Modulador y Demodulador FSK

UNIVERSIDAD DE COLIMA FACULTAD DE INGENIERIA ELECTROMECANICA

AREA:

Ingeniero en Comunicaciones y Electrónica.

MATERIA:

Modulación Analógica y Digital

SEMESTRE:

6º. “B”

CATEDRATICO

Ing. Roberto lores Ben!te".

ALUMNA

#$%lia del Carmen Arce &'re"

REPORTE

“Demodulador con &(( )6)*”

Man"anillo+ Col. ,- de mar"o del -, [By: Yhália Arce] Facultad de Ingeniería en Comunicaciones & Electrónica FIE ICE !"B

#ágina 1

Indice General

Temas

paginas

1

Objetivos

3

2

Introducción

3

2.1

Operación del PLL.

3

2.2 2.2

Rela Relaci ción ón de Volt Voltaj ajee y desf desfaz azam amie ient ntoo ent entre re dos dos señ señal ales es seno senoid idal ales es..

4

2.3

Lazo de seguimiento de ase.

5

2.!

"emodulación de de r recuencia.

6

2.#

ormulas pa para el L$ L$%#& %#&# si sin señ señaal de de en entrad rada.

8

3

Procedimiento para realizar la practica del demodulador LM-!

9

3.1

$aterial 'ecesario

9

3.2

()uipo 'ecesario

9

3.3

*nstrucciones

10

3.!

"iagrama del demodulador

12

3.#

Representación ddeel di diagrama

13

"

#esultados Pr$cticos

15



Observaciones

21

!

#esumen

22

%

&onclusiones

22

'

(ibliogra)*a

23

[By: Yhália Arce] Facultad de Ingeniería en Comunicaciones & Electrónica FIE ICE !"B

#ágina 2

+ Objetivo, Conocer, analizar y aplicar las técnicas de diseño de los circuitos

enclavados en fase en un !! anal"#ico$ + Introducción,

%l !! &'ase !oc(ed !oop) es un dispositivo electr"nico de a*plia aplicaci"n en siste*as de co*unicaci"n$ +sica*ente consiste en un siste*a de lazo cerrado capaz de enclavar &o sincronizar) la fase de un oscilador controlado por volta-e &.C/), con la fase de una señal de entrada$ %ntre las aplicaciones *s conocidas en co*unicaciones se pueden *encionar las si#uientes  ecuperaci"n de portadora en  y de*odulaci"n de   incronizaci"n de frecuencia  ultiplicaci"n y divisi"n de frecuencia  estauraci"n o acondiciona*iento de señales  etc$ or su #ran versatilidad es co*7n encontrar al !! for*ando parte de siste*as tales co*o  ode*s  ecodificadores de tono  eceptores de , C  incronizador de datos %n esta eperiencia se estudiar el !! anal"#ico de prop"sitos #enerales disponi:le en el circuito inte#rado !565$ e presentar un resu*en del anlisis te"rico del !!, el ;ue de:e ser contrastado en el !a:oratorio con los resultados de las *ediciones realizadas$  Operación del PLL

%n ausencia de señal a la entrada del siste*a el volta-e de error es nulo %n estas condiciones el .C/ oscila a una frecuencia an#ular
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!a condici"n de en#anc'e perfecta corresponde a señales de .C/ y de entrada a cuadratura= en este caso se dice ;ue el error de fase es cero$ !a diferencia de fase en relaci"n a la condici"n de cuadratura es la ;ue produce el volta-e de error correctivo para desplazar la frecuencia del .C/ desde su valor de oscilaci"n li:re al valor de la frecuencia de la señal de entrada, y por lo tanto, es la ;ue *antiene al !! en#anc'ado$ %sta 'a:ilidad auto correctora del siste*a per*ite al !! se#uir los ca*:ios de frecuencia ;ue eperi*enta una vez ;ue ya se 'a producido el en#anc'e$  Relación de Voltaje  de!"a#a$iento entre do! !e%ale! !enoidale!&

>n detector de fase es un *ezclador opti*izado para usarse con frecuencias de entrada i#uales$ ?ste se deno*ina @detector de faseA &" co*parador de fase) dado ;ue la cantidad de volta-e de cd depende del an#ulo de fase entre las señales de entrada$  *edida ;ue el an#ulo de fase ca*:ia lo *is*o ocurre con el volta-e de cd$ %n la si#uiente fi#ura @aA se ilustra el an#ulo de fase entre dos señales senoidales$ Cuando estas señales ecitan al detector de fase de la fi#ura @:A, co*o salida se o:tiene un volta-e de cd$ >n tipo de detector de fase tiene un volta-e de salida de cd ;ue varia co*o *uestra la fi#ura @cA$ ++,uando el angulo de fase es - cero/0 el oltaje de cd es mimo. 4 medida )ue el angulo de fase se incrementa de - a 15-60 el oltaje de cd decrece a su alor m7nimo. ,uando es 8-60 la salida de cd es el promedio entre las salidas mima y m7nima.++


