Una vez diseñada la etapa de
sintonía y amplificación de nuestro receptor sigue diseñar las etapas de demodulación y la amplificación del audio
a escuchar, sin embargo, ambos diseños deben realizarse teniendo cuidado de no
afectar el voltaje de salida de la etapa anterior. Es por esta razón que surge
la necesidad de colocar una etapa separadora que establezca Vo en terminales de
una fuente de tensión ideal de manera que la Rin del demodulador no pueda
influir en el voltaje de salida de la etapa anteriormente realizada.
Para la implementación de la
etapa separadora se propone por simplicidad la utilización de un amplificador
operacional a través de una configuración no inversora como la mostrada en la figura 1.
Destacando que
en esta configuración el ancho de banda es inversamente proporcional a la
amplificación del sistema. Si se utiliza el operacional TL081se tiene que este
mantiene un ancho de banda de 1MHz cuando la amplificación no supera los 3V/V.
Sin embargo, la utilización de esta configuración propone un nuevo problema: su
implementación requiere utilizar dos baterías, una para la alimentación
positiva y otra para la negativa. Es por esto que se propone una polarización
asimétrica tal como se muestra en la figura 2 para alcanzar una amplificación de k=2.
Una vez analizado el circuito
concluimos que esta configuración sí es válida para nuestro receptor ya que
0<Vo<Vcc siempre y al no poseer
componentes negativas que amplificar no se ve distorsionada nuestra señal.
Sin embargo, con esta
configuración surge otro problema y es que la componente continua de la señal
de salida de la etapa previa de amplificaciones de 4.5V el cual sumado a la
pequeña componente AC con un factor de amplificación de2 sobrepasa los 9V de
alimentación del operacional por lo que en realidad se tendrá una distorsión en
la señal. Para evitar este efecto, se añade un capacitor entre la resistencia
R1 y la tierra tal como se muestra en la figura 3, de esta forma se logra amplificar la
componente variable con el tiempo y dejar inalterada la componente continua.
La siguiente etapa en el diseño
de nuestro receptor es el detector de envolvente que va a permitir obtener de
la señal transmitida el mensaje. Para su implementación se utiliza un diodo
junto con un capacitor y un resistor tal como se muestra en la figura 4, donde el valor
de la resistencia y el capacitor fueron seleccionados de tal forma que no se
distorsione el mensaje que se quiere rescatar. Recordando que en nuestro caso
la frecuencia de la portadora está entre los 550kHz y 1.6MHz, la frecuencia de nuestro mensaje es
de fm<4kHz ya que se trata de voz.
Posteriormente queda realizar la
etapa final de audio de nuestro receptor para el cual se utilizará un altavoz
de 8 ohm que es el más comercial y estará alimentado con 9V como el resto de
nuestro circuito.
Para poder reproducir un sonido
con el amplificador de audio de manera que pueda escucharse con claridad debe
suministrársele como mínimo una potencia de 50mW hasta el máximo posible para
mejorar la calidad del sonido. En el caso de nuestro receptor, por las
limitaciones de corriente que tiene el AO se puede alcanzar como máximo una
potencia de 3.6mW. Bajo estas
condiciones establecidas se necesitaría como mínimo un altavoz de 150ohm lo
cual no existe en el mercado y carece de practicidad.
Para solucionar este
inconveniente se propone añadir una etapa final de potencia con una ganancia
reducida y para transferir a la carga la potencia que se requiere. Para la implementación de esta etapa en
nuestro circuito se utiliza un transformador de tal forma que se incremente la
resistencia vista a la salida del devanado secundario en un factor de (N1/N2)^2
, donde N1 equivale al número de espiras del transformador primario y
secundario respectivamente, logrando así alcanzar los
requerimientos de potencia necesarios.
Finalmente, la etapa de audio conformada por el detector de envolvente y
el amplificador de potencia queda como se muestra en la figura 5.
El potenciómetro permite ajustar
el volumen del audio ya que está variando la ganancia del amplificador.
Esta corresponde a la etapa
final de nuestro receptor de onda media regenerativa, capaz de sintonizar
frecuencias entre los 550kHz y 1.6MHz, alimentado a 9V de una batería DC y un consumo aproximado de
15mA. El diseño permite tener controles sobre la sintonización de la señal, la
regeneración de la misma y el volumen al que puede reproducirse el sonido a una
potencia máxima de 60mW sobre un amplificador de audio de 8 ohm. El circuito final del receptor de onda media regenerativo se muestra en la figura 6, incluyendo cada una de sus etapas.
