Proyecto AM PWM PDM para 40 mts

Receptor R-392

Después de mucho trabajo he logrado restaurar un receptor R-392 el cual me ha brindado muchas satisfacciones y principalmente ha permitido que actualmente trabaje en AM durante las noches, antes de restaurar el R-392 utilizaba un receptor Racall RA1772, que si bien funciona  de maravillas con todas las prestaciones propias de un equipo de "Estado Solido", a la hora de utilizarlo por las noches, el ruido de caracter electrico proveniente del alumbrado publico hacian que desistiera de mis comunicados en la banda de 40 mts. Ahora la situación es distinta, el viejo R-392, con todas sus valvulas alimentadas en placa con solo 28 volt han dejado atraz  todo ese bestial ruido, ahora puedo recepcionar señales muy pequeñas en magnitud y simplemente el ruido de carcter electrico no es considerado por el R-392. No obstante lo anterior tambien dicidí hacer un amplificador de antena para mi receptor y por supuesto ese amplificador debia ser armado con una etapa valvular, es así que implemente el amplificador con una 12BA6 y logicamente alimentadola solo con 28 volt en placa, que maravilla, conseguí aumentar la señal de entrada para entradas muy debiles en 15 db aproximadamente y aun así el ruido electrico de mi vecindad ya no son problema, eso ya es parte del pasado, claro que tambien debo mencionar lo importante que ha sido la utilización de mi super Loop Magnetica para recepción de tan solo 63x63 centimetros,,,,,una proeza de antena.

Proyecto AM PWM Miguel Angel CE3SIE

Con gran alegria hace algun tiempo, Miguel consiguio terminar la implementacion de su transmisor de AM PWM, el trabajo si bien fue arduo, los beneficios obtenidos tras muchas horas de trabajo pueden ser apreciados en la calidad del trabajo desarrollado..........

En la pagina de Amigos de AM de este blog encontrarán mayor cantidad de imagenes de este proyecto. Una vez mas se demuestra que otra RADIOAFICION en Chile es posible........grande Miguel!!!!!!!!!

Sintetizador de Frecuencia HF

Luego de leer de éste proyecto agradeceré  dejen sus comentarios al respecto directamente al final de blog o envíen email respectivo, ello es de gran importancia  ya que permite una retroalimentación del presente trabajo.

Como ya mencioné con anterioridad, el proyecto de AM PWM utiliza como fuente de exitación la señal proveniente desde un tranceptor HF. No obstante lo anterior se retomó la idea de proveer una fuente de exitación tal que provea de la energía de RF suficiente y al mismo tiempo la frecuencia a transmitir. Si bien existen en el mercado Kit VFO basados en sistemas de Síntesis Directa Digital (DDS), los mismos si no son bien observados en cuanto a sus prestaciones de seguro nos podremos llevar alguna desagradable sorpresa. Existe una serie de sistemas DDS basados en un chip AD9834 y similares, que si bien funcionan y son extremadamente estables, en su salida además de la señal fundamental encontraremos otras señales de carácter espurio las cuales sin duda nos causarán inconvenientes en un amplio margen de frecuencias contiguas a la frecuencia fundamental en la cual nos encontremos transmitiendo.

De acuerdo con lo expresado en el párrafo anterior y aun cuando había mencionado la idea de realizar un VFO a partir de un sistema DDS, he creído conveniente detener dicha idea y esperar a reunir mayor información respecto de otros C.I. DDS que tengan mejores prestaciones. Ahora he regresado a la idea original de realizar un sistema de Síntesis de Frecuencia basado en la utilización de un sistema PLL. Para tal efecto he utilizado el C.I. MC145151P como elemento central de síntesis de frecuencia. El control sobre el divisor programable es un microcontrolador Atmel AT89C2051. Si bien la gran mayoría de los circuitos que existen en la red se basan en la utilización de microcontroladores PIC de Microchip, debo reconocer que particularmente y solo por un tema de comodidad y de programación he decidido trabajar con Atmel.

Por el momento dejo algunas imagenes (las iré actualizando)del sintetizador de frecuencia....ah!! y algo importante de mencionar es que el intervalo o pasos de frecuencia es de 5 Khz y que el sintetizador es capaz de barrer toda la banda de 40 mts.y mas, además que incorpora la utilización de una pantalla LCD para ver gráficamente la frecuencia de trabajo.