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B La#o de !e'(i$iento de Fa!e& !a funci"n del lazo de se#ui*iento de fase pri*era*ente co*para una señal de entrada , con la señal proveniente de un .C/ , *ediante un co*parador de fase con lo ;ue se o:tiene un volta-e de salida ;ue representa la diferencia de fase entre las dos señales$ %ste volta-e es después ali*entado a un filtro pasa:a-os ;ue proporciona un volta-e de salida &a*plificado si se re;uiere) ;ue puede to*arse co*o el volta-e de salida del !! y ;ue se utiliza interna*ente co*o el volta-e para *odular la frecuencia del .C/$ !a funci"n del lazo cerrado del circuito, es la de *antener *uy fi-a la frecuencia del .C/ respecto a la frecuencia de la señal de entrada$


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) De$od(lación de Frec(encia&

!a detecci"n o de*odulaci"n de  puede lo#rarse directa*ente *ediante el uso del circuito !!$ i la frecuencia central del !! se selecciona o se desi#na co*o la frecuencia portadora de , el volta-e filtrado o de salida del circuito de la fi#ura @ia#ra*a de :lo;ues de lazo de se#ui*iento de fase :sico !!A ser el volta-e de*odulado deseado, con una variaci"n del valor proporcional a la variaci"n de la frecuencia de la señal$ e esta for*a, el circuito !! opera co*o un des*ontador, li*itador y de*odulador de frecuencia inter*edia &) co*o los ;ue utilizan en los receptores de $ >na unidad popular es la del !565, ;ue se *uestra en la fi#ura @dA, la cual contiene un detector de fase, un a*plificador y un oscilador controlado por volta-e, los cuales se encuentran conectados interna*ente s"lo de for*a parcial$ e e*plean un resistor y un capacitor eternos y , para esta:lecer la frecuencia central o de li:re e-ecuci"n del.C/$ /tro capacitor eterno , se e*plea para esta:lecer la :anda de paso del filtro pasa:a-os y la salida del .C/ de:er conectarse de vuelta co*o la entrada del detector de fase para cerrar el lazo del !!$ or lo #eneral, el 565 utiliza dos fuentes de ali*entaci"n .D y .$ !a fi#ura @eA *uestra al !! conectado para funcionar co*o un de*odulador de $ %l resistor y el capacitor esta:lecen la frecuencia de e-ecuci"n li:re $


#ágina 6


#ágina E

) For$(la! para el LM*+,+ !in !e%al de entrada&

F.oG recuencia li:re del oscilador .C/ Ro de9e estar en el rango de 2:;< a 2-:;<.

F.LG ntervalo de en#anc'e

F/m0 Hanancia de la *alla

F.n0 ntervalo de Captura

F 0 actor de a*orti#ua*iento

.recuencia libre de oscilación #enerada por el .C/ esto es sin señal de entrada al

circuito !!$ Intervalo de &aptura &apture #ange, %s el ran#o de frecuencias pr"i*as a o dentro

del cual el !! puede fi-ar o ad;uirir el en#anc'e con la señal de entrada$ !a *is*a depende so:re todo del filtro si en efecto IioI es superior a la frecuencia de corte del filtro, la señal de error .e es cero, el !! no en#anc'a y el .C/ per*anece en la frecuencia central o$ Intervalo de engance Loc4 #ange, %s el intervalo de frecuencias pr"i*as a o dentro

del cual, después del en#anc'e, el oscilador puede per*anecer sincronizado en la señal de salida$ !a :anda de en#anc'e es *ayor ;ue la :anda de captura y depende del ca*po de variaci"n del la tensi"n de error producida por el detector de fase y por el ca*po de frecuencia dentro del cual el .C/ puede operar$ %n efecto, después de la realizaci"n del en#anc'e, la tensi"n de salida del detector de fase es continua y por lo tanto la frecuencia de corte superior del filtro no influye en el co*porta*iento del siste*a$ [By: Yhália Arce] Facultad de Ingeniería en Comunicaciones & Electrónica FIE ICE !"B

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/anancia de la malla, elaciona la cantidad de ca*:io de fase entre la señal de entrada y

la señal del .C/ para un ca*:io en la frecuencia de la señal de entrada &suponiendo ;ue la *alla per*anece en#anc'ada)$ onde JKoG sensi:ilidad del oscilador JKdG sensi:ilidad del detector de fase J!a salida del detector de fase puede o:servarse en el pin E J.cG es la tensi"n total de ali*entaci"n del circuito entre los pines 1 y 10$ .actor de amortiguamiento, La:ilidad del lazo para responder rpida*ente a un ca*:io

:rusco de frecuencia en la entrada sin producir ecesivo overs'oot$ "onde oers=oot es el re9asamiento )ue tiene una onda0 como se muestra en la figura>

- Procedi$iento para reali#ar la practica del de$od(lador LM*+,+.

