Medidor de modulação
Acho que esse é um dos instrumentos de teste mais importantes que você pode ter além de um medidor de watt e um osciloscópio. Então aqui está um circuito para construir um.
| Nº da peça | Valor | |
|---|---|---|
| R1, R2, R3 | 16 ohm, 2 W | |
| R4 | 5600 ohm, 1/2 W | |
| R5 | Potenciômetro de 50K | |
| D1, D2, D3 | diodo 1N60 | |
| C1 | 4 uF | |
| C2, C3 | .005 uF | |
| METRO | 0-50 uA | |
| RFC1 | bobina 2,5 mH | |
| SW1 | interruptor |
Descrição do circuito:
Suponha por um momento que apenas a portadora estável esteja presente e o operador não esteja falando no microfone. Durante esse período, o instrumento é ajustado em sua posição de calibração pelo SW1. À medida que o transportador constante passa pelo diodo D1, ele é convertido em CC, viaja pelo estrangulador de RF e atinge o medidor. Isso fornece um ponto de referência para medir a porcentagem de modulação. O controle de calibração é girado até que o medidor leia exatamente a escala completa.
Após a calibração, o SW1 é colocado na sua posição de modulação. Agora, quando o operador fala no microfone, a operadora muda de força com a modulação. Desta vez, no entanto, o sinal deve passar pelo capacitor C1. Isso bloqueia a portadora estável e permite que apenas as pulsações que representam o sinal de áudio passem para o medidor. O áudio é recuperado da operadora pelos diodos D2 e D3, e o medidor agora responde dando um passo à frente na taxa de voz, mostrando a porcentagem de modulação.
Como você pode ver, este circuito usa uma carga fictícia interna que pode suportar apenas cerca de 6W. Se você planeja usar este medidor com mais energia do que isso, precisará melhorar a carga simulada, usando resistores de energia ou possivelmente fazendo uma tomada para uma antena / carga simulada externa.
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Compressor de microfone simples usando 3 transistores para equipamentos de HF
Aqui está uma breve visão geral do circuito:
- O primeiro transistor (Q1) é um pré-amplificador. Ele amplifica o sinal de entrada e fornece um ganho de cerca de 20.
- O segundo transistor (Q2) é um buffer. Ele isola o primeiro transistor do terceiro transistor e evita que o circuito de feedback se torne instável.
- O terceiro transistor (Q3) é o compressor. Ele fornece o feedback negativo que controla o ganho do circuito.
- Q1, Q2 e Q3 são 2N2222 ou BC548
O sinal de feedback negativo do terceiro transistor reduz o ganho do primeiro transistor à medida que o nível do sinal aumenta. Isso é o que proporciona o efeito de compressão. A quantidade de compressão é determinada pelos valores dos resistores no circuito de feedback. Quanto maiores os valores dos resistores, maior será a compressão aplicada.
O circuito funciona reduzindo o ganho do amplificador à medida que o nível do sinal de entrada aumenta. Isso torna as partes mais altas do sinal mais silenciosas, sem afetar as partes mais baixas. Isso pode ser usado para melhorar a faixa dinâmica de um sinal, tornando-o mais equilibrado e uniforme.
Pré-amplificador de microfone SSM2167 com compressão para transceptor HF
Esta ideia de projeto "faça você mesmo" é baseada no pequeno módulo de placa " SSM2167 Microphone Preamplifier Board Preamp Compression Module DC 3V-5V " amplamente disponível no eBay e Aliexpress.
O ganho do microfone é insuficiente no transceptor µBITx, já que não há controle de ganho do microfone. Também seria útil não apenas fornecer controle de ganho do microfone, mas também adicionar compressão para aumentar a potência média de saída. Se você busca melhorar a qualidade do som das transmissões uBitx, a compressão de áudio é uma boa opção a ser considerada. Há diversos compressores disponíveis, então você pode experimentar diferentes configurações para encontrar a que funciona melhor para você.