He agregado la descarga del programa fuente del microcontrolador. Decidí escribir el programa en Basic ya que sigo considerando que es un lenguaje fácil de entender por las personas que recién dan sus primeros pasos en el mundo de los microcontroladores, para los mas conocedores pueden tomar el código escrito en Basic y reescribirlo en C o en Assembler. Para quienes quieran trabajar en BASIC les sugiero utilizar el compilador para 80x51 de BASCOM, el cual pueden descargar desde aquí. Respecto al grabador para el microcontrolador 89C2051 existen en la red varios circuitos que permiten leer o grabar éste tipo de microcontroladores.

Se ha  agregado el diseño PCB del circuito impreso del sintetizador, el cual se puede descargar desde aquí o también a continuación de la imagen jpg del diseño. Respecto de T1 se trata de un inductor cuya frecuencia de resonancia en conjunto con él o los varicap debe resonar en 7.1 Mhz. En sí se trata de un circuito LC paralelo debe tenerse en cuenta que en el desarrollo práctico del inductor se verá modificado en relación al valor calculado y ello se debe particularmente a la utilización del encapsulado metálico de T1. Es aconsejable sirviéndose de un instrumento adecuado realizar todos los ajustes fuera del circuito impreso y solo una vez que se tenga la certeza del correcto funcionamiento se instale T1 de forma definitiva en el circuito impreso. Cuando se efectúen las mediciones externas sobre T1 asegúrese de aterrizar correctamente el encapsulado metálico de T1. También es importante que se contemple que el núcleo de ferrita de T1 no quede muy afuera ni muy adentro del encapsulado. Para el calculo del inductor de T1 puede utilizar la expresión:

                 L=25330  [uHy]

                      f ^2 C

donde:

           f   frecuencia de operación en Mhz

           C  Capacidad paralela equivalente en pF

Circuito lógico del sintetizador (PLL)

Circuito esquemático VCO del Sintetizador

Bajar Archivo Programa Fuente Microcontrolador(Sintetiza.Bas)

Bajar Archivo Compilado (Sintetiza.Hex)

Diseño PCB sintetizador

Bajar diseño sintetizador.pcb

Imágenes PLL

 

Exitador Onda Cuadrada (Ultima Versión)

Exitador 25 watt

Como fuente de exitación sinusoidal he tomado la unidad de exitación de onda cuadrada que aparece mas abajo en el blog a la cual le he realizado modificaciones mínimas a fin que esa unidad sirva como predriver del amplificador exitador de 30 watt. La modificación realizada consistió en reemplazar la inducatancia bobinada sobre una resistencia dispuesta a la salida del par complementario BD139 y BD140 por un condensador multicapa cerámico de 0.1 uF. Desde la salida del amplificador predriver se lleva la señal hasta el circuito de entrada de un amplificador pushpull clase E conformado por dos Mosfet tipo IRF840. La entrada del amplificador exitador esta compuesta por un transformador de impedancia el cual utiliza una ferrita tipo binocular la cual esta bobinada con dos bobinas, una de ellas consiste en tres espiras con punto medio, que es la que irá hacia los gate de los mosfet y el otro bobinado de 3 espiras que irán hacia el predriver. El circuito de gate de los mosfet requiere de una polarización entorno a los 2 voltpotenciometro de ajuste multivueltapotenciometro se conecta a la derivación central de la bobina de 3 espiras del transformador de entrada del amplificador exitador. Como medida de seguridad entre la salida del LM7805 y un extremo del potenciometro de ajuste se dispuso una resistencia de 10 k ohm a fin que como máxima tensión solo aparecieran solo 2.5 volt.

El circuito de salida quedo conformado por un tanque, el cual trata de un transformador con un primario bifilar de 4 vueltas de alambre AWG Nº 22 (0.64 mm) y un secundario de 9 espiras del mismo alambre. Respecto del núcleo que se utilizó para éste transformador, se trata del toroide T50-2 de Amidon. Las capacidades externas utilizadas dispuestas en cada uno de los DRAIN de los Mosfet hacia GND se estimó que se requerían valores de 300 pF. El filtro utilizado hacia la salida del amplificador exitador consistió en un filtro tipo doble PI.

