Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Filtr środkowo przepustowy i demodulator AM

26 Mar 2004 21:58 6712 15
  • Poziom 10  
    Chcę zbudować układ podłączany do karty dzwiękowej komputera który filtrowałby pewną częstotliwość nośną i demodulował z niej sygnał AM.
    Proszę więc o pomoc w znależienu jakichs schematów , aplikacji układów scalonych etc.

    Z góry dzięki :)
  • Poziom 17  
    Będziesz potrzebował jakiegoś generatora lokalnego, mieszacza i filtru LP. Znajdziesz pewne układy na stronie semiconductors.philips.

    Marmur99
  • Specjalista elektronik
    marmur99 napisał:
    Będziesz potrzebował jakiegoś generatora lokalnego, mieszacza i filtru LP. Znajdziesz pewne układy na stronie semiconductors.philips.
    Marmur99

    To może jeszcze jakiś układ DSP do przetwarzania sygnału należy do tego dodać?
    Albo podwójną przemianę częstotliwości i wzmacniacz maserowy po drodze? ;)

    Jeśli częstotliwość, którą masz odbierać, jest stała, to układ odbiornika o bezpośrednim
    wzmocnieniu - a może nawet wystarczy obwód rezonansowy i detektor na diodzie?
    Wszystko zależy od częstotliwości, i wymaganej czułości i selektywności.
  • Poziom 10  
    Chodzi mi o cos prostego w budowie. Moze w roli demodulatora dobry bylby MC 1496 ? Pomozcie w sprawie filtra. Srodkowo przepustowy na f=20KHz :)
  • Specjalista elektronik
    Na 20kHz widzę takie możliwości:
    - filtr ze stereodekodera - o ile pamiętam, jest na 19kHz, przestroić na 20
    - wzmacniacz (nawet na 1 tranzystorze) z filtrem "podwójne T" w sprzężeniu zwrotnym

    Filtr "podwójne T" i filtr środkowo przepustowy przedstawiłem na schematach w załączniku.
    Sam filtr "podwójne T" tłumi całkowicie jedną częstotliwość - f=1/(2*Pi*R*C).
    Jeśli włączy się go w pętli ujemnego sprzeżenia zwrotnego, to ta częstotliwość będzie
    wzmacniana całym wzmocnieniem wzmacniacza, a pozostałe znacznie mniej.
  • Poziom 10  
    Wielkie dzieki z schemat. Moglbys narysowac schemat z tym filtrem i wzm. op. ? Tak aby mozliwe bylo strojenie w granicach 17-20kHz ? Masz jakies pomysly nt. demodulatora ? Co sadzisz o ukladzie, o ktorym wczesniej wspomnialem (MC 1496) ? :)
  • Poziom 26  
    _jta_ napisał:
    Albo podwójną przemianę częstotliwości i wzmacniacz maserowy po drodze?

    Co to jest "wzmacniacz maserowy"?
    Z góry dzięki za info.
  • Specjalista elektronik
    Maser to jest urządzenie, w którym znajduje się amoniak (przynajmniej nie wiem
    o tym, by zbudowano maser na czymś innym) w stanie wzbudzonym (np. termicznie,
    potem się go chłodzi i filtruje w niejednorodnym polu elektrycznym, bo ze wzbudzenia
    termicznego zawsze dostaje się więcej niewzbudzonego).

    Taki stan atomów określa się jako "inwersję obsadzeń", można by to określić jako
    ujemną temperaturę bezwzględną, bo termiczne wzbudzenie atomów daje stosunek
    ilości atomów wzbudzonych do niewzbudzonych e^-deltaE/kT, gdzie deltaE to różnica
    energii poziomu wzbudzonego i normalnego (dodatnia), k stała Boltzmanna, a T
    temperatura bezwzględna, jeśli to jest >1, to T wychodzi ujemne.

    Ma on taką właściwość, że wzmacnia falę elektromagnetyczną o pewnej określonej
    częstotliwości (w normalnych ośrodkach jest na odwrót - fale są osłabiane przez
    pochłanianie, bo jest przewaga atomów niewzbudzonych - takie działanie ośrodka
    na falę wynika z tego, że atom niewzbudzony może tylko pochłonąć energię z fali,
    a atom wzbudzony ją dodaje).

