Crónica día 13/10/10

La clase anterior concluyó implementando el transformador en el laboratorio. El siguiente paso ha sido medirlo y corroborar empíricamente su funcionamiento. Como anteriores veces, antes de ello hemos razonado en la clase el procedimiento a seguir para su medida y los valores que esperábamos encontrar. Concretamente, el cociente entre la amplitud del pico de resonancia de la primera bobina (60 espiras) y el de la segunda (10 espiras) debía dar un valor próximo a n=6.

La primera bobina la hemos medido, como ya hicimos anteriormente, con una sonda de baja capacidad, para perturbar lo menos posible la medida. La segunda bobina se podía medir tanto con sonda como sin ella, ya que el efecto del transformador reducía la capacidad parásita por un factor de n². Los resultados obtenidos en la medida han sido:

• Frecuencia de resonancia: 935 KHz
• Amplitud del pico en la primera bobina: 2V
• Amplitud del pico en la segunda bobina: 0,307
• Cociente: n=6,5

Con esto hemos verificado experimentalmente la capacidad de transformador para prevenir el efecto del amplificador de HF, reduciendo la sensibilidad del receptor pero manteniendo la selectividad.

Tras finalizar con nuestra primera etapa del diseño hemos introducido la etapa de amplificación de HF. Para ello hemos recordado que el detector de envolvente requiere una amplitud mínima de 300 mV en los puntos más bajos de la modulación.

Ya que para entender bien el amplificador HF es necesario saber trabajar bien con transistores, lo que a su vez implica saber resolver circuitos con diodos, el resto de la clase la hemos dedicado a recordar como se resuelven circuitos de este tipo.

Hemos hablado: del método gráfico, del modelo lineal a tramos y, finalmente, del modelo incremental, en el que hemos concluido que inicialmente se ha de buscar el punto de trabajo y a continuación calcular la fase incremental. Con esto y un ejercicio propuesto ha concluido la clase.

Crónica día 06/10/10

Tras repasar el procedimiento de medida de nuestra bobina definido en la clase anterior, y razonar unas expectativas para los resultados que obtendremos, pasamos al laboratorio a realizar el montaje y la medida. Repetimos este procedimiento varias veces moviendo nuestra espira a lo largo del núcleo de ferrita y viendo el efecto que esto produce. Los resultados obtenidos fueron:

Primera medida (centro del núcleo):

• Frecuencia de pico de resonancia: 874 KHz
• Amplitud del pico de resonancia: 24,3
• Inductancia: 302,26 uH
• Resistencia parásita: 17,6 ohmios

Segunda medida (borde del núcleo):

• Frecuencia de pico de resonancia: 1045 KHz
• Amplitud del pico de resonancia: 17,5
• Inductancia: 207,1 uH
• Resistencia parásita: 27,7 ohmios

Tercera medida (dos tercios de núcleo):

• Frecuencia del pico de resonancia: 954 KHz
• Amplitud del pico de resonancia: 20
• Inductancia: 248,5 uH
• Resistencia parásita: 24,5 ohmios

Tras realizar las medidas volvimos a la clase a comentar los resultados y la influencia de la posición de la bobina respecto del núcleo. En todas las medidas resultó que la resistencia parásita se nos iba dos órdenes de magnitud por encima de lo esperado, algo nada despreciable.

Meditamos la causa a la que se podía deber tal efecto y finalmente un compañero concluyó que el efecto que nos habíamos olvidado era el "Efecto pelicular", que básicamente se traduce en que la conducción del cable también depende de la frecuencia de trabajo, y a mayor frecuencia peor es la conducción. (Comprobamos en las medidas que el efecto se comporta de tal manera).

Tras esta fase práctica volvemos al aula a evaluar nuestra etapa de sintonía. La mejora del Q (factor de calidad) requiere disminuir la resistencia parásita que es inviable de forma notoria como hemos comentado antes. Vemos que nuestro Q muestra deficiencias de selectividad, al ser BW/2 prácticamente igual a la separación mínima entre portadoras, el filtro de sintonía no podrá separarlas con eficacia, y una interferirá en la otra.

Tras la etapa de sintonía habíamos decidido instalar un amplificador HF, pero vemos que si hacemos esto con el objetivo de mejorar la sensibilidad del receptor, se deteriora muy considerablemente la sensibilidad... Es importante minimizar de alguna manera este efecto producido por el amplificador HF.

Aplicando un segundo devanado a nuestra espira realizamos un transformador perfecto, de esta manera la resistencia de entrada del amplificador HF se ve multiplicada por la razón al cuadrado del número de espiras del primer devanado entre las del segundo. De esta manera perdemos algo de amplificación (disminuye la eficacia de la antena), pero preservamos la selectividad, una opción sensata.

Finalmente pasamos al laboratorio, para añadir a nuestra antena el segundo devanado.

Crónica día 05/10/10

Tras definir en la clase anterior nuestra estructura del receptor, en esta comenzamos centrándonos en la primera etapa: antena + filtro de sintonía.

Tras analizar un filtro paso banda para la etapa de sintonía, vemos que sería conveniente crear picos de resonancia consiguiendo amplificar la señal en la banda sintonizada. Resolvemos un circuito RLC serie y vemos que su respuesta en frecuencia satisface lo que buscamos. Extremos de este circuito:

• La frecuencia de resonancia, en función de L y C.
• La amplitud del pico de resonancia, en función de R, L y C.
• La anchura del pico, en función de R y L.
• Factor de calidad, Q.
• Desfase en el pico.

Vemos que la antena y el filtro pueden compactarse con una antena de bobina sobre núcleo de ferrita y un condensador en paralelo. Estudiamos esta estructura para asignar los valores de interés, y una vez obtenidos pasamos al laboratorio a fabricar nuestra propia antena (L = 250uH aprox.) devanando 60 espiras juntas de cobre (diámetro 0,4mm) sobre un núcleo de ferrita de diámetro 1 cm .

La clase concluyó razonando el procedimiento correcto para medir dicha bobina, teniendo en cuenta diferentes parámetros como: resistencia parásita del generador de señales, cables de medida... Y vemos que utilizar una sonda de baja capacidad es la mejor opción.