Para un normal funcionamiento del amplificador exitador fueron necesario alimentar dicho amplificador con 25 voltios. Si bien el amplificador exitador provee mayores potencias, será necesario aumentar el voltaje de alimentación del amplificador a un valor de 30 volt, pero se debe tener la consideración que una potencia muy excesiva puede destruir la entrada de un amplificador de potencia. Es recomendable que la tensión de alimentación del amplificador exitador tenga la capacidad de tratarse de un voltaje que se pueda controlar respecto de su nivel de salida, teniendo en cuenta que a menor voltaje, menor será la potencia de RF que drene ésta unidad.

Tal como se minifiesta respecto de los Mosfet utilizados por ésta unidad amplificadora exitadora se utilizaron el IRF840, sin embargo existen mejores unidades a utilizar por ejemplo el IRF510, IRF520 o IRF540. Sin duda con una correcta elección y utilización de MOSFET se lograrán mejores prestaciones e incluso se podrá trabajar con alimentaciones DC mas bajas incluso en torno a los 13,8 volt.

Amplificador de Potencia Clase E Pushpull

Dejo ésta imagen del próximo proyecto AM PWM, en la cual se contempla la utilización de un amplificador clase E en configuración Push-pull, la cual sin duda ha resultado ser muy eficiente y de muy fácil construcción. He utilizado como componentes conmutadores 2 Mosfet IRFP460, los cuales no son de la de la marca IR como tanto se recomienda en proyectos similares, los Mosfet utilizados han trabajado muy bien y  de los cuales he logrado una eficiencia real de sobre el 98 % sin siquiera todavía recurrir a los ajustes propios de un amplificador de RF.

Al momento de realizar las primeras pruebas he alimentado el amplificador con solo 26 volt y una exitación del amplificador de 10 watt en la banda de 40 mts. La potencia de salida que he obtenido han sido 167 watt, siendo la potencia de entrada del amplificador de 169 watt aprox.

Se estima que la alimentación de este amplificador será del orden de 60 volt y que el modulador PWM estará instalado por el lado de Vcc.

Una vez que se realicen mayores ensayos se commpartira con todos los radioexperimentadores los circuitos y fotografías detalladas del proyecto.

......y como el entusiasmo es grande aquí dejo una imagen del circuto PCB del amplificador clase E PushPull. Una de las características significantes de éste nuevo proyecto radica en el hecho de que este tipo de amplificador es de banda ancha por lo cual solo bastará diseñar los filtros adecuados, conectarlos a la salida del transformador bobinado sobre un nucleo T200-2 y devolverlos al circuito PCB para contar por ejemplo con un equipo AM PWM para las bandas de 80 y 40 mts. En cuanto a la potencia final de salida del amplificador.....ella será muy superior a 400 watt. Respecto a la eficiencia, ella ha demostrado ser muy superior a 98%.

Un punto importante de tener en consideración en este tipo de amplificador y en realidad en todos, es la perfecta adaptación de impedancia que de debe existir tanto en la entrada como  también en la etapa de salida del amplificador. Usted debe cerciorarse que en la entrada, entre el exitador y el amplificador exista una SWR 1:1 si ello no es así se corren riesgos de malograr el exitador y sobre todo provocar que el amplificador de potencia funcione mal e incluso que producto de esa desadaptación el modulador sea interferido por señales espurias, las cuales pueden provocar la destrucción del mismo o causar interferencias en la señal de audio. Una correcta forma de confirmar el SWR es intercalar entre el exitador y el amplificador un puente de ROE y hacer todo lo necesario a fin de conseguir una lectura ideal.