    Robi się to w niskich temperaturach, i tak skonstruowany wzmacniacz fal
    elektromagnetycznych ma szumy własne na poziomie pojedyńczych stopni Kelvina,
    czyli ze sto razy mniejsze od dobrego tranzystora niskoszumowego.
    Stosuje się to w superczułych odbiornikach do odbioru fal elektromagnetycznych
    z Kosmosu.

    Maser wykorzystuje się też jako generator - umieszcza się ten amoniak we wnęce,
    najlepiej z nadprzewodnika, i dostaje się generator o bardzo dużej stabilności.
    Na tej zasadzie konstruuje się najdokładniejsze zegary.

    Na podobnej zasadzie działają lasery (też jest ośrodek, w którym jest przewaga
    atomów wzbudzonych nad niewzbudzonymi), tylko laser działa dla światła
    widzialnego, lub o zbliżonej długości fali (10 mikronów to też laser - na CO2),
    i inne są sposoby uzyskiwania przewagi atomów wzbudzonych.

    Oczywiście sugestia zastosowania takiego wzmacniacza była żartem ;).
  • Poziom 10  
    _jta_, jestes sadystą... nieprawdaż ? :D Chodzi mi o prosty filtr na czestotliwosc regulowana w zakresie 17-20kHz + prosty demodulator AM :) Moglbym prosić o wynikowe schematy dla tego zastosowania ? :> (Prawie)Kompletnie nie znam się na elektronice analogowej :/ Z cyfrowka u mnie lepiej. Myslalem nad z robieniem FFT na wyjsciu karty dzwiekowej, wyciagnieciu tej konkretnej czestotliwosci i puszczeniu tego po obrobieniu na LPT ktory by z rodzielczoscia 8 bitow okreslal amplitude. Jednakze pierwotny pomysl wydaje sie byc prostszy do rozwiazania ;)
  • Specjalista elektronik
    O maserze napisałem, bo pytał o to Dykus. Układu MC1496 nie znam, być może
    - z tego, co widzę, że jest to zrównoważony modulator/demodulator - jest dobry.

    Co do przestrajania filtru - czym chcesz to robić? Jeśli użyjesz cewki z filtru 19kHz
    od stereodekodera, to pewnie będziesz mógł to przestrajać obracając rdzeniem.
    Filtry typu "podwójne T" są raczej niewygodne do strojenia, bo zmiana jednego
    elementu zmienia nie tylko częstotliwość środkową filtru, ale i tłumienie na tej
    częstotliwości - zmniejszając środkowy opornik (ten R/2), lub zwiększając środkowy
    kondensator (ten 2C) uzyskasz filtr odwracający fazę, więc układ się wzbudzi.

    Można też - skoro już zamierzasz zastosować zaawansowany sposób demodulacji -
    podejść tak, by zrobić filtr pasmowy na całe pasmo od 17 do 20kHz, i nie przestrajać
    go - demodulator da na wyjściu różnicę częstotliwości na wejściu i z generatora,
    więc trzeba przestrajać tylko generator, i na wyjściu demodulatora dać filtr
    dolnoprzepustowy, który określi, jakie pasmo odbierzesz; filtr na wejściu służy
    głównie do tego, by zakłócenia nie przesterowały demodulatora.

    To samo, co na MC1496, można zrobić na UL1101, UL1102 (są trochę prostsze,
    nie mają układu do regulacji zasilania - tylko 6 tranzystorów głównego układu
    demodulatora, i trzeba w nich połączyć kolektory tranzystorów wyjściowych).

    A skąd zamierzasz wziąć częstotliwość "nośną"?
  • Poziom 10  
    Częstotliowść nosna ma byc brana z wyjscia karty dzwiekowej. Ma to byc układ pobierający informacje z programu bwgen (www.bwgen.com) i generować impulsy świetlne na podstawie amplitudy fali nośnej ok. 19,2 kHz. Jakieś sugestie ? :>
  • Specjalista elektronik
    To rozumiem, że potrzebujesz zrobić demodulację AM z nośnej 19.2kHz, dla szerokości
    pasma nieco mniejszej, niż 100Hz; nie wiem, jakie napięcie uzyskasz z karty dźwiękowej,
    ale przypuszczam, że spore, i możesz je bez wzmacniania dać na detektor; nie wiem też,
    czy i jakie będą tam występować sygnały zakłócające, ale przypuszczam, że nie będzie
    takich o częstotliwościach bliskich 19kHz, i że duża selektywność nie jest potrzebna.