O SSM2167 é um amplificador de áudio de baixo ruído com recursos de compressão e gate de ruído. Ele pode ser usado no transceptor HF para melhorar a qualidade de áudio do sinal transmitido. O recurso de compressão ajuda a reduzir a faixa dinâmica do sinal de áudio, o que pode torná-lo mais alto e potente. O recurso de gate de ruído ajuda a reduzir o ruído no sinal de áudio, o que pode torná-lo mais claro.
Aqui estão alguns dos usos específicos do SSM2167:
Compressão
O recurso de compressão do SSM2167 pode ser usado para reduzir a faixa dinâmica do sinal de áudio. Isso significa que a diferença entre as partes mais altas e mais baixas do sinal será menor. Isso pode tornar o sinal mais alto e potente. O compressor é controlado por um único resistor (R1), que permite que a taxa de compressão seja definida de 1:1 a mais de 10:1.
Portão de ruído
O recurso de redução de ruído do SSM2167 pode ser usado para reduzir o ruído no sinal de áudio. Isso significa que as partes silenciosas do sinal serão removidas, o que pode tornar o som mais claro. A redução de ruído é controlada pelo resistor (R2), que permite ajustar a taxa de compressão de -40 dBv a -50 dBv.
AGC
O SSM2167 possui um dispositivo para gerar uma tensão AGC. Essa tensão pode ser usada para acionar um S-meter, um dispositivo que mede a intensidade de um sinal de rádio recebido.
O SSM2167 normalmente é conectado entre a entrada do microfone e o estágio do amplificador de áudio do uBitx. O circuito de compressão no SSM2167 pode ser ajustado para fornecer uma variedade de níveis de compressão, dependendo da qualidade de som desejada. A tensão AGC do SSM2167 pode ser usada para ajustar automaticamente o ganho.
Alimente seu microfone eletreto corretamente
Conecte um resistor de 4,7 kΩ entre a entrada do microfone e 5 VCC do regulador 7805 para polarizar corretamente o microfone de eletreto. Adicione um potenciômetro de 10 kΩ na saída para ajustar os níveis de potência do seu pré-amplificador.
O módulo consome apenas 2,5 mA, permitindo que você o alimente tanto pelo regulador principal quanto pelo regulador Raduino sem sobrecarregar o sistema. Esse baixo consumo de corrente proporciona flexibilidade na configuração da instalação.
Bloquear interferência de RF em frequências mais altas
Instale um indutor de 100 μH entre o pino de entrada+ e o microfone para interromper o feedback de RF durante a transmissão. Coloque um capacitor de 1 nF entre o pino de entrada+ e o terra para proteção adicional contra RF. Essa combinação mantém o áudio limpo durante a transmissão em bandas de frequência mais altas. Esses componentes impedem que a energia de RF entre nos estágios de áudio e cause distorção ou oscilação indesejada no caminho do sinal.
Elimine o feedback do microfone durante a recepção
Conecte o pino de desligamento do SSM2167 (pino 3) à saída T/R do seu Raduino (D7) por meio de um resistor de 47 kΩ. Isso desabilita automaticamente o compressor durante a recepção, evitando feedback acústico quando o microfone estiver próximo ao alto-falante. Você pode pular esta modificação se planeja usar o módulo como uma unidade externa separada do seu transceptor principal.
Personalize as configurações de compressão e Noise Gate
Remova os resistores SMD R1 e R2 para adicionar potenciômetros ajustáveis para as funções de compressão e gate de ruído. O controle de compressão ajusta a agressividade com que o circuito reduz a faixa dinâmica do seu sinal. O gate de ruído define um limite que impede que sons de fundo, como ruído de ventilador, áudio de TV ou ruído ambiente, cheguem à sua transmissão. Isso mantém suas conversas limpas e com som profissional.
Otimize a saída de potência sem overdrive
O SSM2167 aumenta a potência média de saída comprimindo a faixa dinâmica do seu sinal. Isso torna o seu sinal mais alto e consistente para outras operadoras. No entanto, compressão excessiva pode sobrecarregar os seus uBitx finais e causar respingos nas frequências adjacentes.