Como indiqué en parrafos anteriores, he utilizado el MOSFET IRFP460 y no precisamente los de la marca IR, tambien he probado el IXTQ460P2 siendo el último de mejores características dinámicas que su homologo IR sobre todo aquello relacionado con td(on) td(off) y las respectivas capacidades internas de entrada, salida y la capacidad Miller. Mucho se ha especulado respecto de que solo sirven componentes de la marca IR sin embargo la experiencia acumulada ha demostrado que mas que una marca en particular, es necesario saber y conocer como abordar una problema determinado y luego solucionarlo, en RF no es tarea fácil abordar los diferentes problemas causado por sus efectos, sin embargo tenga presente que la magia "no existe"  es importante analizar un problema y ver todas las posible causas que lo generan, para luego tomar la decición mas adecuada respecto de su solución. Ha menudo ante cualquier contingencia desconocida se recurre al termino "Es la RF la que se está metiendo" y ello no siempre es así o si lo es no se toman las medidas adecuadas para resolver definitivamente un problema, se deben conciderar siempre buenos desacoplos en lineas de audio o de Vcc mediante la utilización de condensadores de valor apropiados para el camino de radio frecuencia, pero mucho mas importante es realizar buenos acoplamientos entre etapas que manejan la energía de RF y ello tal como lo mencione antes, realizar una perfecta adaptación de impedancias. Recuerde que impedancia es o se representa como una forma compleja, es decir numericamente la impedancia tiene dos componentes, una REAL y otra IMAGINARIA en otras palabras R+JX siendo R la parte resistiva y JX la parte REACTIVA pudiendo ser ésta última CAPACITIVA o INDUCTIVA el signo + o - indicará que tipo de reactancia es la involucrada. Se sabe que para que exista una máxima transferencia de energía la impedancia de la fuente debe ser igual a la de la carga y ello implica que deben de cancelarse las reactancias con su respectivo conjugado y que además la parte resistiva fuente carga deben ser de igual magnitud, "No es suficiente cancelar las reactancias en un circuito de RF entre etapas" se deben de igualar sus valores reales.

En el circuito siguiente se puede ver la configuración del amplificador de RF  clase E push-pull. Respecto del sistema de filtro de atenuación de armonicos conformados por L1,L2,C4,C5;C6 y C7 deben tomarse todas las precauciones respecto de las tensiones y las corrientes de RF que circulan por dicho circuito. Es necesario considerar condensadores con a lo menos 1 KV de aislación, idealmente se suguiere utilizar una tension de aislación de 2KV. He omitido intensionalmente  los valores de los componentes del filtro pasabajos a fin sean ustedes quienes elijan una configuración ideal para su amplificador, solo hago presente que se debe de ser cuidadoso respecto de ésta red de filtro ya que de ella depende que toda la energia desarrollada por el amplificador sea entregada a la carga (antena). Personalmente los inductores L1 y L2 los construí sobre nucleos ferromagneticos del tipo T106-2 los cuales han resultado ser suficientes para el manejo de la señal de potencia de RF que proporciona el amplificador.

Recuerde la RADIO FRECUENCIA no es magia solo es energía de alta frecuencia, la cual puede ser medida y manipulada de acuerdo a nuestros requerimientos.

Descarga PCB del Amplificador

Formulas utilizadas para circuito Tanque del Amplificador

Donde:
            L :  Inductancia del circuito primario tanque salida ( Henrrios)
            C : Capacidad tanque. Considérese éste valor el cual debe
                  ser instalado en cada Drain (Faradios)
            Z :  Impedancia de carga circuito primario (Ohm)
            P :  Potencia de entrada o salida (Watt)
            F :  Frecuencia de trabajo (Hertz)
            V :  Voltaje alimentación (Volt)

Considérese que el voltaje maximo o peak para un Mosfet es de 3.6311 veces el voltaje de alimentación y que la corriente RMS del Mosfet es de 1.1638 veces el producto de P/V , por tal situación se deben de tener en cuenta dichos factores al momento de elegir un determinado Mosfet. La formula indicada anteriormente está en las unidades indicadas entre paréntesis, si se requiere unidades de medidas mas pequeñas, se debe de efectuar los cambios respectivos a los valores de las constantes, siendo para ello necesario recurrir a matemática básica.

