Un receptor superheterodí utilitza la barreja de senyals per convertir el senyal de ràdio d’entrada en una freqüència intermèdia constant (IF) que es pot treballar amb més facilitat que el senyal de ràdio original que té una freqüència diferent, segons l’estació de radiodifusió. A continuació, el senyal IF s’amplifica mitjançant una tira d’amplificadors IF i després s’introdueix en un detector que emet el senyal d’àudio a un amplificador d’àudio que alimenta l’altaveu. En aquest article, coneixerem el funcionament d’un receptor o superhet AM superheterodí amb l’ajuda d’un diagrama de blocs.
La majoria dels receptors AM que es troben avui en dia són de tipus superheterodí, ja que permeten l’ús de filtres d’alta selectivitat a les seves etapes de Freqüència Intermèdia (IF) i tenen una alta sensibilitat (es poden utilitzar antenes internes de barres de ferrita) a causa dels filtres a l’etapa IF que els ajuda a desfer-se dels senyals de RF no desitjats. A més, la franja amplificadora IF proporciona un guany de senyal elevat i una bona resposta del senyal a causa de l’ús del control automàtic del guany als amplificadors i la facilitat d’operació (només controla el volum, l’interruptor d’alimentació i el comandament de sintonia).
Diagrama de blocs del receptor AM superheterodí
Per entendre com funciona, fem una ullada al diagrama de blocs del receptor AM superheterodí que es mostra a continuació.
Com podeu veure, el diagrama de blocs té 11 etapes diferents, cada etapa té una funció específica que s’explica a continuació
- Filtre RF: el primer bloc és la combinació de la bobina de l'antena de la barra de ferrita i el condensador variable, que serveix per a dos propòsits: la RF s'indueix a la bobina i el condensador paral·lel controla la seva freqüència de ressonància, ja que les antenes de ferrita reben el millor quan la freqüència de ressonància de la bobina i el condensador són iguals a la freqüència portadora de l'estació; d'aquesta manera actua com a filtre d'entrada del receptor.
- Oscil·lador local heterodí : el segon bloc és l’heterodí, també conegut com a oscil·lador local (LO). La freqüència de l'oscil·lador local s'estableix, de manera que la suma o la diferència de la freqüència del senyal de RF i de la freqüència de LO són iguals a l'IF utilitzat al receptor (normalment al voltant de 455 kHz).
- Mesclador: El tercer bloc és el mesclador, el senyal RF i el senyal LO s’alimenten al mesclador per produir l’IF desitjat. Els mescladors que es troben en receptors AM comuns emeten la suma, la diferència de les freqüències LO i RF i els mateixos senyals LO i RF. Molt sovint en ràdios de transistors simples, l'heterodina i el mesclador es fabriquen amb un transistor. En receptors de més qualitat i en aquells que utilitzen circuits integrats dedicats, com el TCA440, aquestes etapes són independents, permetent una recepció més sensible a causa que el mesclador només genera la suma i les diferències de freqüències. En un mesclador LO de transistors, el transistor funciona com un oscil·lador Armstrong de base comuna i la RF extreta d’una bobina enrotllada a la barra de ferrita, separada de la bobina del circuit ressonant, s’alimenta a la base.A freqüències diferents de la freqüència de ressonància del circuit ressonant de l’antena, presenta una baixa impedància, de manera que la base es manté a terra per al senyal LO però no per al senyal d’entrada, a causa que el circuit de l’antena és de tipus ressonant paral·lel (baixa impedància a freqüències diferents de ressonància, impedància gairebé infinita a la freqüència de ressonància).
- Primer filtre IF: el quart bloc és el primer filtre IF. A la majoria de receptors AM, és un circuit ressonant situat al col·lector del transistor del mesclador amb una freqüència de ressonància igual a la freqüència IF. El seu propòsit és filtrar tots els senyals amb una freqüència diferent de la freqüència IF perquè aquests senyals són productes de barreja no desitjats i no porten el senyal d'àudio de l'estació que volem escoltar.
- Primer amplificador IF: el cinquè bloc és el primer amplificador IF. Els guanys de 50 a 100 en cada etapa IF són habituals si el guany és massa alt, es pot produir distorsió i, si el guany és massa alt, els filtres IF estan massa a prop l'un de l'altre i no estan protegits adequadament, es pot produir una oscil·lació paràsita. L'amplificador està controlat per la tensió AGC (Automatic Gain Control) des del demodulador. AGC redueix el guany de l’escenari, fent que el senyal de sortida sigui aproximadament el mateix, independentment de l’amplitud del senyal d’entrada. Als receptors AM de transistors, el senyal AGC s’alimenta més sovint a la base i té una tensió negativa: en els transistors NPN que treuen la tensió de polarització de la base més baixa, es redueix el guany.
- Segon filtre IF: el sisè bloc és el segon filtre IF, igual que el primer, és un circuit ressonant situat al col·lector del transistor. Només permet senyals de la freqüència IF millorant la selectivitat.
- Segon amplificador IF: el setè bloc és el segon amplificador IF, és pràcticament el mateix que el primer amplificador IF, tret que no està controlat per AGC, ja que tenir massa etapes controlades per AGC augmenta la distorsió.
- Tercer filtre IF: el vuitè bloc és el tercer filtre IF, igual que el primer i el segon és un circuit ressonant situat al col·lector del transistor. Només permet senyals de la freqüència IF millorant la selectivitat. Alimenta el senyal IF al detector.
