transistor T2, que es un transistor bipolar de baja señal. T2 trabaja en emisor común con realimentación negativa colector- base a fin de mejorar el nivel de audio ruido y disminuir la distorsión. Esta realimentación corre por parte de R6 y C4. R7 polariza al colector de T2 circule por el potenciómetro P1.

Actuando sobre el cursor de P1 regulamos el nivel de audio conveniente para aplicarle a la pata 2 del integrado que actúa como amplificador de ganancia fija. C7 desacopla los eventuales vestigios de Rf, la señal de salida del integrado se acopla capacitivamente mediante C10 al parlante a utilizar. C11 es un capacitor de filtro de alimentación. R5 y C5 forman una red de estabilización de tensión para alimentar a T1, de esta forma la etapa de RF queda estabilizada frente a las variaciones de tensión de alimentación debidas al consumo de la etapa de salida.

3.17 Armado del circuitoPara armar el circuito se utiliza una plaqueta ya diseñada por plaqueta todo o un diseño propio, luego se sueldan los diversos componentes, resistencias, transistores, capacitores etc. Se bobina la barra de ferrite y a continuación se inserta en un gabinete.

3.18 ProblemasLa plaqueta posee un error de diseño ubicado en el selector de volumen. Los extremos del potenciómetro de volumen están invertidos; por lo tanto al encender la radio el volumen esta al máximo y luego comienza a disminuir a medida que se gira el pote.

La solución es cortar las pistas defectuosas y cruzar las pistas por medio de puentes.

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Otro de los problemas que se puede encontrar es una oscilación producida por el acoplamiento a través de la fuente entre el BC548 y el amplificador LM386, el cual se resolvió colocando una red de desacople RC.

Otras de las dificultades que presenta es la sintonización de estaciones, si no se construye en forma adecuada la bobina.

4. Biografía

Paginas web

http://es.scribd.com/doc/6754455/Receptores-AM-o-FM

Libro consultado

Wayne Tomasi, Sistemas de comunicaciones electrónicas, 4ta edición

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