Monitore seus níveis de potência cuidadosamente e considere trocar os dissipadores de calor dos seus transistores IRF510 finais se notar um aumento no acúmulo de calor. O ajuste adequado equilibra a qualidade de áudio aprimorada com uma saída espectral limpa.
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Compressor para Microfone
- Escrito por: Newton C. Braga
Como conseguir o nível ideal de sinal para a entrada de um amplificador ou de um transmissor, quer seja com sons fracos quer com sons mais fortes?
A solução está no emprego de uma etapa pré-amplificadora que possua um ganho variável dependendo da intensidade do sinal de entrada, que é justamente o proposto neste artigo.
Com os sinais fracos, o ganho é máximo, levando o amplificador ou o transmissor ao rendimento também máximo.
À medida que o sinal vai se tornando mais forte, o ganho da etapa é reduzido de modo a não saturar o amplificador ou o transmissor, causando distorções ou sobremodulação.
Observe que o ganho cai à medida que os sinais se tornam mais intensos, evitando assim a saturação do sistema.
O circuito possui um ajuste para o nível máximo de excitação do amplificador ou do transmissor que depende de suas características de entrada e do microfone usado.
O CIRCUITO
O amplificador operacional 741 funciona com fonte simétrica e ganho médio determinado pela resistência de realimentação, dada pelo potenciômetro P1 e por R3.
No entanto, este ganho também depende da resistência apresentada pelo transistor Q1 entre o dreno e a fonte.
O ganho da etapa pode, então, ser alterado em função da polarização de comporta do transistor de efeito de campo.
Temos, desta forma, ligado à saída do operacional um sistema paralelo de realimentação em que existem dois diodos que retificam o sinal de áudio e o aplicam, após filtragem por C3, na comporta do transistor de efeito de campo.
Sendo assim, quando o nível de sinal na saída do operacional tende a subir, a comporta do transistor é polarizada no sentido de provocar uma redução de ganho.
Do mesmo modo, com sinais fracos na entrada, quando o nível de sinal na saída do operacional se torna baixo, a polarização de comporta do FET faz com que o ganho da etapa aumente.
Com a configuração indicada podemos obter uma compressão de até 20 dB nos picos mais intensos de áudio e o ganho chega a 20 vezes com os sinais mais fracos.
O capacitor C1 proporciona uma inércia na atuação do sistema, de modo a não termos variações bruscas que causariam efeitos desagradáveis.
Eventualmente, em função da aplicação, você poderá experimentar outros valores para este componente, na faixa de 2,2 a 22 µF.
É importante lembrar que, no caso dos transmissores (radioamadores PX e PY e serviços de comunicações), a sobremodulação é um problema que impede o bom rendimento e que um bom sistema de compressão permite concentrar o máximo de potência de áudio na portadora de RF e, com isso, aumentar o alcance.
Um projeto alternativo de compressor logarítmico
O circuito mostrado abaixo ilustra um método para obter uma característica logarítmica de entrada:saída em um estágio amplificador, potencialmente servindo como um compressor.
O circuito aproveita a característica logarítmica inerente à junção base-emissor de um transistor.
Nessa configuração, o transistor é integrado ao circuito de feedback de um amplificador operacional (op-amp).
Praticamente qualquer transistor de pequeno sinal pode ser utilizado para essa finalidade.
O diodo D1 é empregado para restringir a oscilação da tensão de saída, enquanto o RV1 é ajustado finamente para anular a tensão de deslocamento de saída do amplificador operacional, configurando-a como zero.
Objetivo
Neste circuito esperamos uma relação logarítmica entre as amplitudes do sinal de entrada e saída.
Compressão Logarítmica:
O circuito comprime uma ampla faixa de amplitudes de sinal de entrada em uma faixa de saída menor. Por exemplo:
Pequenos sinais de entrada são mais amplificados.
Grandes sinais de entrada são menos amplificados.
Isso se deve ao comportamento logarítmico da junção base-emissor dos transistores no circuito de feedback.
