ATENÇÃO: O material a seguir é parte de uma das aulas da apostila de MÓDULO 3 que por sua vez, faz parte do CURSO de ELETRO ANALÓGICA -DIGITAL que vai do MÓDULO 1 ao 4. A partir da amostra da aula, terá uma idéia de onde o treinamento de eletroeletrônica poderá lhe levar. Você poderá adquirir o arquivo digital da apostila completa (16 aulas), ou ainda na forma impressa que será enviada por por correio. Entre na nova loja virtual CTA Eletrônica e veja como: www.lojacta.com.br Além de ter a apostila e estuda-la, torne-se aluno e assim poderá tirar dúvidas de cada uma das questões dos blocos atrelados a cada uma das aulas da apostila, receber as respostas por e-mail, fazer parte do ranking de módulos e após a conclusão do módulo com prova final, participar do ranking geral e poder ser chamado por empresas do ramo de eletroeletrônica. Saiba mais como se tornar um aluno acessando nossa página de cursos: www.ctaeletronica.com.br/web/curso.asp
APOSTILA GERAL MÓDULO - 3 AULA 10 MODULAÇÃO EM AMPLITUDE E BANDAS LATERAIS AM - Amplitude Modulada - funcionamento Emissora de rádio AM - montagem prática Transmissão em DSB (Double Side Band) Detalhes técnicos da Modulação em Amplitude figura 1 PORTADORA SINAL DE AUDIO 20Hz à 20kHz (MODULANTE) SINAL MODULADO EM AM AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO 101
APOSTILA GERAL MÓDULO - 3 (sons), vídeo (imagens) e dados (informações Neste circuito temos um oscilador, destacado pela digitais para processamento gerais). área pontilhada, que servirá de portadora de alta Ainda na figura 1, podemos ver que existe o sinal frequência (). O objetivo aqui será polarizar o que deve ser levado, que é chamado de sinal transistor através de R1 e R2, mantendo-o em modulante, pois vai fazer variar a amplitude da determinada polarização. Quando ele começa a ser portadora. Este sinal deve possui frequência pelo polarizado, sua tensão de coletor cai, o que gera menos três vezes mais baixa que a frequência da também via acoplamento de C3, uma queda na portadora. tensão no lado de cima de L1, que por indução, Podemos dar como exemplo o sinal de uma coloca um potencial positivo no lado de baixo de L2, emissora AM que possui uma portadora em 1100 sendo este potencial levado até o capacitor C2, khz e com um sinal de áudio modulante que deverá acoplando também esta variação positiva à base de ter de 20Hz até 5kHz. Considerando a frequência T1, que incrementa sua polarização fazendo cair máxima do áudio, que é de 5kHz, podemos dizer ainda mais a tensão de coletor. Como havíamos que a portadora será 220 vezes maior que a maior estudado anteriormente, isso é chamado de frequência do áudio. realimentação positiva e é a base de funcionamento Poderíamos também usar para essa frequência dos circuito osciladores. Após um determinado máxima de áudio em 5kHz uma portadora de no tempo, que é dado pelos valores de L1/L2 e C mínimo 15kHz. Mas, como já vimos anteriormente, (circuito oscilante), a tensão do lado de cima de L1 não são permitidas transmissões com frequências começa a subir e com isso o lado de baixo de L2 abaixo de 30kHz. começa a cair, realimentando a base de T1, Continuando ainda na figura 1, vemos que após o diminuindo sua polarização e com isso subindo a sinal de áudio () incidir sobre a portadora, esta tensão de coletor. Esse processo acaba gerando no variará em amplitude (AM), podendo então ser coletor de C3 e na saída em R3 uma oscilação que transmitida. nada mais é que uma variação constante, cuja Vamos chamar o sinal de alta frequência de frequência é determinada pelos valores de C e L1. portadora de (rádio-frequência) ou Podemos ver que a polarização do emissor de T1 é simplesmente, cujas variações podem ser feita por R4, mas também podemos ver que em normalmente vistas, pelos ciclos que possuem uma paralelo com este resistor, temos o transistor