Un receptor superheterodino usa la mezcla de señales para convertir la señal de radio de entrada en una frecuencia intermedia constante (FI) con la que se puede trabajar más fácilmente que la señal de radio original que tiene una frecuencia diferente, dependiendo de la estación de transmisión. La señal de FI luego se amplifica mediante una tira de amplificadores de FI y luego se alimenta a un detector que emite la señal de audio a un amplificador de audio que alimenta al altavoz. En este artículo, aprenderemos sobre el funcionamiento de un receptor AM superheterodino o superhet para abreviar con la ayuda de un diagrama de bloques.
La mayoría de los receptores de AM que se encuentran en la actualidad son de tipo superheterodino porque permiten el uso de filtros de alta selectividad en sus etapas de frecuencia intermedia (IF) y tienen una alta sensibilidad (se pueden usar antenas internas de varilla de ferrita) debido a los filtros en la etapa de IF que les ayuda a deshacerse de las señales de RF no deseadas. Además, la banda de amplificador de FI proporciona una alta ganancia, una buena respuesta de señal fuerte debido al uso del control automático de ganancia en los amplificadores y la facilidad de operación (solo controla el volumen, el interruptor de encendido y la perilla de sintonización).
Diagrama de bloques del receptor AM superheterodino
Para entender cómo funciona, echemos un vistazo al diagrama de bloques del receptor AM superheterodino que se muestra a continuación.
Como puede ver, el diagrama de bloques tiene 11 etapas diferentes, cada etapa tiene una función específica que se explica a continuación
- Filtro de RF: el primer bloque es la combinación de bobina de antena de varilla de ferrita y condensador variable, que tiene dos propósitos: la RF se induce en la bobina y el condensador paralelo controla la frecuencia resonante de la misma, ya que las antenas de ferrita reciben lo mejor cuando la frecuencia resonante de la bobina y el condensador son iguales a la frecuencia portadora de la estación; de esta manera, actúa como un filtro de entrada del receptor.
- Oscilador local heterodino: el segundo bloque es el heterodino, también conocido como oscilador local (LO). Se establece la frecuencia del oscilador local, por lo que la suma o la diferencia de la frecuencia de la señal de RF y la frecuencia del LO es igual a la IF utilizada en el receptor (generalmente alrededor de 455 kHz).
- Mezclador: El tercer bloque es el mezclador, la señal de RF y la señal de LO se alimentan al mezclador para producir la FI deseada. Los mezcladores que se encuentran en los receptores AM comunes emiten la suma, la diferencia de las frecuencias de LO y RF y las señales de LO y RF en sí mismas. Muy a menudo, en radios de transistores simples, el heterodino y el mezclador se fabrican con un transistor. En los receptores de mayor calidad y en los que utilizan circuitos integrados dedicados, como el TCA440, estas etapas están separadas, lo que permite una recepción más sensible debido a que el mezclador emite solo las frecuencias de suma y diferencia. En los mezcladores LO de un transistor, el transistor funciona como un oscilador Armstrong de base común y la RF tomada de una bobina enrollada en la varilla de ferrita, separada de la bobina del circuito resonante, se alimenta a la base.A frecuencias diferentes a la frecuencia resonante del circuito resonante de la antena, presenta baja impedancia, por lo que la base permanece conectada a tierra para la señal LO pero no para la señal de entrada, debido a que el circuito de la antena es de tipo resonante paralelo (baja impedancia a frecuencias diferentes de resonancia, impedancia casi infinita en la frecuencia resonante).
- Primer filtro de FI: el cuarto bloque es el primer filtro de FI. En la mayoría de los receptores de AM, es un circuito resonante colocado en el colector del transistor mezclador con la frecuencia de resonancia igual a la frecuencia de FI. Su propósito es filtrar todas las señales con una frecuencia diferente a la frecuencia de FI porque esas señales son productos de mezcla no deseados y no llevan la señal de audio de la estación que queremos escuchar.
- Primer amplificador de FI: el quinto bloque es el primer amplificador de FI. Las ganancias de 50 a 100 en cada etapa de FI son comunes si la ganancia es demasiado alta, puede producirse distorsión y, si la ganancia es demasiado alta, los filtros de FI están demasiado cerca entre sí y no están protegidos adecuadamente, puede producirse una oscilación parásita. El amplificador está controlado por el voltaje AGC (control automático de ganancia) del demodulador. AGC reduce la ganancia de la etapa, lo que hace que la señal de salida sea aproximadamente la misma, independientemente de la amplitud de la señal de entrada. En los receptores AM de transistores, la señal AGC se alimenta con mayor frecuencia a la base y tiene un voltaje negativo; en los transistores NPN, bajar el voltaje de polarización de la base reduce la ganancia.
- Segundo filtro de FI: el sexto bloque es el segundo filtro de FI, al igual que el primero es un circuito resonante colocado en el colector del transistor. Solo permite señales de la frecuencia FI, lo que mejora la selectividad.
- Segundo amplificador de FI: El séptimo bloque es el segundo amplificador de FI, es prácticamente el mismo que el primer amplificador de FI excepto que no está controlado por AGC, ya que al tener demasiadas etapas controladas por AGC, aumenta la distorsión.
- Tercer filtro de FI: el octavo bloque es el tercer filtro de FI, al igual que el primero y el segundo es un circuito resonante colocado en el colector del transistor. Solo permite señales de la frecuencia FI, lo que mejora la selectividad. Alimenta la señal IF al detector.
