DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA
SISTEMAS DE COMUNICACIONES
INFORME DE SIMULACION EN MULTISIM DE UN MODULADOR AM
INTEGRANTES:
JOSELYN GALLEGOS
FECHA: 01/12/2014
ÍNDICE
1.
PROPOSITO .................................................................................................Error! Bookmark not defined.
2.
MATERIALES: ............................................................................................................................................ 3
3.
PROCEDIMIENTO ...................................................................................................................................... 3
4. ANALISIS DE RESULTADOS ...................................................................................................................... 9 4.1.
Explique las ventajas de diseño y funcionamiento del amplificador clase A de la figura No. 1 . 9
4.2.
¿Cuáles son las ventajas y desventajas del modulador estudiado en esta práctica? .................. 9
4.3.
¿Cuál es la potencia de las señales de banda lateral cuando Fc=1MHz y Fm= 1Khz? ................ 9
4.4.
¿Cuál es la potencia total en AM desarrollada en RL? ................................................................. 10
5.
CONCLUSIONES ...................................................................................................................................... 11
6.
RECOMENDACIONES .............................................................................................................................. 11
7.
BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................................................ 11
1. OBJETIVO o
Diseñar y simular un modulador Am con DFBSC
2. MATERIALES: o
Osciloscopio
o
Puntas de osciloscopio
o o o o o o o o o o
Multímetro Generador de señales Fuente DC
Protoboard Resistencias Capacitores (3 de 1 uF) Transistor 2N2222 Transformador 1:1 Cables Multisim
3. PROCEDIMIENTO 3.1.
Diseñe un modulador en AM con BJT en clase A como el que se muestra en la figura No.1 con los siguientes datos: Vcc=12 Vdc, VceQ=5Vdc, IcQ=20mA, transistor 2N3904, Re= 33 Ohm. Transformador T1= 1:1. Calcular R1, R2, C1, C2, C3 si RL=470 Ohm.
Ilustración 1 Modulador AM con BJT en clase A
DATOS:
Informe de Sistemas de Comunicaciones
Transistor 2N3904
Transformador T1 1:1
CIRCUITO EN CD PARA EMPEZAR LOS CALCULOS
Ilustración 2. Circuito equivalente en DC
CALCULOS:
4
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PARA CAPACITOR 1:
PARA CAPACITOR 3:
PARA CAPACITOR 2: 3.2.
Verificar el punto de funcionamiento Q:[VceQ, IcQ] antes de verificar el comportamiento de amplificador en clase A. Llene la tabla No. 2.
Ilustración 3: Verificación del VceQ
5
Informe de Sistemas de Comunicaciones
Ilustración 4: Verificación de IcQ
3.3.
Valor simulado
Valor calculado
Valor medido
5.02 V 19.221 mA
5.0 V 20 mA
4.92 V 19.35 mA
Tabla 1 Verificación del punto Q
Fije generador G1 de RF en 300KHZ y 0mV, conecte a la base de C1, mientras que el generador G2 de baja frecuencia está en 0V. Suba levemente la tensión de G1 hasta observar que aparece la señal de entrada amplificada en RL. Esta señal debe aparecer sin distorsión. Anote en la tabla No. 3 el valor de la tensión máxima de G1 que permite una señal amplificada sin distorsión
Frec.(KHz) VceQ(V) IcQ(mA) Vin p-p(mV) Vout –p-p(V)
1 5.23 18.67 1044 8.24
5 5.17 18.86 960 7.84
10 5.16 18.85 720 7.76
50 5.16 18.92 320 6.96
100 5.22 18.70 400 7.60
500 5.18 18.81 320 7.60
1000 5.16 18.90 340 7.20
Av=Vin/Vout
12.66
12.24
18.56
4.59
5.26
4.21
4.72
Tabla 2: Verificación del punto de funcionamiento y comprobación de la señal portadora amplificada
6
10000 5.05 19.09 200 4.04 4.95
Informe de Sistemas de Comunicaciones
3.4.
Dibuje la señal de entrada de G1 y la señal de salida en RL
Ilustración 5: Señal de salida en RL con frecuencia de 10KHz
Ilustración 7: Señal de salida en RL con frecuencia de 500KHz
Ilustración 6: Señal de salida en RL con frecuencia de 100KHz
Ilustración 8: Señal de salida en RL con frecuencia de 1000KHz
3.5.