Calculo Nº espiras primario y secundario

donde:
            uhy : inductancia requerida
            AL :  inductancia por cada 100 espiras sobre un toroide especifico
                     T200-2 AL = 120
                     T400-2 AL = 185

 ** Si se requiere apilar mas de un núcleo o toroide se debe considerar el doble del valor de AL **

Conocida la inductancia del circuito primario y su respectivo numero de espiras, mediante la expresión que relaciona las impedancias y el numero de espiras de los circuitos respectivos

se logra obtener el numero de espiras del circuito secundario, tal que:

Modulador PWM

El  Modulador PWM debe ser uno que actúe por el lado de +Vcc y un candidato podría ser un circuito que he desarrollado a partir del TL494 el cual se puede bajar bajo el nombre  Modulador PDM_TL494.pcb   

El modulador PWM incorpora lazo de realimentación negativa y modificaciones sobre el TL494 a fin de mejorar los picos negativos de la señal. Este modulador incorpora la utilización del  IR2110 (Driver Mosfet) TL074 (Llave secuencial/control relés)  y el Mosfet IRFP250 que se ubica por debajo del circuito impreso directamente sobre el disipador de calor.

Nuevo Diseño Modulador

Trabajando con nuevos prototipos que demandan mejor suministro de corriente desde el modulador o convertidor Buck, he optado por separar la unidad que aparece en la fotografía de arriba dejándola en dos unidades independientes.

Una de las unidades es la encargada de generar la señal PWM  además de  incorporar la llave  secuencial propia de switch Rx/Tx. Por último ésta unidad incorpora el circuito de control para la realimentación negativa.

Circuito Esquemático Generador PWM

Considerese una modificación que debe realizarse en el circuito impreso del generador PWM, la cual consiste en incorporar la red  RC dispuesta en el amplificador de error incorporado en el TL494 en los pines 2 y 3 respectivamente.

Bajar Generador PWM

La siguiente unidad contiene los elementos electrónicos propios del convertidor. Como se trata de suministrar mejor fuente de corriente, se han incorporado cuatro Mosfet IRFP250 además de un driver  IR2110 si bien el circuito incorpora 4 IRFP250 se podría solo utilizar la mitad de ellos si nuestro proyecto final así lo requiere.

Esquemático Salida Potencia Modulador

                                                   Bajar PCB convertidor

Notas:

1. El tipo de modulador PWM que a menudo se utiliza en los diferentes proyectos de radioafición, no es sino un regulador de voltaje o convertidor  mediante modulación de ancho de pulso del tipo BUCK. Mucho se ha especulado respecto de la autoría del modulador, sin embargo realizo ésta aclaración a fin que los entusiastas que quieran adentrarse aun mas en el tema, busquen información en la WEB relacionada con el tipo de convertidor mencionado. La configuración del IRFP250 no es clase A, ni mucho menos B o la combinación de las anteriores, simplemente  el o los IRFP250 actúan como dispositivos conmutados.  
2. Para los entusiastas CE pueden adquirir los circuitos impresos además de los inductores del modulador por  $25000 también se incluye todo el material de apoyo a fin puedan armar sus propios equipos de AM PWM.
3. El presente proyecto AM PWM requiere de un exitador de no mas 12 watt, el cual puede ser un equipo tranceptor de HF 40 mts. El circuito de la llave secuencial y los relés respectivos proveen la conmutación entre recepción y transmisión. El relé key line permite actuar sobre el circuito PTT que traen todos los equipos de comunicación.
4. Debido a la elevada potencia de RF de salida del amplificador clase E push-pull se requiere que todos los condensadores de las redes de adaptacion de impedancia y filtros de salida del amplificador sean de alta aislación si bien en la mayoría de los casos basta con condensadores de 500 volt es aconsejable utilizar condensadores de 2 Kv.

Prototipos

Amplificador/Modulador

Modulador

 Amplificador push-pull

Actualización Amplificador push-pull

Generador PWM

Grabación de Prueba Rx

La siguiente es una grabación de mi estación de AM PWM realizada desde Curacavi en la estación de Francisco Leyton CA3VBS, aún cuando es uno de los primeros contactos con éste nuevo equipo se aprecia la calidad de audio que reproduce fielmente el nuevo modulador PWM. Cave notar que se trata de una emisión totalmente de prueba, sin embargo ella antecede a todo lo que se puede mejorar en la cadena de audio previa al equipo transmisor.

La siguiente es la última grabación realizada por CA3VBS desde Curacavi a mi nuevo equipo PWM cave desatacar que se trata de audios que no tienen ningun tipo de maquillaje o retoque, sino se trata de audio grabado directamente desde el equipo receptor, en este caso el de Francisco Leyton.