- Detector: el noveno bloque es el detector, generalmente en forma de diodo de germanio o transistor conectado por diodo. Demodula AM rectificando el FI. En su salida, hay un fuerte componente de ondulación de FI que se filtra mediante un filtro de paso bajo resistor-condensador, por lo que solo queda el componente de AF, se alimenta al amplificador de audio. La señal de audio se filtra aún más para proporcionar el voltaje AGC, como en una fuente de alimentación de CC normal.
- Amplificador de audio: el décimo bloque es el amplificador de audio; amplifica la señal de audio y la pasa al altavoz. Entre el detector y el amplificador de audio, se utiliza un potenciómetro de control de volumen.
- Altavoz: el último bloque es el altavoz (normalmente de 8 ohmios, 0,5 W) que emite audio al usuario. El altavoz a veces se conecta al amplificador de audio a través de un conector para auriculares que desconecta el altavoz cuando se conectan los auriculares.
Circuito receptor de AM superheterodino
Ahora, conocemos el funcionamiento básico de la funcionalidad de un receptor superheterodino, echemos un vistazo a un diagrama de circuito típico de un receptor superheterodino. El siguiente circuito es un ejemplo de un circuito de radio de transistor simple construido con el transistor súper sensible TR830 de Sony.
El circuito puede parecer complicado a primera vista, pero si lo comparamos con el diagrama de bloques que aprendimos anteriormente, se vuelve simple. Entonces, dividamos cada sección del circuito para explicar su funcionamiento.
Antena y mezclador: L1 es la antena de varilla de ferrita, forma un circuito resonante con condensador variable C2-1 y C1-1 en paralelo. El devanado secundario se acopla a la base del transistor mezclador X1. La señal LO se alimenta al emisor desde el LO por C5. La salida IF se toma del colector por IFT1, la bobina se toma en el colector en forma de autotransformador, porque si el circuito resonante se conectara directamente entre el colector y Vcc, el transistor cargaría el circuito considerablemente y el ancho de banda sería demasiado alto: alrededor de 200 kHz. Esta pulsación reduce el ancho de banda a 30 kHz.
LO: oscilador estándar Armstrong de base común, C1-2 se sintoniza junto con C1-1 para que la diferencia de las frecuencias LO y RF sea siempre de 455 kHz. La frecuencia LO está determinada por L2 y la capacitancia total de C1-2 y C2-2 en serie con C8. L2 proporciona retroalimentación para las oscilaciones del colector al emisor. La base está conectada a tierra por RF.
X3 es el primer amplificador de FI. Para usar un transformador para alimentar la base de un amplificador de transistor, colocamos el secundario entre la base y la polarización y colocamos un condensador de desacoplamiento entre la polarización y el secundario del transformador para cerrar el circuito de la señal. Esta es una solución más eficiente que alimentar la señal a través de un condensador de acoplamiento a la base conectada directamente a las resistencias de polarización.
TM es un medidor de intensidad de señal que mide la corriente que fluye hacia el amplificador de FI, ya que las señales de entrada más altas hacen que fluya más corriente a través del transformador de FI hacia el segundo amplificador de FI, lo que aumenta la corriente de suministro del amplificador de FI que mide el medidor. C14 filtra el voltaje de suministro junto con R9 (fuera de la pantalla), ya que la RF y el zumbido de la red eléctrica pueden inducirse en la bobina del medidor TM.
X4 es el segundo amplificador de FI, la polarización está fijada por R10 y R11, C15 conecta a tierra la base para las señales de FI; está conectado al R12 no desacoplado para proporcionar retroalimentación negativa con el fin de disminuir la distorsión, todo lo demás es igual que en el primer amplificador.
D es el detector. Demodula el IF y suministra el voltaje AGC negativo. Se utilizan diodos de germanio, debido a que su voltaje directo es dos veces más bajo que los diodos de silicio, lo que provoca una mayor sensibilidad del receptor y una menor distorsión de audio / R13, C18 y C19 forman un filtro de audio de paso bajo de topología PI, mientras que R7 controla la fuerza de AGC y forma un Filtro de paso bajo con C10 que filtra el voltaje AGC tanto de la señal de FI como de la de AF.
X5 es el preamplificador de audio, R4 controla el volumen y C22 proporciona retroalimentación negativa a frecuencias más altas, proporcionando un filtrado de paso bajo adicional. X6 es el controlador de la etapa de potencia. S2 y C20 forman un circuito de control de tono: cuando se presiona el interruptor, C20 conecta a tierra frecuencias de audio más altas, actuando como un filtro de paso bajo crudo, esto era importante en las primeras radios AM, ya que los altavoces tenían un rendimiento de baja frecuencia muy malo y el audio recibido sonaba " cascado". La retroalimentación negativa de la salida se aplica al circuito emisor del transistor controlador.
T1 invierte la fase de las señales que llegan a la base de X7 versus la fase en la base de X8, T2 convierte la corriente de media onda de cada transistor a una forma de onda completa y hace coincidir la impedancia del amplificador del transistor más alta (200 ohmios) a la 8 -Altavoz de ohmios. Un transistor tira corriente cuando la señal de entrada tiene una forma de onda positiva y el otro cuando la forma de onda es negativa. R26 y C29 proporcionan retroalimentación negativa, reduciendo la distorsión y mejorando la calidad de audio y la respuesta de frecuencia. J y SP están conectados de una manera que apaga el altavoz cuando se conectan los auriculares. El amplificador de audio proporciona alrededor de 100 mW de potencia, suficiente para toda una habitación.