Controle de Faixa Dinâmica:
O circuito é adequado para aplicações como compressores de áudio ou sistemas de controle automático de ganho, onde precisamos gerenciar sinais com uma ampla faixa dinâmica sem distorção.
Características de saída:
Para pequenos sinais de entrada, a saída terá uma amplitude relativamente maior.
Para sinais de entrada maiores, a saída aumentará em uma taxa mais lenta, indicando uma resposta logarítmica.
A saída também deve manter um sinal limpo e com baixo ruído se o circuito for projetado corretamente e os componentes estiverem funcionando corretamente.
Circuito funcionando
Este circuito funciona como um amplificador logarítmico, aproveitando a relação logarítmica tensão-corrente da junção base-emissor de um transistor. Vamos entendê-lo passo a passo:
Manipulação de sinal de entrada
Começamos com o sinal de entrada que passa por C1 (1 µF). Este capacitor bloqueia qualquer componente CC e permite a passagem apenas do sinal CA.
R1 (100 kΩ) define a impedância de entrada, garantindo que não carreguemos muito a fonte do sinal.
Noções básicas sobre amplificadores operacionais
O amplificador operacional MC1456 é configurado em uma configuração inversora.
O terminal não inversor (+) é conectado ao aterramento.
O terminal inversor (-) faz parte do circuito de feedback, que inclui o transistor (Q1) e a rede de feedback.
Aqui, o amplificador operacional amplifica o sinal de entrada, mas apenas conforme determinado pelos componentes no circuito de feedback.
Feedback logarítmico usando transistor (Q1)
A chave para o comportamento logarítmico é Q1 (BC547), cuja junção base-emissor nos dá uma relação logarítmica entre a tensão base-emissor (VBE) e a corrente do coletor (IC).
No ciclo de feedback:
O amplificador operacional garante que a voltagem no terminal inversor corresponda ao terminal não inversor (que está em 0 V devido ao aterramento virtual).
Isso significa que a corrente que flui pelo caminho de feedback (via Q1) é diretamente proporcional à tensão de entrada dividida por R1.
A tensão na junção base-emissor VBE do transistor se ajusta para satisfazer essa relação de corrente, seguindo a fórmula logarítmica:
V BE = V T * l n (I C / I S )
Aqui:
V T é a voltagem térmica (cerca de 26 mV à temperatura ambiente).
I S é a corrente de saturação do transistor.
Sinal de saída
Na saída, o amplificador operacional nos dá um sinal que é proporcional à resposta logarítmica do loop de feedback.
C3 (10 µF) suaviza as coisas removendo qualquer ruído de alta frequência da saída.
O que obtemos é um sinal que é uma versão logarítmica da entrada, o que é ótimo para aplicações como compressão de áudio ou computação analógica.
Diodo de fixação (D1)
D1 (1N914) limita a amplitude de oscilação da tensão de saída. Isso protege Q1 contra danos de tensão reversa durante sinais de entrada de alta intensidade.
Ele também mantém o transistor trabalhando dentro de sua região logarítmica sem entrar em colapso ou saturação.
Ajuste de Deslocamento Nulo (RV1)
Os amplificadores operacionais naturalmente têm uma pequena tensão de deslocamento que pode causar um componente CC indesejado na saída.
Usamos o RV1 para ajustar esse deslocamento, garantindo que a saída seja zero quando a entrada for zero.
Estabilização com Capacitores
C2 (100 nF) é colocado entre o diodo e o transistor para filtrar ruído de alta frequência e estabilizar o circuito.
Junto com C1 e C3, esses capacitores evitam oscilações e garantem uma operação suave e confiável.
Conclusão
O sinal de entrada passa por R1 para o terminal inversor do amplificador operacional.
O amplificador operacional ajusta sua saída para fazer com que a tensão base-emissor (VBE) de Q1 siga uma relação logarítmica com a corrente de entrada.
A tensão de saída acaba sendo a função logarítmica da entrada, com a oscilação limitada por D1.
RV1 garante que a saída comece em zero quando a entrada for zero.
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