Aquí estamos construyendo un transmisor de FM inalámbrico que usa comunicación de RF para transmitir la señal FM de potencia media o baja. El rango máximo de transmisión es de alrededor de 2 km.
Principio del circuito del transmisor FM:
La transmisión FM se realiza mediante el proceso de pre amplificación de audio, modulación y luego transmisión. Aquí hemos adaptado la misma fórmula amplificando primero la señal de audio, generando una señal portadora utilizando una señal oscilante y luego modulando la señal portadora con la señal de audio amplificada. La amplificación se realiza mediante un amplificador, mientras que la generación de la señal de modulación y portadora se realiza mediante un circuito oscilador de frecuencia variable. La frecuencia se establece en cualquier lugar entre el rango de frecuencia de FM de 88MHz a 108MHz. La potencia de la señal de FM del oscilador se amplifica utilizando un amplificador de potencia para producir una salida de baja impedancia, que coincide con la antena.
Related Publicación: ¿Cómo funciona el circuito del transmisor de TV?
Diagrama del circuito de 2 km de FM Transmitter Circuit:
Diagrama del circuito del transmisor FM-ElectronicsHub.Org
Componentes del circuito:
Nombre del componente Valor R1 18K R2 22K R3 90K R4 5K R5 540 Ohms R6 9K R7 40K R8 1K R9 20K C1 5uF, electrolito C2 47uF, electrolito C3 0.01uF, electrolito C4 15uF, electrolito C5 0.01uF, cerámica C6 20pF, Condensador variable C7 10 pF, cerámica C8 20 pF, condensador variable L1, L2 0.2uH Antena 30 pulgadas Antena telescópica o de cable largo V1 Batería de 9V Entrada de audio Micrófono
Diseño del circuito del transmisor FM: Diseño del preamplificador de audio:
Aquí estamos diseñando un amplificador emisor común de una sola etapa como el preamplificador.
a) Selección de Vcc: Aquí hemos seleccionado el Transistor de Unión Bipolar NPN, BC109. Como el VCEO para este transistor es alrededor de 40V, elegimos un Vcc mucho menor, de aproximadamente 9V.
b) Selección de Resistencia de carga, R4: Para calcular el valor de la resistencia de carga, primero debemos calcular la corriente de colector inactivo. Supongamos que este valor es de aproximadamente 1 mA. El voltaje del colector debe ser aproximadamente la mitad de Vcc. Esto da el valor de la resistencia de carga, R4 como: Vc/Iq = 4.5K. Seleccionamos una resistencia de 5K para un mejor funcionamiento.
c) Selección de resistencias de divisor de voltaje R2 y R3: Para calcular el valor de la resistencias del divisor de tensión, necesitamos calcular la corriente de polarización así como el voltaje a través de las resistencias. La corriente de polarización se aproxima a 10 veces la corriente de base. Ahora la corriente base, Ib es igual a la corriente del colector dividida por la ganancia actual, hfe. Esto le da el valor de Ib a 0.008mA. La corriente de polarización es, por lo tanto, de 0,08 mA.
Se supone que el voltaje en la base, Vb, es 0,7 V más que el voltaje del emisor Ve. Ahora suponga que el voltaje del emisor es del 12% de Vcc, es decir, 1.08V. Esto le da a Vb 1.78V.
Así, R2 = Vb/Ibias = 22.25K. Aquí seleccionamos una resistencia de 22 K.
R3 = (Vcc-Vb/Ibias = 90.1K. Aquí seleccionamos una resistencia de 90 K.
d) Selección de la resistencia del emisor R5: El valor de R5 viene dado por Ve/Ie, donde Ie es la corriente del emisor y es aproximadamente igual a la corriente del colector. Esto da R5 = (Ve/Ie) = 540 Ohms. Aquí seleccionamos una resistencia de 500Ohms. Sirve para eludir la corriente del emisor.
e) Selección del capacitor de acoplamiento, C1: Aquí este condensador cumple la función de modulando la corriente que pasa por el transistor. Un valor alto indica baja frecuencia (graves), mientras que un valor menor aumenta los agudos (frecuencia más alta). Aquí seleccionamos un valor de 5 uF.
f) Selección de Resistencia de Micrófono R1: El propósito de esta resistencia es limitar el corriente a través del micrófono, que debería ser menor que la corriente máxima que puede manejar un micrófono. Supongamos que la corriente a través del micrófono es 0.4 mA. Esto da el valor de Rm = (Vcc-Vb)/0.4 = 18.05K. Aquí seleccionamos una resistencia de 18 K.
g) Selección de capacitor de derivación, C4: Aquí seleccionamos un condensador de electrolito de 15 uF, que puentea la señal de CC.
