Um receptor super-heteródino usa mixagem de sinal para converter o sinal de rádio de entrada em uma frequência intermediária estável (IF) que pode ser trabalhada mais facilmente do que o sinal de rádio original que tem uma frequência diferente, dependendo da estação de transmissão. O sinal IF é então amplificado por uma faixa de amplificadores IF e então alimentado em um detector que envia o sinal de áudio para um amplificador de áudio que alimenta o alto-falante. Neste artigo, aprenderemos sobre o funcionamento de um receptor Superheterodyne AM ou superhet, abreviadamente, com a ajuda de um diagrama de blocos.
A maioria dos receptores AM encontrados hoje são do tipo super-heteródino, pois permitem o uso de filtros de alta seletividade em seus estágios de Frequência Intermediária (IF) e possuem alta sensibilidade (podem ser usadas antenas de ferrite internas) devido aos filtros no estágio IF que os ajuda a se livrar de sinais de RF indesejados. Além disso, a faixa amplificadora IF fornece alto ganho, boa resposta de sinal forte devido ao uso de controle automático de ganho em amplificadores e facilidade de operação (apenas controla o volume, a chave liga / desliga e o botão de ajuste).
Diagrama de blocos do receptor AM super-heteródino
Para entender como isso funciona, vamos dar uma olhada no diagrama de blocos do receptor Superheterodyne AM mostrado abaixo.
Como você pode ver, o diagrama de blocos possui 11 estágios diferentes, cada estágio possui uma função específica que é explicada abaixo
- Filtro de RF: O primeiro bloco é a bobina da antena da haste de ferrite e a combinação do capacitor variável, que serve a dois propósitos - RF é induzido na bobina e o capacitor paralelo controla a frequência ressonante dela, já que as antenas de ferrite recebem melhor quando a frequência ressonante de a bobina e o capacitor são iguais à frequência da portadora da estação - dessa forma atua como um filtro de entrada do receptor.
- Oscilador local heteródino: O segundo bloco é o heteródino, também conhecido como oscilador local (LO). A frequência do oscilador local é definida, de modo que a soma ou a diferença da frequência do sinal de RF e a frequência do LO seja igual ao IF usado no receptor (geralmente em torno de 455 kHz).
- Mixer: O terceiro bloco é o mixer, o sinal RF e o sinal LO são enviados ao mixer para produzir o IF desejado. Os mixers encontrados em receptores AM comuns geram a soma, a diferença das frequências de LO e RF e os próprios sinais de LO e RF. Na maioria das vezes, em rádios transistores simples, o heteródino e o misturador são feitos usando um transistor. Em receptores de alta qualidade e aqueles que usam circuitos integrados dedicados, como o TCA440, esses estágios são separados, permitindo uma recepção mais sensível devido ao mixer emitir apenas as frequências de soma e diferença. Em um transistor LO-mixers, o transistor opera como um oscilador Armstrong de base comum e a RF retirada de uma bobina enrolada na haste de ferrite, separada da bobina do circuito ressonante, é alimentada à base.Em frequências diferentes da frequência de ressonância do circuito ressonante da antena, apresenta baixa impedância, portanto a base permanece aterrada para o sinal LO mas não para o sinal de entrada, devido ao circuito da antena ser do tipo ressonante paralelo (baixa impedância em frequências diferentes de ressonância, impedância quase infinita na frequência de ressonância).
- Primeiro filtro IF: O quarto bloco é o primeiro filtro IF. Na maioria dos receptores AM, é um circuito ressonante colocado no coletor do transistor misturador com a frequência ressonante igual à frequência IF. Seu objetivo é filtrar todos os sinais com uma frequência diferente da frequência IF porque esses sinais são produtos de mixagem indesejados e não transportam o sinal de áudio da estação que queremos ouvir.
- Primeiro amplificador IF: O quinto bloco é o primeiro amplificador IF. Ganhos de 50 a 100 em cada estágio IF são comuns se o ganho for muito alto, pode ocorrer distorção e, se o ganho for muito alto, os filtros IF estão muito próximos uns dos outros e não protegidos adequadamente, pode ocorrer oscilação parasita. O amplificador é controlado pela tensão AGC (Automatic Gain Control) do demodulador. AGC diminui o ganho do estágio, fazendo com que o sinal de saída seja aproximadamente o mesmo, independentemente da amplitude do sinal de entrada. Em receptores de transistor AM, o sinal AGC é mais freqüentemente alimentado para a base e tem uma tensão negativa - em transistores NPN, puxando a tensão de polarização de base para baixo, reduz o ganho.
- Segundo filtro de FI: O sexto bloco é o segundo filtro de FI, assim como o primeiro é um circuito ressonante colocado no coletor do transistor. Ele permite apenas sinais da frequência IF - melhorando a seletividade.
- Segundo amplificador de FI: O sétimo bloco é o segundo amplificador de FI, é praticamente o mesmo que o primeiro amplificador de FI, exceto que não é controlado por AGC, pois ter muitos estágios controlados por AGC aumenta a distorção.
- Terceiro filtro IF: o oitavo bloco é o terceiro filtro IF, assim como o primeiro e o segundo é um circuito ressonante colocado no coletor do transistor. Permite apenas sinais da frequência IF - melhorando a seletividade. Ele alimenta o sinal IF para o detector.
