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Radio receptor AM




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    Concepto de
    Inductancia

    El 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.

    Calculo de la
    inductancia

    La 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.

    Resonancia
    Paralelo

    Un 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.

    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.

    Análisis de la resonancia
    paralelo

    E = 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 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
    paralelo.

    Curva de resonancia de circuitos
    paralelos

    Al 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 paralelo 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 practicas 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.

    Transistores de efecto de
    campo

    Los 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.

    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

    La bobina

    Las 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.

    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.

    Amplificador Emisor
    Común

    Entendemos 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 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

    Impedancia de
    entrada

    Como 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.

    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

    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 continuo 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
    tuertes 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.

    Detectores a diodo poro ondas moduladas
    en amplitud:

    La 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 copacitor, 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 diodo por la corriente de
    carga que circula o través de la válvula. Entre las
    crestas, parte de lo cargo del capocitor 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

    Detectores a
    cristal:

    Puede 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.

    Circuito eléctrico

    Listado de
    Componentes

    Capacitores:

    C1 = 10 nF

    C2 = 4.7 nF

    C3 = 47 nF

    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)

    Principio de
    Funcionamiento

    La 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 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
    información transmitida. 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.

    Armado del
    circuito

    Para armar el circuito se utiliza una plaqueta ya
    diseñada por plaquetodo o si no 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.

    Problemas

    La 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.

    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.

    Costo Total: 5,95

    • El Grafico del costo se
      encuentra en el archivo
      costo.xls
    • La información sobre el CI Lm386 se
      encuentra desde el archivo

    LM386-1.mp LM386-6.bmp

    • La información sobre el transistor BC548 se
      encuentra desde el archivo
      BC548-1.bmp BC548-3.bmp
    • La información sobre el MPF102 se encuentra
      en el archivo
      MPF102.bmp

     

     

    Autor:

    Juan D. Batipalla

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