T2, alta ou baixa amplitude. Não há mais uma linha que apresentará uma resistência interna muito indicando a presença do sinal de áudio, mas semelhante a R4, permitindo assim, que o valor podemos ver ainda o sinal de áudio, nas variações total possa estar em torno da metade do valor de de amplitude deste sinal de (portadora). R4. O valor da resistência interna de T2, será Assim, modulação AM, consiste em alterar as determinada pelos resistores R7 e R8. Quando um amplitudes de uma portadora através de um sinal sinal de áudio chega a base de T2, fará esta tensão modulante, geralmente audio (); para isso de polarização variar para mais ou para menos, em devemos aplicar o sinal de áudio junto com a relação à tensão que encontra-se na base, e com portadora para que haja uma soma desses sinais, isso fazendo variar a resistência interna coletorgeralmente através de um amplificador; vamos emissor deste. Assim, aumenta-se ou diminui a tomar como exemplo o modulador de AM da figura corrente circulante por T1, permitindo maior ou 2. menor amplitude na variação que ocorre no coletor figura 2 de T1. Note que o indutor L3, presente SAÍDA no coletor de T1, possui uma baixa +Vcc R3 MODULADA reatância para frequências baixas, PORTADORA sendo praticamente de zero ohm. Mas, (OSCILADOR) L3 próximo à frequência de trabalho do C3 R1 oscilador, sua reatância é alta, permitindo variações relativas à C2 AM portadora. L1 T1 C Assim, além de ter as variações de alta frequência no coletor de T1, R2 ainda teremos variação na amplitude L2 desta frequência, provocadas pelo aumento ou diminuição da polarização +Vcc do transistor T2. R4 T2 R7 SINAL DE AUDIO Podemos resumir este circuito como sendo T2 um amplificador do sinal de audio (), que irá controlar a amplitude C4 R6 do oscilador, que servirá de portadora R5 () para este sinal de audio. 102 AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO
APOSTILA GERAL MÓDULO - 3 Detalhes da Modulação AM No caso de transmissão de sinais, o modelo adotato pelo serviço do Naval Personel Training Publications Division, e seguido pelo ocidente para definir o AM, diz que a "Amplitude Modulada é a variação da intensidade de saída de (Rádio Frequência) do transmissor a uma velocidade de áudio". A tensão de saída do radiotransmissor tem uma variação que oscila para cima e para baixo de seu valor nominal de acordo com a frequência de áudio. (Veja as formas de onda da figura 1). Para áudio em alta frequência, a radiofrequência terá uma variação em amplitude mais rápida, para áudio em baixa frequência, esta variação será mais lenta. Logo, a variação da portadora de deve corresponder em amplitude à variação causada pelo áudio. A resultante de modulação em amplitude para uma frequência de áudio fixa pode ser separada para análise do processo em três ondas distintas cuja amplitude é constante. O Sistema de Modulação em Amplitude é o sistema de modulação mais antigo (1906). Existem diversos tipos de sistemas de modulação em amplitude, destacando-se: AM-DSB (Amplitude Modulation Double SideBand), ou dupla banda lateral (veremos detalhes adiante). AM-SSB (Amplitude Modulation Single SideBand), ou banda lateral única. AM-VSB (Amplitude Modulation Vestigial SideBand), ou sistema com uma das bandas completas e um vestígio da outra banda, sendo que os detalhes disso será visto no módulo 5. AM-DSB/SC: Amplitude Modulation Double SideBand with Supressed Carrier. Além de ter modulação em amplitude gerando duas bandas laterais, a modulação é feita suprimindo a portadora quando não houver sinal modulante. Isto é feito quando temos sinais multiplexados, onde a portadora torna-se uma interferência indesejável para determinado sinal. Veremos detalhes disso na análise da codificação do sinal de cor para televisão (módulo 5). figura 3 figura 4 figura 5 A modulação AM, pode ser também