Encienda G2 y suba levemente su tensión desde cero hasta un valor tal que aparezca en RL una señal de AM
Frec.(KHz) Amax(V) Amin(V) Modulante M%
10 260 184 0.1717 17.12
50 264 180 0.1891 18.91
100 252 152 0.2475 24.75
Ilustración 9 Datos de la modulación
7
500 256 40 0.7297 72.97
1000 352 72 0.6603 66.03
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Ilustración 10 Salida modulada con frecuencia de portadora de 10kHz
Ilustración 11 Salida modulada con frecuencia de portadora de 50kHz
Ilustración 13 Salida modulada con frecuencia de portadora de 500kHz
Ilustración 12 Salida modulada con frecuencia de portadora de 100kHz
Ilustración 14 Salida modulada con frecuencia de portadora de 1000kHz
8
4. ANALISIS DE RESULTADOS 4.1.
Explique las ventajas de diseño y funcionamiento del amplificador clase A de la figura No. 1
Los elementos que se utilizan son resistencias, capacitores, un transistor los cuales no son caros por lo que el diseño del amplificador clase A resulta de muy bajo costo. La ganancia depende únicamente de los valores de las resistencias en el diseño, el cual no es sumamente sencillo de implementar. Presenta a la salida una señal igual a la de la entrada pero amplificada y sin distorsión.
4.2.
¿Cuáles son las ventajas y desventajas del modulador estudiado en esta práctica?
Ventajas:
La modulación de bajo nivel es que para lograr un alto porcentaje de modulación se requiere menos potencia de la señal modulante.
Bajo costo
Desventajas:
4.3.
La modulación por emisor, funciona con un amplificador clase A, el cual es muy ineficiente. Debido a su configuración, a la salida no se puede obtener una señal de muy alta potencia. La información está contenida en las bandas laterales, aunque la mayor parte de la potencia se desperdicia en la portadora.
¿Cuál es la potencia de las señales de banda lateral cuando Fc=1MHz y Fm= 1Khz?
DATOS DE LA GRAFICA SIMULADA CON FRECUENCIA DE 1MHz(Ilustración 14)
Mediante la fórmula de Ac en función de Vmax y Vmin tenemos:
Para calcular m usamos la formula en función de los voltajes máximos y mínimos:
( √ )
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4.4.
¿Cuál es la potencia total en AM desarrollada en RL?
La potencias total desarrollada seria:
4.5.
Análisis del transformador
Se realizó un Circuito sencillo como el que se muestra en la i lustración 15 para verificar el funcionamiento del transformador y verificar la relación de los bobinados.
Ilustración 15 Circuito para verificar funcionamiento de transformador
Con el cual se pudo verificar que el transformador no tenía una relación de 1:1 ya que al colocar un voltaje de 5V en el bobinado primario a la salida del secundario se obtuvo un voltaje de 6.8V
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Informe de Sistemas de Comunicaciones 5. CONCLUSIONES
o
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o
Se pudo también concluir que el amplificador clase A es el más común y sencillo de utilizar, pero este presenta un problema de disipación de potencia. Se pudo observar mediante los datos medidos en laboratorio que el modulador presenta una característica de ganancia variable, la cual depende de la frecuencia de trabajo, obteniendo una mayor ganancia para valores menores a 10 KHz. Se pudo demostrar mediante la tabla 1 que si se logró una amplificación de la señal G1 a la salida en RL sin distorsión para lo cual fue necesario bajar la amplitud de la señal de G1 hasta lograr que se elimine la distorsión para todos los casos de frecuencias , demostrando así que un amplificador clase A presenta a su salida una señal idéntica de la entrada pero amplificada y sin distorsión
o
o
Se comprobó el punto de funcionamiento tanto para VceQ e IcQ llegando a obtener un valor casi aproximado al calculado.
Tanto en la simulación como en la práctica no se obtuvo la gráfica de modulación esperada, lo cual se debe a la variación del transformador y el cableado al momento de implementar el circuito en laboratorio, sin embargo se obtuvo una seña aproximada.
6. RECOMENDACIONES o
o
o
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Se recomienda verificar en el datasheet del transistor que se está ocupando, la frecuencia límite a la que opera el mismo, debido a que a muy altas frecuencias cuando se sobrepasa dicho límite los elementos ya no responden correctamente y se puede producir una distorsión. Recordar que para lograr una correcta modulación, la amplitud de la portadora debe ser mayor que la amplitud de la moduladora al igual que las frecuencias. Verificar que el transformador que estamos utilizando, para este caso tenga una relación 1:1 en su configuración para evitar errores en la modulación, ya que esto influye en gran manera en la misma. Evitar un cableado muy largo al momento de la implementación ya que esto puede provocar distorsión en la salida del modulador.
7. BIBLIOGRAFÍA o
o o
o
http://pdf.datasheetcatalog.com/datasheet_pdf/fairchildsemiconductor/2N1613_to_PN2221A.pdf http://es.scribd.com/doc/49052948/Tomasi-3-4-5 http://books.google.com.ec/books?id=_2HCio8aZiQC&pg=PA136&lpg=PA136&dq=ventajas+mod ulador+bajo+nivel&source=bl&ots=vuZ0P2BNub&sig=VmtJOsQSEI4v3K4FihxSHTepuI&hl=es&sa=X&ei=MFNzVK3cKsWkNp2YgbAP&ved=0CBwQ6AEwAA#v=one page&q=ventajas%20modulador%20bajo%20nivel&f=false https://electronicavm.files.wordpress.com/2011/03/amplificadores-clase-a-y-b1.pdf
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