Cadena de Audio de CE3FFD

Otros Circuitos

Oscilador a Cristal 

Una forma rápida de obtener una frecuencia de operación en la banda de 40 mts, consiste en la implementación de un circuito oscilador y doblador de frecuencia. La frecuencia fundamental del cristal es de 3.579545 Mhz la cual luego es doblada en frecuencia para obtener 7.160 Mhz. El circuito electrónico es muy sencillo y no revierte mayores complicaciones.

Esquema Electrónico

Diseño PCB

Descarga Diseño PCB

Exitador de Onda Cuadrada

Sin duda, una mejora al proyecto de AM PWM es la de integrar un exitador de onda cuadrada para exitar la puerta o gate del amplificador de RF de potencia IRFP460. Seguramente es por todos conocido que la amplificación clase E es un sistema basado en la conmutación de un switch semiconductor. Entonces como tal modo de operación demanda de un estado on y off respectivamente por parte del semiconductor de potencia, es imprescindible que los tiempos de subida y bajada de la señal de exitación sean lo mas breve posibles, situación que demás está explicar no ocurre con una señal del tipo seno o coseno de wt ya que la máxima señal  sea  Asen(wt) o Acos(wt) será en un tiempo distinto de 0, es decir, no será máxima de forma instantánea sino mas bien se alcanzará transcurrido un determinado tiempo entre 0 y 90º para una función seno o que es lo mismo entre 0 y pi/2 radianes.

Lo anterior toma fuerza si se considera que para que se efectué la conmutación y ésta no tenga mayores perdidas, se debe utilizar una función cuadrada en la cual los flancos de subida y bajada de la señal son rápidos comparados con señales sisoidales. Como ejemplo de lo anterior considérese una señal cuadrada  coseno, de 50% de ciclo útil, la cual tendrá un valor por ejemplo de 10 volt entre 0 y pi y 0 entre pi y 2pi o que es lo mismo 10 volt entre 0º y 180º y 0 entre 180º y 360º respectivamente. Obviamente tales situaciones harán que el dispositivo conmutador alcance de mejor forma su voltaje de saturación y  por lo tanto también disponga de la señal ideal para concretar la conmutación a voltaje cero del dispositivo amplificador clase E.

Al observar el circuito exitador, el mismo es muy simple y prácticamente no hay nada que explicar, sino solo aquello respecto del voltaje que se requiere para alcanzar la exitación de la puerta o gate del IRFP460 el cual está en torno a los 10 volt. El valor mencionado muchas veces llama a la confusión de términos ya que muchos están mas bien acostumbrados a trabajar por potencia de exitacion de RF de por ejemplo 10 watt. Es importante entender que "No es" la potencia la que excita una etapa posterior sino el voltaje en el caso del amplificador clase E. Otro punto importante de aclarar es que un semiconductor del tipo MOSFET IRFP460 y similares tiene una capacidad muy elevada entre gate y fuente lo cual termina siendo una impedancia de entrada muy baja de solo unos cuantos ohm. Considérese lo siguiente, a 50 ohm una potencia de 10 watt implicará un voltaje de 22,36 volt pero a 10 ohm de impedancia el voltaje es solo de 10 volt y si la impedancia de entrada es de por ejemplo 4 ohm el voltaje para los 10 watt de potencia será de solo 6,32 volt los cuales talvez pudieran ser no adecuados para exitar el gate del MOSFET amplificador. De lo anterior entonces se desprende que se debe estar claro de cual es la impedancia de entrada del dispositivo amplificador para así suministrar la señal adecuada respecto de su magnitud. Cuando a modo de ejemplo cito una determinada impedancia los hago presumiendo R+j0 o como valor absoluto a fin de minimizar las explicaciones ya que de otra forma entraríamos a los terrenos del calculo complejo de la impedancia, que si bien es o seria lo ideal, para muchos radioamateur les seria algo complicado entender.