- Detector: o nono bloco é o detector, geralmente na forma de um diodo de germânio ou um transistor conectado a um diodo. Ele demodula AM retificando o IF. Em sua saída, há um forte componente de ondulação IF que é filtrado por um filtro passa-baixa resistor-capacitor, então apenas o componente AF permanece, ele é alimentado para o amplificador de áudio. O sinal de áudio é filtrado para fornecer a tensão AGC, como em uma fonte de alimentação CC normal.
- Amplificador de áudio: O décimo bloco é o amplificador de áudio; ele amplifica o sinal de áudio e o passa para o alto-falante. Entre o detector e o amplificador de áudio, um potenciômetro de controle de volume é usado.
- Alto-falante: o último bloco é o alto-falante (geralmente 8 ohms, 0,5 W) que envia o áudio para o usuário. O alto-falante às vezes é conectado ao amplificador de áudio por meio de um conector de fone de ouvido que desconecta o alto-falante quando os fones de ouvido são conectados.
Circuito receptor AM super-heteródino
Agora que conhecemos a funcionalidade básica de um receptor super-heteródino, vamos dar uma olhada em um diagrama de circuito típico de um receptor super-heteródino. O circuito abaixo é um exemplo de um circuito de rádio transistorizado simples construído usando o transistor super sensível TR830 da Sony.
O circuito pode parecer complicado à primeira vista, mas se o compararmos com o diagrama de blocos que aprendemos antes, ele se torna simples. Portanto, vamos dividir cada seção do circuito para explicar seu funcionamento.
Antena e misturador - L1 é a antena com haste de ferrite, forma um circuito ressonante com capacitores variáveis C2-1 e C1-1 em paralelo. O enrolamento secundário acopla-se à base do transistor misturador X1. O sinal LO é alimentado ao emissor do LO por C5. A saída IF é retirada do coletor por IFT1, a bobina é derivada no coletor em um modo de autotransformador, porque se o circuito ressonante fosse conectado diretamente entre o coletor e Vcc, o transistor carregaria o circuito consideravelmente e a largura de banda seria muito alto - cerca de 200kHz. Esse toque reduz a largura de banda para 30kHz.
LO - oscilador Armstrong de base comum padrão, C1-2 é sintonizado junto com C1-1 para que a diferença das frequências LO e RF seja sempre 455kHz. A frequência LO é determinada por L2 e a capacitância total de C1-2 e C2-2 em série com C8. L2 fornece feedback para oscilações do coletor para o emissor. A base é aterrada por RF.
X3 é o primeiro amplificador IF. Para usar um transformador para alimentar a base de um amplificador transistorizado, colocamos o secundário entre a base e o bias e colocamos um capacitor de desacoplamento entre o bias e o transformador secundário para fechar o circuito do sinal. Esta é uma solução mais eficiente do que alimentar o sinal por meio de um capacitor de acoplamento à base conectada diretamente a resistores de polarização
TM é um medidor de intensidade de sinal que mede a corrente que flui para o amplificador de IF, pois sinais de entrada mais altos fazem com que mais corrente flua através do transformador de IF para o segundo amplificador de IF, aumentando a corrente de alimentação do amplificador de IF que o medidor mede. C14 filtra a tensão de alimentação junto com R9 (fora da tela), pois RF e zumbido da rede elétrica podem ser induzidos na bobina do medidor TM.
X4 é o segundo amplificador de IF, a polarização é fixada por R10 e R11, C15 aterrar a base para sinais de IF; ele está conectado ao R12 desacoplado para fornecer feedback negativo a fim de diminuir a distorção, todo o resto é o mesmo que no primeiro amplificador.
D é o detector. Ele demodula o IF e fornece a tensão AGC negativa. Os diodos de germânio são usados, devido à sua tensão direta ser duas vezes menor do que os diodos de silício, causando maior sensibilidade do receptor e menor distorção de áudio / R13, C18 e C19 formam um filtro de áudio passa-baixo da topologia PI, enquanto R7 controla a força do AGC e forma um Filtro passa-baixa com C10 que filtra a tensão AGC do sinal IF e AF.
X5 é o pré-amplificador de áudio, R4 controla o volume e C22 fornece feedback negativo em frequências mais altas, fornecendo filtragem passa-baixa adicional. X6 é o driver do estágio de potência. S2 e C20 formam um circuito de controle de tom - quando o botão é pressionado, C20 fixa frequências de áudio mais altas, atuando como um filtro passa-baixo bruto, isso era importante nos primeiros rádios AM, pois os alto-falantes tinham um desempenho de baixa frequência muito ruim e o áudio recebido soava " tinny ”. O feedback negativo da saída é aplicado ao circuito emissor do transistor driver.
T1 inverte a fase dos sinais que chegam à base de X7 versus a fase na base de X8, T2 transforma a corrente de meia onda de cada transistor de volta para uma forma de onda inteira e combina a impedância do amplificador de transistor mais alta (200 ohms) para 8 -ohm alto-falante. Um transistor puxa a corrente quando o sinal de entrada está na forma de onda positiva e o outro quando a forma de onda é negativa. R26 e C29 fornecem feedback negativo, reduzindo a distorção e melhorando a qualidade do áudio e a resposta de frequência. J e SP são conectados de uma forma que desliga o alto-falante quando os fones de ouvido são conectados. O amplificador de áudio fornece cerca de 100mW de potência, o suficiente para uma sala inteira.