Como diseñar un Modulador de Amplitud (AM) El siguiente trabajo es un ejemplo de cómo se puede diseñar un circuito Modulador de AM, esto se hace gracias a los conocimientos obtenidos de Electrónica Analógica I y II. Este trabajo está orientado para todas aquellas personas que necesiten una asesoría o apoyo acerca del diseño de un Modulador de amplitud, espero sea de gran ayuda. Pedro Flores Hernández.
Introducción. Amplitud modulada (AM) o modulación de amplitud es un tipo de modulación no lineal que consiste en hacer variar laamplitud de la onda portadora de forma que esta cambie de acuerdo con las variaciones de nivel de la señal moduladora, que es la información que se va a transmitir. AM es el acrónimo de Amplitude Modulation (en español: Modulación de Amplitud) la cual consiste en modificar la amplitud de una señal de alta frecuencia, denominada portadora, en función de una señal de baja frecuencia, denominada moduladora, la cual es la señal que contiene la información que se desea transmitir. Entre los tipos de modulación AM se encuentra la modulación de doble banda lateral con portadora (DSBFC). En la siguiente figura se observa las señales mencionadas, moduladora, portadora y la señal modulada en amplitud.
Diseño Objetivo Diseñar un circuito modulador de am, en donde se puedan acoplar una señal de baja frecuencia (señal moduladora) y una señal de alta frecuencia (señal portadora), dando origen a una envolvente de amplitud modulada.
Como primer paso para el desarrollo de un circuito Modulador en AM, el diseño se logra tomando en cuenta un circuito pre-amplificado con transistores, como en la figura siguiente.
Para el siguiente circuito mostrado, como primer paso, se realiza su análisis en CD, sin embargo se tienen que calcular los valores de R2 y R1. Este arreglo es un circuito divisor de voltaje, al cual los valores de RC y RE se le asigna un valor especifico y solo se calcula los valores de R1 y R2. El transistor es del tipo convencional o de uso general NPN, puede ser un BC548 o un 2N2222, sin embargo debemos de medir su beta, debido a que esta será de gran utilidad en el diseño.
Si asignamos un valor para RC de 1.5KΩ y RE de 120Ω y el transistor con una Beta de 150 y Vcc igual 12V, entonces con estos valores podemos calcular los valores de R1 y R2, respectivamente, para el diseño del pre-amplificador.
Con esta fórmula podemos calcular la corriente máxima del transistor, el valor de esta corriente implica que el transistor se encuentra saturado.
Obteniendo la corriente máxima, se puede calcular la corriente de colector, tomando en cuenta que esta corriente no sature al transistor, esto se puede lograr con la siguiente formula mostrada.
Entonces la corriente de colector es:
Con esta corriente se diseñara el funcionamiento del transistor, dentro de su recta de carga, a mitad de corriente de saturación. Para obtener la corriente presente en la base del transistor, se aplica la siguiente fórmula:
Donde B es la beta del transistor.
Entonces corriente de base es:
El siguiente paso, es calcular la resistencia de base o Rb, esto se calcula debido a que el arreglo del pre-amplificador es de tipo divisor de voltaje y se calcula con la siguiente fórmula:
Sustituyendo los valores Rb es:
Obtenidos Rb e Ib, podemos calcular el voltaje aplicado a la base o VBB. Con la siguiente fórmula:
El voltaje de VBB es:
Obtenidos todos los valores correspondientes del análisis de CD, entonces se calcula los valores correspondientes para R1 y R2 con las siguientes formulas.
Esta fórmula es para calcular el valor de la resistencia R1.
y para calcular R2 se aplica esta fórmula.
Entonces los valores correspondientes para R1 y R2 son:
Obtenidos todos los valores correspondientes para el pre-amplificador, el diagrama del circuito queda de la siguiente forma.
El anterior circuito, es un circuito diseñado para pre-amplificar señales muy débiles, pero este diseño es una alternativa para crear un circuito modulado de amplitud (AM), la única diferencia se da en el emisor del circuito, la resistencia RE se abre y en esta se conecta una fuente de señal de baja frecuencia, en serie con la resistencia RE, a esta frecuencia se le llamara frecuencia moduladora, y la señal de la base será la portadora o de alta frecuencia. El circuito del modulador se ilustra de la siguiente forma.
Desarrollo. Como primer paso, se calculo las resistencias de R1 y R2, respectivamente. Obtenido los valores de R1 y R2, se arma el circuito de la siguiente forma.
Armado el circuito anterior, se energiza y se les aplican las señales correspondientes (portadora y moduladora), obteniéndose las siguientes señales.
Las señales obtenidas en el osciloscopio son las siguientes:
Graficas obtenidas. En la grafica siguiente se puede observar las señales aplicadas al circuito de envolvente de am. La primera señal es de baja frecuencia, esta señal es llamada señal moduladora, la siguiente señal es de alta frecuencia o de longitud de onda muy pequeña.
En esta grafica, podemos observar las señal de salida del modulador de am, esta señal es conocida como envolvente en am, también podemos observar sus principales medidas y característica.
Conclusión Espero que esta pequeña información acerca del diseño de un modulador de AM, haiga sido de gran utilidad.