Regresando a la idea central respecto del voltaje de exitación, ésta se puede incrementar cambiando el segundo dispositivo 74HC04 por un CMOS CD4069 pero realizando los cambios pertinentes respecto de la alimentación del IC2 los cuales se alimentan con 12 volt, además de lo anterior habrá que insertar un buffer entre IC1 74HC04 e IC2 CD4069 el cual se trata de un transistor 2SC945 que opera como amplificador, la base de este transistor es polarizada a través de un resistencia de 4,7K que esta conectada desde la salida de IC1. Si bien la componente DC de polrización aparece  en la base de Q1, se debe instalar un condensador bypass para la componente AC. El circuito de colector está alimentado a través de una indutancia de 3 uHy en serie con una resistencia de 100 ohm. La salida de colector se acopla mediante un condensador de 0.01 uF hasta IC2 y tanto C13 y C14 son parte de la red adaptadora de impedancia.
La señal de entrada que se requiere para el exitador es de solo 0 dbm es decir 1 miliwatt  a 50 ohms, en la siguiente fotografía  se puede apreciar un oscilograma de la forma de onda que se obtuvo del circuito descrito.Como fuente de señal OFV se puede utilizar un oscilador sinusoidal lo suficientemente estable para no tener corrimientos de frecuencia, otra posibilidad es la utilización de un sistema VFO DDS existentes en el comercio.

El circuito impreso o PCB es un aporte de Miguel Sanchez CE3SIE, quien ya ha realizado las primeras pruebas concluyendo que se requiere definitivamente aumentar el voltaje de exitación efectuando los cambios mencionados mas arriba.

Versión 12v Square Wave

Diagrama Esquemático

Oscilograma vertical 5 volt/div

Diseño PCB

Bajar diseño PCB aquí

Versión original con 74HC04

PCB Exitador

Medidor Modulación AM

Primer Proyecto AM PWM

Circuito Esquemático Modulador

(SCH Modulador PDM (Esquemático))

Circuito Esquemático Aplificador Clase E
(SCH Amplificador potencia Clase E)

                                   Layout Amplificador AM clase E

                                  (Amplificador Clase E para PDM)

               Layout Silkscreen  Componentes Modulador

              

Layout Modulador

(PCB Modulador PDM (ExpressPCB))

Nota:

Existe un error en PCB del Modulador. La union de R23 y R24 debe ser conectada antes de L1, en el Drain de Q7 (ver cto. esquemático)

                                 Algunas Fotografías del  Proyecto Nº1

                         Circuito Esquemático Microcontrolador 

SCH Sintetizador DDS para PDM

Amplificador Audio y EQ JRH
PCB Modulo Amplificador/EQ JRH

Filtro pasa Bajos Modulador

Filtro Original

• Avance proyecto : Construidos el modulador PDM y Amplificador 250 watt  los cuales se probaron en laboratorio, se procede al  diseño PCB del Sintetizador de frecuencia y exitador. El Sintetizador es para la banda de 40 mts (7000 a 7300 Kc) los cuales están divididos en 60 canales programables a intervalos de 5 Kc respectivamente, la unidad de control contempla la implementación de un microcontrolador Atmel AT89C52, el cual actuará sobre el divisor programable del MC145151-2  y además provee la información necesaria respecto de  la frecuencia de trabajo, la cual será visualizada en un display de cristal liquido. Considerando la posibilidad de comunicación serial mediante la unidad microcontrladora, se ha determinado la implementación de un software adecuado, el cual contendrá la interface gráfica nesesaria a fin de controlar desde un Pc o Notebook la administración de frecuencia y otros parámetros del sintetizador. Se dejará para etapas posteriores la implementación de la visualización de otros parámetros relevantes del proyecto. 

• De acuerdo a mejoras técnicas se ha introducido un cambio respecto de la síntesis de frecuencia, inicialmente se había optado por la utilización de un sistema PLL basados en el MC145151, pero por costos y realización práctica se utilizará un  DDS del tipo AD9834  con un clock de 50 Mhz, la unidad microcontroladora será el microcontrolador Atmel AT89C2051, el cual ademas dispondrá de un display VT162C para efectos de la visualización de la frecuencia de trabajo.                          

• A la espera de la unidad de síntesis digital de frecuencia, se decidió por armar el transmisor de AM PDM en su respectivo gabinete y comenzar a utilizarlo por medio de la exitación proveniente desde otro equipo, en nuestro caso Sunair GSB-900Dx. Los resultados han sido los esperados siendo el rendimiento de la unidad acorde a su diseño. Como mejora se introducirá una unidad preamplificadora de audio, siendo las posibilidades a testear un equalizador que disponga a su salida una   curva de respuesta en frecuencia JRH o una unidad que mas bien disponga a su salida de una curva de respuesta plana.

