Эта статья внеплановая.
А написана она потому, что в прошлой статье я посчитал коэффициент модуляции (или глубину модуляции) неправильно.
Причём целых четыре раза.
Казалось бы, простая формула, всего два аргумента, и что можно в ней неправильно посчитать?
Подставляй два числа, вычитай, суммируй, дели да умножай на сотню процентов.
Но именно с исходными числами и их определением по осциллограммам сигнала и возникла основная закавыка.
Я ошибочно определял минимум и максимум амплитуды для формулы как минимум и максимум сигнала на осциллограмме.
По аналогии с простыми (одиночными) сигналами.
Но для составного сигнала с выхода генератора-пробника подобным образом можно определить разве что максимум амплитуды.
А минимум уже никак.
А обратил на это внимание Сергей Гайдук.
И он же помог хорошо и основательно разобраться в вопросе, и за это ему моя огромная благодарность.
С подробностями этого, затянувшегося больше чем на месяц, но результативного в итоге, обсуждения, можно ознакомиться в ветке комментариев, а также в статье "АМПЛИТУДНАЯ МОДУЛЯЦИЯ. КАК ЖЕ ИЗМЕРИТЬ КОЭФФИЦИЕНТ МОДУЛЯЦИИ?" на канале Сергея Гайдука
и ещё в одной ветке комментариев, теперь уже моих, под его статьёй.
А если пересказать всю переписку с выводами тезисно, то выглядит это так:
1. На выходе генератора-пробника имеем суммарный сигнал, в который входят и ВЧ- и НЧ-составляющие.
2. Определить по такому сигналу можно только значение максимальной амплитуды Amaх, а значение минимальной амплитуды Amin — уже никак.
3. Для корректного определения Amaх и Amin необходимо преобразовать суммарный сигнал к классическому виду амплитудно-модулированного сигнала.
4. Для получения классического вида АМ-сигнала необходимо исключить из суммарного сигнала низкочастотную составляющую.
5. Этого можно достигнуть заменой типа нагрузки, например, с резистивной на индуктивно-ёмкостную (LC-нагрузку), то есть подключив к выходу генератора-пробника параллельный колебательный контур.
6. Также получить сигнал АМ-модуляции классического вида можно, включив между выходом генератора-пробника и осциллографом дифференцирующую RC-цепь — простой фильтр верхних частот 1-го порядка. Модуляцию увидим, но сам вид полученного сигнала при этом будет хуже, чем при использовании индуктивно-ёмкостной (LC) нагрузки.
А теперь попробуем представить и воспроизвести описанные в тезисах идеи наглядно, на практике, проходя от простого к более сложному.
Шаг 1. Переключим генератор-пробник в режим 1+465 кГц и на максимум выходного сигнала и подключим между выходом генератора-пробника и входом осциллографа конденсатор ёмкостью 470 пФ. С учётом уже установленного в схеме выходного разделительного конденсатора ёмкостью 0.1 мкФ, при последовательном соединении конденсаторов, общая их ёмкость на выходе составит 468 пФ.
Видно, что размах сигнала на осциллограмме изменился (уменьшился почти в два раза, с 2.18 до 1.2 вольт), но сам вид сигнала остался прежним.
Попутное полезное наблюдение: увеличивая ёмкость разделительного конденсатора при необходимости можно увеличить размах амплитуды выходного сигнала.
Шаг 2. Подключим к нашей схеме дополнительный резистор сопротивлением 100 Ом, как показано на рисунке.
[Скачать схему в формате .jpg-файла или в формате .pdf-файла]
Это и есть дифференцирующая цепь (и она же RC-фильтр верхних частот 1-го порядка).
Именно с помощью данного фильтра мы пытаемся убрать из сигнала НЧ-составляющую.
На осциллографе заметно значительное снижение уровня выходного сигнала (134 милливольта), но главное, что сам вид сигнала изменился.
Вместо стройной "змейки" он стал похожим на амплитудно-модулированные "пирожки", значительно приблизившись к классическому виду.
Шаг 3. А если увеличить сопротивление нагрузки в схеме фильтра? Например до 200 Ом? Получим красивый амплитудно-модулированный сигнал?
Красоты и симметрии не достигли, но зато, при том же виде, размах выходного сигнала вырос до 254 милливольт.
Здесь стоит обратить внимание на такую характеристику RC-фильтра, как частота среза.
Можно считать её вручную по формулам, но удобнее и быстрее воспользоваться одним из онлайн-калькуляторов, например из статьи
ОНЛАЙН РАСЧЁТ АКТИВНЫХ И ПАССИВНЫХ ФИЛЬТРОВ. Простые RC фильтры первого порядка
При общей ёмкости выходного конденсатора 468 пФ и сопротивлении резистора 100 Ом частота среза нашего фильтра, согласно расчёту, составляет 3.4 МГц. При замене резистора на 200 Ом частота среза составит 1.7 МГц.
В обоих случаях расчётная частота среза значительно превышает и низкочастотную составляющую 1000 Гц и высокочастотную составляющую 465 кГц сигнала нашего генератора. А значит фильтр примерно одинаково и одинаково успешно давит и ту и другую.
Шаг 4. А попробуем сделать так, чтобы низкочастотная составляющая фильтром подавлялась, а высокочастотная проходила от генератора к осциллографу без значительных изменений. Для этого сместим частоту среза фильтра влево, в промежуток между НЧ и ВЧ частотами генератора-пробника.
Например, при замене резистора фильтра на сопротивление в 1 кОм и том же выходном конденсаторе общей ёмкостью 468 пФ расчётная частота среза составит 340.25 кГц.