    Pytanie: czy znajdziesz jakiś rdzeń kubkowy ferrytowy (najlepsze są takie ze szczeliną),
    składa się to z dwóch jednakowych połówek, każda z grubsza ma kształt walca, w którym
    przewiercono otwór wzdłuż osi, i wycięto od strony jednej z płaskich powierzchni rowek,
    robiąc z niego rynnę w kółko (niesymetryczną - od środka ma grubszą ściankę), i na
    dodatek w zewnętrznej ściance zrobione dwie dziury; w tym rowku rynny umieszcza się
    uzwojenie, dziury służą do wyprowadzenia jego końców - bardzo ładne zdjęcie takiego
    rdzenia jest na stronie: http://www.kktj.pl/kaciki/techniczny/wyzw/rdzen.html

    Jeśli tak, to nawijasz cewkę (dokładniej: powinna być z odczepem, i potrzebna
    będzie druga z mniejszą ilościa zwojów), do tego dodajesz diodę detekcyjną
    germanową, po kilka oporników i kondensatorów, i już masz demodulator.

    A jak nie masz rdzenia - to wzmacniacz z filtrem "podwójne T" - tylko kwestia taka,
    jak masz rdzeń ze strojeniem (taki mniejszy rdzeń do wkręcania w ten otwór), to
    możesz dostroić z grubsza dobierając liczbę zwojów i kondensator, dokładnie
    kręcąc rdzeniem strojeniowym, i to zmienia tylko częstotliwość rezonansu; a jak
    masz filtr "podwójne T", to zmiana jednego elementu zmienia również szerokość
    pasma, i przez to strojenie robi się bardziej kłopotliwe...

    W układach do telefonii i telegrafii wielokrotnej stosuje się cewki, choć czasem
    dla telegrafii i niskich częstotliwości muszą być duże - wygoda strojenia ważniejsza.
  • Poziom 10  
    Postaram się znaleźć taki rdzeń. Moglbyś podać schemat i wzory na obliczanie jego elementów ?
  • Specjalista elektronik
    Narysowałem coś w miarę prostego.

    Układ R1,C1,R2,C2 służy do wstępnego przefiltrowania - żeby mniej przechodziło
    sygnałów o częstotliwościach mocno różniących się od właściwej. Proponuję R1=R2,
    C1=C2, R1*C1=1/(2*Pi*f) - przy takich wartościach powinna być niezła selektywność,
    a jednocześnie w miarę małe tłumienie. C1 tłumi wyższe częstotliwości, C2 - niższe.

    Cewka L1 służy do dopasowania układu wejściowego do obwodu rezonansowego -
    układ L1 L2 transformuje impedancję układu wejściowego, i obwód rezonansowy
    "widzi" ją jako około L2*R2/L1 (przy podanych założeniach co do R1,C1,R2,C2),
    dołączoną równolegle; poza tym obwód rezonansowy "widzi" oporność R3 jako R3/2,
    ale dołączoną do odczepu, na którym jest dioda, i jeśli ilości zwojów L2 oznaczymy
    jako nd (dolna część cewki - poniżej odczepu) i ng (górna - powyżej), to cały obwód
    "zobaczy" R3 jako równolegle dołączony (nd+ng)^2*R3/(2*nd^2); też dołączoną
    równolegle, i ma jakąś własną oporność, którą widzi jako włączoną szeregowo.

    Każda z tych oporności "widzianych" przez obwód rezonansowy wprowadza tłumienie
    - obwód rezonansowy ma impedancję charakterystyczną równą Rr=sqrt(L2/C3),
    tłumienie wnoszone przez oporność równoległą jest równe Rr/Rtlum_rown, a przez
    oporność szeregową (jest to głównie oporność cewki) - Rtlum_szer/Rr; istotna jest
    suma tych tłumień, warto jednak zadbać o to, by tłumienia na wejściu i na wyjściu
    nie różniły się za bardzo - 1:2 czy 2:1 może być, ale 1:10 czy 10:1 raczej nie.
    Odwrotność sumy tłumień nazywa się dobrocią obwodu rezonansowego, i oznacza
    się ją przez Q - im jest większa, tym lepiej obwód wybiera częstotliwość rezonasową
    spośród innych, i tym mniejsze pasmo wokół tej częstotliwości rezonansowej wybiera.