- Detector: el novè bloc és el detector, generalment en forma de díode de germani o transistor connectat a díodes. Es desmodula AM rectificant el SI. A la seva sortida, hi ha un fort component ondulant IF que és filtrat per un filtre de pas baix de condensador de resistència, de manera que només queda component AF, que s’alimenta a l’ampli d’àudio. El senyal d'àudio es filtra per proporcionar el voltatge AGC, com en una font d'alimentació de corrent continu.
- Amplificador d'àudio: el desè bloc és l'amplificador d'àudio; amplifica el senyal d'àudio i el passa a l'altaveu. Entre el detector i l'amplificador d'àudio, s'utilitza un potenciòmetre de control de volum.
- Altaveu: l’últim bloc és l’altaveu (normalment de 8 ohms, 0,5 W) que emet àudio a l’usuari. De vegades, l’altaveu es connecta a l’amplificador d’àudio mitjançant una presa per a auriculars que desconnecta l’altaveu quan es connecten els auriculars.
Circuit receptor superheterodí AM
Ara coneixem el funcionament bàsic d’un receptor superheterodí, donem un cop d’ull a un diagrama de circuits típic del receptor superheterodí. El següent circuit és un exemple d’un circuit de ràdio de transistor senzill construït amb un transistor súper sensible TR830 de Sony.
El circuit pot semblar complicat a la primera imatge, però si el comparem amb el diagrama de blocs que hem après anteriorment, es fa simple. Per tant, dividim cada secció del circuit per explicar el seu funcionament.
Antena i mesclador: L1 és l'antena de la barra de ferrita, que forma un circuit ressonant amb condensador variable C2-1 i C1-1 en paral·lel. El bobinatge secundari s’acobla a la base del transistor mesclador X1. El senyal LO s’alimenta a l’emissor des del LO per C5. La sortida IF es pren del col·lector per IFT1, la bobina es colpeja al col·lector de manera automàtica, ja que si el circuit ressonant es connectés directament entre el col·lector i Vcc, el transistor carregaria el circuit considerablement i l’amplada de banda també seria alta: al voltant de 200 kHz. Aquest toc redueix l’amplada de banda a 30 kHz.
LO: oscil·lador Armstrong estàndard de base comuna, C1-2 s’afina al costat de C1-1 per tal que la diferència de les freqüències LO i RF sigui sempre de 455 kHz. La freqüència LO està determinada per L2 i la capacitat total de C1-2 i C2-2 en sèrie amb C8. L2 proporciona informació sobre les oscil·lacions des del col·lector fins a l'emissor. La base està connectada a RF.
X3 és el primer amplificador IF. Per utilitzar un transformador per alimentar la base d’un amplificador de transistor, posem el secundari entre la base i el biaix i posem un condensador de desacoblament entre el biaix i el transformador secundari per tancar el circuit del senyal. Aquesta és una solució més eficient que alimentar el senyal a través d’un condensador d’acoblament a la base connectada directament a resistències de polarització
TM és un mesurador de la intensitat del senyal que mesura el corrent que flueix a l’ampli IF, ja que els senyals d’entrada més elevats fan que flueixi més corrent a través del transformador IF al segon amplificador IF, augmentant el corrent de subministrament d’amplificadors IF que mesura el mesurador. C14 filtra la tensió de subministrament juntament amb R9 (fora de pantalla), ja que es pot induir un brunzit de RF i de xarxa elèctrica a la bobina del comptador TM.
X4 és el segon amplificador IF, el biaix està fixat per R10 i R11, C15 posa a terra la base per als senyals IF; està connectat al R12 desacoblat per proporcionar retroalimentació negativa per tal de disminuir la distorsió; la resta és el mateix que al primer amplificador.
D és el detector. Desmodula l’IF i subministra la tensió AGC negativa. S’utilitzen díodes de germani, ja que la seva tensió directa és dues vegades inferior a la dels diodes de silici, provocant una sensibilitat del receptor més alta i una distorsió d’àudio inferior / R13, C18 i C19 formen un filtre d’àudio de pas baix de topologia PI, mentre que R7 controla la força AGC i forma un filtre de pas baix amb C10 que filtra el voltatge AGC tant del senyal IF com del AF.
X5 és el preamplificador d'àudio, R4 controla el volum i C22 proporciona retroalimentació negativa a freqüències més altes, proporcionant un filtratge de pas baix addicional. X6 és el conductor de la fase de potència. S2 i C20 formen un circuit de control de to: quan es prem l’interruptor, C20 fa que les freqüències d’àudio siguin més altes, actuant com un filtre de pas baix cru, això era important a les primeres ràdios AM, ja que els altaveus tenien un rendiment de baixa freqüència molt baix i rebien un so sonor. tinny ”. La retroalimentació negativa de la sortida s’aplica al circuit emissor del transistor conductor.
T1 inverteix la fase de senyals que arriben a la base de X7 en comparació amb la fase de la base de X8, T2 converteix els corrents de mitja ona de cada transistor en una forma d’ona sencera i fa coincidir la impedància més alta del transistor (200 ohms) a la 8 -ohm altaveu. Un transistor treu corrent quan el senyal d'entrada està en forma d'ona positiu i l'altre quan la forma d'ona és negativa. R26 i C29 proporcionen retroalimentació negativa, reduint la distorsió i millorant la qualitat de l’àudio i la resposta en freqüència. J i SP es connecten d’una manera que apaga l’altaveu quan es connecten els auriculars. L’amplificador d’àudio proporciona una potència d’uns 100 mW, suficient per a tota una habitació.