Размах амплитуды выходного сигнала вырос значительно, до 572 милливольт, амплитудные "пирожки в бабушкиной печке" подросли, но классической симметрии сигнала мы так и не достигли.
В своей статье Сергей Гайдук упоминает ещё одну публикацию — статью на канале Старого радио любителя "Для начинающих. Амплитудная модуляция и её дети."
и приводит схемы АМ-модуляторов из неё, выполненные в виде симуляции в программе LTSpice. Там как раз рассматривается случай замены типа нагрузки с резистивной на индуктивно-ёмкостную. При этом сигнал на выходе устройства приобретает вид классической амплитудной модуляции.
Шаг 5. Попробуем подключить к выходу генератора-пробника колебательный контур из двух маркированных индуктивностей из набора и одного конденсатора согласно предыдущей схеме.
[Скачать схему в формате .jpg-файла или в формате .pdf-файла]
Резонансную частоту колебательного контура рассчитываем, снова используя онлайн-калькулятор для большего удобства, на этот раз с сайта "ЧИП И ДИП".
Калькулятор параллельного колебательного LC-контура
Если брать индуктивности номиналами в 0.47 mH и 0.15 mH, как заявлено их китайскими производителями, а ёмкость конденсатора 220 пФ, то расчётная резонансная частота контура будет 430936.2 Гц.
Если замерить характеристики этих же радиодеталей с помощью транзистор-тестера, являющегося по большому счёту показометром, не прошедшим никаких поверок, то получим значения 0.42 mH, 0.12 mH и ёмкость 201 пФ. Расчётная резонансная частота контура при этом составляет 483086.9 Гц.
В данном случае определить точное значение резонансной частоты колебательного контура помогла бы простая, на трёх транзисторах, приставка к частотомеру, которую, как нельзя кстати, посоветовал собрать Максим Березовский (за что ему огромное спасибо), приложив заодно и её схему.
[Скачать схему в формате .jpg-файла или в формате .pdf-файла]
В данный момент у меня под руками пока такой полезной штуковины нет, но я постараюсь спаять её в будущем.
А если кто-то из уважаемых читателей заинтересуется подобным устройством, то вот статьи, где оно описывается более подробно.
КАК СДЕЛАТЬ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ
Priedėliukas prie dažnumačio kontūro dažniui nustatyti
А пока, в любом случае, ни по расчётным, ни по измеренным значениям, в частоту несущей 465 кГц или 455 кГц мы не попадаем, но хотя бы постарались к ней сопоставимо приблизиться.
И, как оказалось, попадание в резонанс здесь в общем-то и не важно, если только нам не требуется значительно повысить амплитуду выходного сигнала за счёт резонанса.
Главное, что при включении такой индуктивно-ёмкостной нагрузки между выходом генератора и осциллографом картинка на экране волшебным образом изменяется и принимает вид классического амплитудно-модулированного сигнала. Хоть и не совсем устойчивого, но отчётливо наблюдаемого.
К тому же вполне симметричного по своей форме.
Причём это работает и для частоты несущей в 465 кГц и для частоты несущей в 455 кГц.
И для такого классического вида амплитудной модуляции определить значения Amax и Amin для подстановки в формулу расчёта глубины модуляции по осциллограмме уже не очень сложно.
Коэффициент модуляции для выходного сигнала генератора 1+465 кГц:
100% * (980-285)/(980+285) = 100% * 695/1265 = 54.94%
Коэффициент модуляции для выходного сигнала генератора 1+455 кГц:
100% * (616-140)/(616+140) = 100% * 476/756 = 62.96%
Если с помощью "блуждающего" резистора снизить амплитуду выходного сигнала на выходе генератора-пробника, то на индуктивно-ёмкостной нагрузке осциллограммы получатся такими.
Коэффициент модуляции для выходного сигнала генератора 1+465 кГц:
100% * (156-105)/(156+105) = 100% * 51/261 = 19.54%
Коэффициент модуляции для выходного сигнала генератора 1+455 кГц:
100% * (146-58)/(146+58) = 100% * 88/204 = 43.14%
Рассматривая перечисленные особенности получения амплитудно-модулированного сигнала я сознательно не вносил изменений в исходную схему генератора-пробника, ограничиваясь только подключением к нему разных нагрузок. Так как исходная схема самодостаточна и вполне применима по своему прямому назначению — настройке ПЧ-НЧ-трактов радиоприёмников.
Необходимости дополнительно регулировать коэффициент (глубину) модуляции у меня тоже пока не возникло.
Если по каким-то причинам вам всё-таки понадобится это сделать, то изменить данную характеристику выходного сигнала генератора-пробника можно изменением соотношения амплитуд его высокочастотной и низкочастотной составляющей.
Одним из возможных решений для такой регулировки может быть добавление к схеме резистора смещения R9 для транзистора VT2.
[Скачать схему в формате .jpg-файла или в формате .pdf-файла]
А за окном сегодня глубокая осень, то хмуро и пасмурно, то дожди...
Всем здоровья! Берегите себя и своих близких!
26 октября 2024 года.
С уважением, Ваш @mp42b.
<-- Предыдущая статья | Содержание 2019-2024 | Следующая статья -->
Ещё статьи из прошлого на эту тему:
1. Наш домашний радиоприёмник "ВЭФ-202". Полвека назад и сегодня.
#простые вещи #сделай сам
#mp42b #mp42b_радио #измерения
#ВЭФ-202 #VEF-202 #восстановление