MODULADORES E DEMODULADORES

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE EDUARDO MONDLANE
FACULDADE DE ENGENHARIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELECTROTÉCNICA
ENGENHARIA ELECTRÓNICA
ELECTRÓNICA ANALÓGICA II
Projecto de Modulador_Demodulador AM & FM
 
Discente:
Mondlane, Shélsio Tarique Sérgio
Docentes:
Eng. Adelio Francisco Tembe MSc
Eng. Joaquim Branco
Maputo, Junho de 2022
Índice
1	Introdução	1
2	Objectivos	1
2.1 Objectivo Geral:	1
2.2 Objectivos Específicos:	1
3	Metodologia	1
4	Revisão de literatura	2
4.1 Conceitos	2
4.2 Sistemas com controle automatico de ganho	3
5	Circuitos de controle automatico de ganho	4
5.1 Oscilador com Ponte de Wien	4
5.2 Controle Automático de Ganho com Resistências Não-Lineares	6
5.3 Controle automático de ganho com diodos	9
6	Aplicações do controlo automático de ganho	14
6.1 CAG de Áudio	14
6.2 CAG de Vídeo de Baixo Nível	15
6.3 CAG de Vídeo de Alto Nível	16
7	Conclusões	18
Bibliografia	19
Introdução
No presente relatório do projecto de modulador_demodulador AM e FM da cadeira de Electrónica Analógica II trata-se de forma minuciosa sobre as características do moduladores e demoduladores AM e FM onde serão realizados experimentos por forma a conhecer, na práctica, o seu princípio de funcionamento. 
Usarei a ferramenta multisim para projectar os circuito capazes de fazer a modulação e demodulação AM e FM, apresentando o comportamento dos sinais desde a entrada do Modulador até a saída do Demodulador, conforme o esquema abaixo.
Figrura 1: Esquema do projecto
Objectivos
2.1 Objectivo Geral:
· Projectar moduladores e demoduladores AM e FM.
2.2 Objectivos Específicos:
· Verificar na práctica, a teoria estabelecida para moduladores e demoduladores AM e FM;
· Aprofundar os conhecimentos teóricos sobre o tema;.
Metodologia
· Para a realização deste projecto foram feitas pesquisas bibliográficas através do material proposto pelo corpo docente, pesquisas Web e sites que retratam este assunto.
Resumo Teórico
1.1 Conceitos
Modulação é o processo que consiste em variar alguma das características da onda sinusoidal de alta frequência, ou seja, sua amplitude, fase ou frequência proporcionalmente ao valor instantâneo do sinal a ser transmitido. 
A equação geral de um sinal senoidal pode escrever-se do seguinte modo:
	