• En la unidad preamplificadora de audio y ecualizador JRH se ha incorporado una unidad amplificadora UPC1182H a fin de disponer de una señal de magnitud necesaria para ser ingresada hasta el modulador PDM.

• Si bien las distintas etapas del proyecto funcionan, se han localizado algunas incongruencias técnicas las cuales serán abordadas a fin de mejorar la prestaciones. Una de estas incongruencias están relacionadas con el filtro pasa bajos dispuestos a la salida del modulador, esté filtro se realizo tal cual lo planteaba el autor del diseño del sistema PDM pero se observan algunas anomalías respecto de las prestaciones. Mas arriba se puede observar el cálculo de un filtro Butterworth  para diferentes cantidades de elementos  LC. Se utiliza un supuesto de RL=15 ohm y una frecuencia de corte de 10 KHz. 

• Para el calculo de inductancias de varias capas de arrollamiento de alambre se recomienda  utilizar la siguiente herramienta online calculo multilayer 

• La inductancia de 90 uHy del modulador originalmente se bobino sobre un toroide T90-6 pero se observó que dicho núcleo por su tamaño tendía a saturarse. Por la situación anterior se decidió agregar otro toroide del mismo formato con lo cual se mejoró la deficiencia de saturación. Respecto del numero de espiras que se requirieron para la nueva forma, ellas disminuyeron de 31 espiras a 21 espiras conservando el valor de 90 uHy del inductor.

• La inductancia de 140 uHy al igual que la inductancia anterior,  también se bobino sobre 2 nucleos toroides del tipo T90-6, la cantidad total de espiras para éste inductor resulto ser de 26 espiras.

• Otra situación de cambio es aquella relacionada con un núcleo de ferrita que se había agregado a modo de elemento de ajuste del inductor de salida del amplificador de potencia de RF clase E. Este ajuste solo se requirió en la fase de pruebas a fin de encontrar con exactitud los elementos propios del sistema resonante de salida del amplificador. Inicialmente el inductor constaba con 8 espiras con un diámetro de la bobina de 16 mm y una longitud de 31 mm, siendo el alambre de 2,25 mm de diámetro. La nueva inductancia se dejó con 11 espiras, manteniendo el valor del diámetro de la bobina y diámetro del alambre, respecto de su longitud ella quedó establecida en 35 mm.

• Es importante mencionar que después de haber probado diferentes MOSFET de distintos fabricantes, es absolutamente cierto que al momento de adquirir un componente electrónico de ésta naturaleza, sea de la marca o del fabricante " IR "  (International Rectifier). Estrictamente hablando, otros fabricantes o marcas no son recomendables para su utilización, al menos para trabajar en frecuencias de HF. De acuerdo a las observaciones que se realizaron con otras marcas de componentes IRFP xx se logró establecer que las capacidades internas de entrada/salida no son las que aparecen en las hojas de datos y llevan a cometer errores, los cuales en las fases de ajuste y funcionamiento del transmisor terminan por destruir alguno de los MOSFET (amplificador clase E - Modulador).

Fotografías del Proyecto

Oscilograma vertical 50 volt/div

Consóla

Proceso de Fotograbado

En construcción...........................


***Se recomienda bajar desde "Descargas" el software  ExpressPCB  Electronics WorkBench y Bascom e interiorizarse en la construcción de circuitos impresos mediante la utilización de fotograbado con Positiv20******

Nota:

        La construcción de Ctos impresos requiere lámina de "Poliester Mate y Ennegrecedor y fijador de Toner Laser." Ambos productos se consiguen en tiendas de insumos gráficos. En Chile se recomienda la tienda GMS   http://www.gms.cl/ .Bajo ningún motivo es recomendable la utilización de otras técnicas mas precarias ya que los circuitos impresos contienen lineas de 0.5 milímetros de grosor. La emulsión fotosensible para circuito impreso virgen PositivERSA Chile. Respecto de la luz ultravioleta, recomiendo foco OSRAM 300w Ultra-Vitalux  E27 230v

Es importante que ante dudas ellas las hagan llegar hasta mi correo ca3ffd@hotmail.com y rápidamente las responderé.