M aterial Necesario OPuente de ali*entaci"n R 12. OP%;uipo /sciloscopio, Henerador de funciones,eñal del S OPesistores 2 de 1(T, 1 de 2$E(T OPCapacitores 1 de 0$1U, 1 de0$01U, 1 de 0$001U$ [By: Yhália Arce] Facultad de Ingeniería en Comunicaciones & Electrónica FIE ICE !"B

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M nstrucciones 1.% 4rme el siguiente circuito con el L$% #&# PLL/

2.% ,alcule>  o

=

0$3 R0 , 0

 L = ±

 n = ±

δ =

1 2

=

8 o

1 2π

Vs

0$3 &0$01 310

= ±

@m R1, 1

−

6

3

)&2$E 310 )

8&11$11 310 3 )

= ±

1 @mV R1V, 1

24 1

0$3 2E 310

3

6

=

24

−

6

&3$6 310 )&0$1 310 ) 1 2

−

88$88 310 3

31108

2π =

=

=

= ±

11$11;?z

= ± 3$E03;? z

1 2π

31108 3$6 310

1 &31108)&3$6 310 3 )&0$1 310 − 6 )


−

4

=

= ± 1$4E9;? z

0$149

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3.% @rficamente>

4$ /:serve con un /sciloscopio la salida del .C/ en el !! &pin 4) 5$ ida las frecuencias *i*a y *Wni*a de funciona*iento li:re &sin señal de entrada), esto se *ide en el pin 4 y 9 de:en de estar en cuadratura, en el pin 4 se o:servara una onda cuadrada y en el pin 9 una onda trian#ular$ 6$ eferente a esto se de:er a-ustar la frecuencia para o:tener *as o *enos un ran#o i#ual a la frecuencia de la señal *oduladora$


#ágina 11

Dia'ra$a del de$od(lador.


#ágina 12

- Repre!entación del dia'ra$a del PLL LM+,+ 15- &ircuito de acoplo5- es un circuito formado por una resistencia y un condensador

conectados en serie de manera )ue Aste permite solamente el paso de frecuencias por encima de una frecuencia en particular llamada frecuencia de corte BcC y atenDa las frecuencias por de9ajo de esta frecuencia.

25- .recuencia de )uncionamiento libre del 6&O5- En

resistor de temporización eterno se conecta a la terminal 5 y el capacitor de temporización eterno a la terminal 8. (stas dos componentes determinan la frecuencia de funcionamiento li9re del V,O0 dada por>


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se seleccionan para producir la frecuencia de funcionamiento li9re del V,O en el centro del interalo de frecuencias de entrada. Por ejemplo si se desea enganc=arse a una frecuencia de entrada entre !- y &- ;?z0 se eligen el R y C para producir una frecuencia de funcionamiento li9re del V,O de #-;?z. R1 y C 1

1

35- .iltro Pasabajas5- O9sere

1

)ue el capacitor del filtro0 C a entre la terminal F Bcon la resistencia interna de 3.&; X) y tierra. (ste capacitor y el resistor interno forman el filtro pasa9ajas R, para remoer las frecuencias originales0 sus armónicas y la frecuencia suma. La frecuencia de corte de este filtro est dada por> 2

"

1 2

RF C F

(ntre mas 9aja la frecuencia de corte de este filtro0 el interalo de captura es menor.


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- Re!(ltado! pr/ctico!.

1$ ri*era*ente se ar*o el #enerador de  con C$ S2206 de:e*os to*ar en cuenta a cuanta frecuencia desea*os llevar nuestra portadora$ %n este caso nuestra portadora era de 100(Lz, con el si#uiente dia#ra*a$


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[Partes del XR-2206]

[Fotografía (A) – Circuito para odulaci!" F#]

[Fotografía ($) – %e&al #odulada e" F#]


#ágina 16

2.- Procedimos a introducir la señal modulada en la entrada del circuito del PLL, para la demodulación con el siguiente circuito:

Nota. pero primeramente de9emos de tomar mediciones en el pin ! y 80 para er la

frecuencia li9re de oscilación0 tam9iAn medir la resistiidad del PLL del pin F a tierra para erificar si tenemos 3.&; G rocedi*os a verificar nuestra frecuencia li:re de /scilaci"n y nos dieron los si#uientes resultados