O sinal de alta frequência () é chamado de portadora f (t), enquanto o sinal a ser transmitido e chamado de sinal modulador ou modulante. Aplicando a propriedade de modulação da transformada de Fourier, a densidade espectral é:
1.2 Modulação em Amplitude
Na modulação de amplitude, a fase é zero (ou constante) e a envoltório é feita proporcional a um dado sinal f(t) obtendo a equação abaixo:
A onda portadora contém características suficientes para se propagar a longas distâncias usando antenas com tamanhos aceitáveis.
Para que a modulação se processe de forma correcta, e importante que a frequência da portadora seja muito maior que a frequência do sinal modulante.
Sinal modulante ou modulador e aquele que contem a informação transmitida ou recebida.
A modulação em amplitude consiste em variar-se a tensão de saída de uma fonte de radiofrequência de acordo com a tensão instantânea do sinal modulador. 
Os moduladores AM podem ser classificados em diversas categorias, de acordo com o principio de funcionamento, nível de potencia em que a modulação e realizada e o tipo de dispositivo modulador (se activo ou passivo).
Quanto ao princípio de funcionamento, os moduladores de amplitude podem ser síncronos ou quadráticos. Os síncronos são mais utilizados, devido a menor distorção da envoltória e maior profundidade de modulação conseguida. Os quadráticos têm seu maior mérito nos circuitos conversores de frequência.
Quanto ao nível de potência, os moduladores podem ser classificados em circuitos de baixo nível e de alto nível. O modulador de alto nível e o mais empregado, por dispensar amplificação posterior. Os de baixo nível são justificados apenas no caso de transmissores que permitem outros modos de modulação, no qual a AM e apenas mais uma opção.
Os moduladores podem ser classificados em ativos e passivos. Os ativos são capazes de realizar a amplificação dos sinais, além da modulação e, por isso, são os preferidos.
Utilizam dispositivos amplificadores, tais como: válvulas electrónicas, transístores de juncão bipolares (BJTs) ou transístores de juncão unipolares (FETs). Os moduladores passivos empregam, geralmente, díodos de juncão PN para realizar o produto dos sinais de entrada.
Figura 2: Diagrama em blocos do modulador.
Para controlar a relação entre a relação entre as bandas laterais e a portadora, se define um factor de escala adimensional, m, denominado índice de modulação.
4.3 Modulação em Frequência
As modulações que não carregam a informação na amplitude possuem maior imunidade ao ruido nas transmissões, é o caso das modulações em fase (PM -Phase Modulation) e em frequência (FM – Frequency Modulation) que empregam a modulação angular.
As modulações PM e FM empregam a modulação dita angular, ou seja, a modulação é feita sobre o ângulo da portadora e a amplitude do sinal permanece constante.
Dada a seguinte função trigonométrica:
cujo ângulo θ(t) é uma função do tempo (varia com o passar do tempo).
Já conhecemos o caso mais comum das funções trigonométricas tradicionais, em que θ varia linearmente com o tempo:
• Onde φ é a fase do sinal e ω é a velocidade angular do sinal
 Frequência Instantânea
Suponha um ângulo mais genérico, cuja variação em função do tempo não é linear. Podemos definir a “frequência instantânea” da função trigonométrica para um instante muito pequeno de tempo como sendo:
que é um caso geral de velocidade angular instantânea. Quanto maior a variação de ∆θ para o mesmo intervalo de tempo, maior a velocidade (frequência angular) instantânea naquele instante.
Deste modo, modulação em frequencia é aquela em que o sinal da modulante interfere diretamente no valor da velocidade angular instantânea do sinal modulado de forma linear.
kFM é constante de modulação em frequência e representa a conversão da variação de amplitude do sinal modulante em em variações de velocidade angular instantânea.
faixa aceitável A largura de banda depende do índice de modulação, dado por:
Teoricamente um sinal FM tem largura de banda infinita, entretanto na prática se limita a banda dentro de uma.
Projecto de modulador-demodulador AM
Para esta simulação irei usar um modulador AM síncrono com diodo que é costituido por um somador, um rectificador e um circuito tanque ressonante.
Para a demodulação o circuito escolhido foi o detector de envoltória.
1.3 Lista de Material
a) Para o Modulador AM:
b) Para o Demodulador
1.4 Cálculos
Para o calculo da frequência de ressonância do circuito tanque usamos um indutor e um capacitor comerciais:
A frequencia de ressonância do circuito tanque calculada acima sera exactamente a frequecia que sera colocada como frequencia da portadora.
Para sinal modulador vamos usar uma frequencia baixa de 1KHz.
5.3 Simulação do circuito
Projecto de modulador-demodulador FM
1.5 Lista de Material
a) Para o Modulador AM:
b) Para o Demodulador
6.2 Circuito modulador FM 
6.3 Circuito Demodulador FM
Bibliografia
· [1] BOYLESTAD, R. L. e NASHELSKY, L. Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos. 8a ed. Rio de Janeiro: Prentice Hall do Brasil, 1984.
· [2]. Albert Paul Malvino, Electrónica, 4a Edição Vol. II, MAKRON Books, Brasil, São Paulo, 1997
· [3] LALOND, David E. Ross, John A. Princípios de Dispositivos e Circuitos Eletrônicos – volumes 1 e 2. Makron Books. São Paulo, 1999.
· [4] BOGART JR, Theodore F. Dispositivos e Circuitos Eletrônicos – volumes 1 e 2. Makron Books. 3ª ed, São Paulo, 2001.
· [5] PERTENCE JUNIOR, A. Eletrônica Analógica: Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos: teoria, projetos, aplicações e laboratório. Porto Alegre: Bookman, 2003.
· [6] SEDRA, A. S. Microeletrônica. Volume 2. São Paulo: Makron Books, 1995
· [7]. Juarez do Nascimento,Telecomunicações, MAKRON Books, Brasil, São Paulo, 1992.
· [8]. Prof. Clóvis Antônio Petry, Oscilador com Controle Automático de Ganho (Osciladores e Multivibradores), Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Santa Catarina.
· [9]. Wikipédia, Controle automático de ganho, visitado aos 26/05/2022.
9