[También Lea: Cómo crear Temporizador ajustable ] Diseño del circuito del oscilador:
a) Selección de componentes del circuito del tanque-L1 y C6: Sabemos que la frecuencia de las oscilaciones está dada por el estilo
f = 1/(2Π√LC)
Aquí requerimos una frecuencia entre 88 MHz y 100 MHz. Vamos a seleccionar un inductor 0.2uH. Esto le da un valor de C6 a alrededor de 12pF. Aquí seleccionamos un condensador variable en el rango de 5 a 20 pF.
b) Selección del condensador del tanque, C9: Este condensador sirve propósito de mantener el circuito del tanque a vibrar. Como aquí estamos usando BJT 2N222, preferimos el valor de C9 entre 4 y 10 pF. Vamos a seleccionar un condensador de 5 pF.
c) Selección de resistencias de polarización R6 y R7: Uso el mismo método para el cálculo de resistencias de polarización, como en el diseño del preamplificador, seleccionamos los valores de las resistencias de polarización R6 y R7 para que sean 9 K y 40 K respectivamente.
d) Selección del condensador de acoplamiento, C3: Aquí seleccionamos condensadores de electrolito de aproximadamente 0.01 uF como capacitor de acoplamiento.
e) Selección de resistencia del emisor, R8: Utilizando los mismos cálculos que para el circuito del amplificador, obtenemos el valor de la resistencia del emisor alrededor de 1K.
Diseño del circuito del amplificador de potencia:
Como requerimos una salida de baja potencia, preferimos usar un amplificador de potencia de clase A con un circuito de tanque LC en la salida. Los valores de los componentes del circuito del tanque son los mismos que en el circuito del oscilador. Aquí seleccionamos la resistencia de polarización para que sea de aproximadamente 20 K y el condensador de acoplamiento de aproximadamente 10 pF.
Selección de antena:
Dado que el rango es de aproximadamente 2 km, podemos preparar una antena usando una antena de palo o un cable de 30 pulgadas aproximadamente, que sería aproximadamente 1/4 de la longitud de onda de transmisión.
Teoría detrás del circuito del transmisor de FM:
La señal de audio del micrófono es una señal de nivel muy bajo, del orden de los mill volts. Este voltaje extremadamente pequeño necesita ser primero amplificado. Una configuración de emisor común de un transistor bipolar, polarizado para operar en la región de clase A, produce una señal invertida amplificada.
Otro aspecto importante de este circuito es el oscilador colpitt circuito. Este es un oscilador LC donde la energía se mueve hacia adelante y hacia atrás entre el inductor y el condensador formando oscilaciones. Se usa principalmente para la aplicación de RF.
Cuando a este oscilador se le da una entrada de voltaje, la señal de salida es una mezcla de la señal de entrada y la señal de salida oscilante, produciendo una señal modulada. En otras palabras, la frecuencia del circuito generado por el oscilador varía con la aplicación de una señal de entrada, produciendo una señal modulada en frecuencia.
¿Cómo se usa el circuito del transmisor FM?
La entrada de audio desde el micrófono o cualquier otro dispositivo se amplifica primero utilizando la configuración de emisor común de BC109. Esta señal amplificada se da luego al circuito del oscilador a través del condensador de acoplamiento. El circuito del oscilador genera una señal con una frecuencia determinada por el valor del condensador variable. La señal de salida del emisor del transistor está acoplada a la entrada del transistor del amplificador de potencia que utiliza el condensador de acoplamiento. A medida que se amplifica esta señal, el condensador variable en la sección del amplificador de potencia tiende a mantener una salida que coincide con la del oscilador. La señal de RF amplificada se transmite usando una antena.
Aplicaciones del circuito del transmisor de FM:
Este circuito se puede usar en cualquier lugar para transmitir señales de audio que utilizan transmisión FM, especialmente en instituciones y organizaciones.
Limitaciones:
Este circuito es para fines educativos y puede requerir un enfoque más práctico.
Publicación relacionada: Circuito de FM Bugger