    Należy ją dobrać do wymaganej szerokości pasma - szerokość pasma jest równa
    częstotliwości rezonansu podzielonej przez Q, i powinna być 2-3 razy większa od
    największej częstotliwości, jaką chcesz uzyskać po detekcji (u ciebie częstotliwość
    rezonansu jest 19.2kHz, jeśli chcesz przesyłać sygnały o częstotliwościach do 50Hz,
    to Q powinno być od 128 do 192; mniejsze Q to bardziej wyrównana charakterystyka
    przenoszenia detektora, ale więcej zakłóceń z sąsiednich częstotliwości, większe
    wprowadzi duże tłumienie wyższych częstotliwości - przy Q=192 częstotliwość 50Hz
    zostanie stłumiona o 3dB w porównaniu do częstotliwości kilku Hz).

    Opornik R3 nie może być dowolny - decyduje on o impedancji wyjściowej detektora,
    która nie powinna być większa od impedancji wejściowej układu, który do niego
    dołączysz. Z kolei stała czasowa R3*C4 wprowadza dodatkowe tłumienie wyższych
    częstotliwości, które jest potrzebne, by za detektorem wytłumić częstotliwość nośną,
    ale należy tę stałą dobrać tak, by nie tłumić sygnału z detektora - 1/(2*Pi*R3*C4)
    powinno być parę razy większe od najwyższej częstotliwości przesyłanej.

    Sensowna wartość impedancji charakterystycznej Rr obwodu rezonansowego (według
    tego trzeba dobrać L2 i C3) to kilka, najwyżej kilkanaście kiloomów. Kondensator C3
    powinien być niskostratny (np. styrofleksowy, lub mikowy). Jeśli założysz jakąś wartość
    Rr, to C3=1/(2*Pi*f*Rr), a L2=Rr/(2*Pi*f), na przykład dla f=19.2kHz i Rr=10k C3 ma
    być 820pF, a L2 83mH; taka cewka wymagałaby 9000 zwojów na rdzeniu z AL=1000,
    i będzie zbyt pracochłonna do wykonania (i kłopotliwa do zmieszczenia), więc trzeba
    zastosować mniejszą impedancję charakterystyczną obwodu rezonansowego...

    Indukcyjność cewki liczy się mnożąc AL przez kwadrat ilości zwojów, wynik jest w nH.

    Co do diody - w zasadzie stosuje się diody germanowe DOG ileś tam (np. DOG-53),
    albo według nowszych oznaczeń AAP-153 - jeśli sygnał ma być dość duży, to można
    zastosować diodę krzemową, ale raczej Schottky, bo zwykłe diody krzemowe do
    poprawnej demodulacji potrzebują kilku woltów napięcia.

    Aha, jeszcze uwaga co do rdzenia: rdzenie bez szczeliny, o dużym AL, nie nadają się
    do obwodów rezonasowych, bo zmieniają AL np. pod wpływem temperatury.
    Mam trochę wątpliwości, czy warto to robić w wersji z cewką - dużo roboty z nawijaniem.
  • Poziom 10  
    Dzieki za odpowiedz ale tekst, który napisałes jest dla mnie nasycony informacjami, których i tak nie umie wykorzystac. Jak juz mowilem nie znam sie na elektronice analogowej prawie wcale :( . Nie dałoby się zrobić takiego układu bez nawijania cewek ? Jest moze jakiś układ scalony, który realizuje funkcje demodulatora i/lub filtra ?
    Co powiesz na układ http://www.bwgen.com/magicjim/ z LM 567 ? Zbudwoałem go i nie działał prawidłowo :|
  • Specjalista elektronik
    To znaczy jak działa, a jak miał działać?

    Z tego, co się zorientowałem z opisu, LM567 jest przeznaczony do tego, żeby jeśli na
    jego wejście poda się sygnał o częstotliwości w określonym zakresie i odpowiedniej
    amplitudzie, to na wyjściu pojawiał się sygnał (chyba jako logiczne "0" - stan niski).
    Amplituda progowa jest co najmniej 10mV, co najwyżej 25mV w środku zakresu (f0),
    i około 200mV dla maksymalnego odstrojenia (w opisie układu jest to na wykresie).

    Na ile to rozumiem, LM567 daje na wyjściu sygnał 0/1 - czyli jest/nie ma, więc nadaje
    się do układów sterowania cyfrowego, nie nadaje się do sterowania analogowego -
    czyli nie jest demodulatorem, jest detektorem obecności sygnału.

    Kondensatory C2 i C3 dobiera się do szerokości pasma (wykres), C1 do częstotliwości.