[Fotografía (C) – %e&al 'ria"gular pi"  %e&al Cuadrada pi" *] [By: Yhália Arce] Facultad de Ingeniería en Comunicaciones & Electrónica FIE ICE !"B

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[Fotografía (+) – de,e" estar e" fase]

'ota> 'uestro V,O era de 3.F#;?z a 12-;?z 3$ Yer*inando de verificar, se#ui*os con la de*odulaci"n, la cual la o:tendrWa*os insertando la señal *odulada del S2206 al !! de*odulador &co*o *enciona*os anterior*ente)$ 4$ /:serva*os lo ;ue o:tendre*os en el pin E de nuestro !!, y o:tuvi*os los si#uientes resultados

[Fotografía () – Coparaci!". la se&al oduladora / se&al recuperada e" la deodulaci!"] [By: Yhália Arce] Facultad de Ingeniería en Comunicaciones & Electrónica FIE ICE !"B

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Nota. ,omo podemos o9serar la señal recuperada nos da desfasada con respecto a la

señal moduladora Bla del generadorC. (ntonces para corregir esto0 se tomo en cuenta )ue conoc7amos nuestra señal portadora )ue era de 1--;?z0 entonces intentamos )ue la frecuencia del V,O fuera igual en frecuencia. $ientras igual9amos nuestro V,O nos da9an los siguientes resultados>

[Fotografía (F) – erificaci!" del C1 f345*478]

[Fotografía (9) – erificaci!" del C1 f44:78] [By: Yhália Arce] Facultad de Ingeniería en Comunicaciones & Electrónica FIE ICE !"B

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[Fotografía (7) – 1,ser;aci!" del desfa8aie"to de las se&ales] Nota. Ha )ue esta9lecimos )ue nuestro PLL tuiera un V,O de 1--;?z0 procedimos de

nueo a introducir la señal modulada a la entrada del demodulador y podemos o9serar )ue a=ora si recupera la señal moduladora en fase.

[Fotografía (<) –%e&al oduladora / se&al recuperada e" Fase]


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[Fotografía (=) –%e&ales e" fase a difere"tes escalas e" aplitud]

[Fotografía (>) –Circuito teri"ado circuito odulador / el deodulador5] Nota. Parte iz)uierda circuito modulador0 parte derec=a circuito demodulador. - O0!er1acione!.

l *o*ento de 'acer la practica nos da:a puro ruido y era por el clsico pro:le*a de las puntas, ya ;ue procedi*os a verificarlas y no respondWan$ !os co*ponentes son fciles de conse#uir, nos costo un poco de tra:a-o con el !! 565, ya ;ue lo pedi*os todo el sal"n y unos no pa#a:an etc$


#ágina 21

- Re!($en

Z Cuando las frecuencias de entrada a un *ezclador son i#uales, la salida es un volta-e de cd$ Z l dar entradas de i#ual frecuencia, la salida de un detector de fase es un volta-e de cd ;ue depende del n#ulo de fase entre las señales de entrada$ Z %l volta-e de control a un .C/ deter*ina la frecuencia de salida$ Z %l filtro pasa:a-as de una *alla de fase encadenada re*ueve las frecuencias ori#inales, sus ar*"nicas y la frecuencia su*a$ %sto per*ite solo el paso de la frecuencia diferencia, nor*al*ente un volta-e de cd, para controlar al .C/$ Z %l n#ulo de fase entre la señal de entrada y la señal del .C/ deter*ina el volta-e de cd a la salida del detector de fase$ Z Cuando una !! se en#anc'a, la frecuencia del .C/ es i#ual a la frecuencia de entrada$ Z %l intervalo de en#anc'e es la :anda de frecuencias ;ue el .C/ puede #enerar$ Z %! intervalo de captura, sie*pre *enor o i#ual al intervalo de en#anc'e, es la :anda de frecuencias en las ;ue la !! puede en#anc'arse cuando el en#anc'e a7n no eiste$ Z Cuando la señal de entrada es una señal de , la !! produce una señal de audio de*odulada en su salida de $

- Concl(!ione!.

!a practica del de*odulador se lo#ro con éito ya ;ue se lo#ro recuperar la señal *oduladora &la señal del #enerador)$ [a ;ue las pri*eras veces recuper:a*os una señal trian#ulada pero al *o*ento de *over la señal *oduladora, esta señal recuperada no la se#uWa= de:e*os recordar ;ue la señal recuperada del !! de:e se#uir a la señal *oduladora y de:en estar en fase, ya ;ue para eso esta:leci*os los criterios de la frecuencia de en#anc'e, frecuencia de captura, #anancia de la *alla y el factor de a*orti#ua*iento$


#ágina 22

- 2i0lio'r/"ica. •

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#ágina 23

Modulador y Demodulador FSK

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