chamada de CONVOLUÇÃO (termo muito usado em nível superior) que nada mais é do que a geração de uma função (portadora com sinal modulante) a partir da combinação de outras duas funções (portadora separada do sinal de áudio). A modulação AM, também pode ser feita em sinais diversos, como mostrados nas figuras 3, 4 e 5. Nelas podemos ver que as modulações chegam a atingir quase 100%, ou seja, quando o sinal modulante está zerado, a portadora se apresenta com um potencial também de quase zero por cento de amplitude. AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO 103
APOSTILA GERAL MÓDULO - 3 EMISSORA DE RÁDIO AM A emissora de rádio (ou estação) será a Podemos resumir num diagrama em blocos responsável por modular o sinal da portadora simplificado (figura 6) uma emissora de rádio. através do sinal de áudio. Os programas de rádio geralmente dedicados às músicas e notícias tem como base a voz humana e os sons da melodia EMISSORA DE RÁDIO (instrumentos musicais), que formam o sinal de ANTENA AMPLIF. MODULADOR AMPLIF. áudio (); este deverá ser transmitido pela antena AM da emissora e via ar chegar até nossas residências e serem captadas pelo aparelho receptor de rádio. Para isso o sinal deverá modular (neste caso em OSCILADOR AM) uma portadora que através da antena será figura 6 LOCAL AM transformado em ondas eletromagnéticas de mesma frequência () da portadora que levará O 1 bloco é o amplificador de que irá amplificar o pelo ar as informações do sinal ; no receptor de sinal de áudio, o bloco do oscilador local representa rádio essas ondas eletromagnéticas serão a frequência da portadora da emissora que será captadas pela antena interna ao aparelho e diferente para cada emissora, o bloco central irá novamente transformadas em sinal elétrico, cuja modular a portadora de acordo com as variações do frequência continua sendo a mesma da portadora áudio e por ultimo o bloco amplificador de que irá (oscilador local da emissora), com as informações amplificar o sinal já modulado para ser transmitido do sinal gerado na emissora. pela antena. MONTAGEM DE UM TRANSMISSOR AM DE BAIXA POTÊNCIA - Newton C. Braga O transmissor AM que descrevemos nesse artigo pode enviar sinais a alguns metros de distância, podendo ser usado como microfone volante para ouvir conversas através de paredes, ou ainda para demonstração de seu princípio de funcionamento. Seus sinais podem ser recebidos em qualquer rádio AM de ondas médias ou curtas. O esquema desse pequeno circuito é apresentado na figura 7. Como Funciona O circuito consiste em um oscilador Hartley onde a bobina L1 e CV determinam a frequência de operação. Podemos enrolar a bobina de modo que o transmissor opere tanto na faixa de ondas médias quanto de ondas curtas. Na faixa de ondas curtas o alcance será maior, podendo chegar a algumas dezenas de metros (e até mais) se uma antena for usada. Essa antena será ligada ao coletor de Q1. No oscilador Hartley a realimentação que mantém as oscilações é dada por R1 e C1. O microfone para modular os sinais é ligado diretamente à base do transistor. Usamos um microfone cerâmico de alta impedância, uma vez que outros tipos não servem para essa configuração. O circuito pode ser alimentado por quatro ou seis pilhas pequenas ou médias. Não recomendamos o uso de bateria de 9 V, pois sendo o consumo do transmissor algo elevado, ela se esgotaria rapidamente. Também pode ser usada uma pequena fonte de alimentação, como a ilustrada na figura 8, caso o aparelho seja de uso fixo. figura 8 Montagem figura 7 Na figura 7 temos o diagrama completo do transmissor,. A montagem pode ser realizada numa ponte de terminais, se o leitor for inexperiente ou desejar uma configuração mais simples. A disposição dos componentes na ponte de terminais é apresentada na 104 AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO