UNIVERSIDAD SANTA MARÍADemodulador de FM, Multiplicador de frecuencia programable, Regenerador de portadora y Decodificador de tono [Escribir el subtítulo del documento] Anlev Rodríguez 18402402 06/04/2011 [Escriba aquí una descripción breve del documento. Una descripción breve es un resumen corto del contenido del documento. Escriba aquí una descripción breve del documento. Una descripción breve es un resumen corto del contenido del documento.] Índice DEMODULADOR FM--------------------------------------------------------------------------------3 DETECTOR DE PENDIENTE--------------------------------------------------------------4 DISCRIMINADOR FOSTER-SEELEY-----------------------------------------------------4 DETECTOR DE RELACIÓN----------------------------------------------------------------6 DETECTOR CON PLL-----------------------------------------------------------------------8 MULTIPLICADOR DE FRECUENCIA-----------------------------------------------------------10 REGENERADOR DE PORTADORA-------------------------------------------------------------12 LAZO DE COSTAS-------------------------------------------------------------------------12 REMODULADOR--------------------------------------------------------------------------13 DECODIFICADOR DE TONO---------------------------------------------------------------------14 CONCLUSIÓN----------------------------------------------------------------------------------------16 BIBLIOGRAFÍA-------------------------------------------------------------------------------------17 2 . 3 . La función de transferencia para un demodulador FM es la siguiente cuando trabaja en su intervalo lineal: Donde K es la función de transferencia. es decir que están diseñados para producir un voltaje de salida directamente proporcional (o afectado directamente por ) a la frecuencia instantánea en su entrada. Esta función refleja la respuesta del sistema (que es inicialmente inerte) ante un impulso como señal de entrada.Demodulador FM Los demoduladores de FM son circuitos electrónicos dependientes de la frecuencia. A continuación se muestra en la gráfica dónde está el circuito demodulador en un sistema de demodulación de FM. el circuito sintonizado convierte las variaciones de frecuencia en variaciones de amplitud. Este método de sintonización simplifica enormemente el ajuste del circuito y proporciona una mayor linealidad. Así. Detector de pendiente: En el detector de pendiente el circuito sintonizado (La y Ca) produce un voltaje de salida que es proporcional a la frecuencia de entrada. El voltaje máximo de salida se presenta en la frecuencia de resonancia fc del circuito tanque. El funcionamiento del detector de pendiente es básico para todos los discriminadores de frecuencia con circuito sintonizado.Se puede observar que el circuito demodulador es una parte de todo un sistema dedicado a la recepción de señales FM. El circuito está diseñado de modo que la frecuencia intermedia fc quede en el centro la parte más lineal de la curva de voltaje en función de frecuencia. y su salida disminuye en forma proporcional a la desviación de la frecuencia respecto a fo. Discriminador Foster-Seeley: El discriminador de fase. Los elementos Di Ci Ri forman un detector sencillo de picos que convierte las variaciones de amplitud en un voltaje de salida que varía con rapidez igual a la de los cambios de frecuencia. el discriminador de Foster-Seeley y el detector de relación. más comúnmente denominado discriminador Foster-Seeley. 4 . Entre los circuitos demoduladores más comunes están los llamados discriminadores de frecuencia con circuito sintonizado como son el detector de pendiente. Los bobinados primario y secundario de T1 se sintonizan a la frecuencia central de FI. es necesaria una etapa limitadora que preceda inmediatamente al discriminador. Debido a que el circuito también es sensible a las variaciones de amplitud de la onda de FM. y cuya amplitud es proporcional a la magnitud de los cambios de frecuencia. convierte en tensiones de audio las variaciones de frecuencia o fase de las ondas FM que entran en el receptor. La entrada al circuito Foster-Seeley es una señal de FI. Cuando ambos diodos conducen. El diodo D1 es más conductor a frecuencias por encima de fc. La señal de FI de entrada está también capacitivamente acoplada a L4 por medio de C2. las tensiones tienden a anularse y la salida es 0 V. a través de una etapa limitadora. 3. En L4 se genera la tensión V4 que también controla la conducción de ambos diodos. Ambos diodos conducen exactamente igual a fc. Debido a esta configuración con toma central. La conducción de D1 está controlada por V2. si D1 conduce con más fuerza. Sin embargo.El Foster-Seeley funciona basándose en el principio de que dos tensiones de ca (corriente alterna) en serie se suman vectorialmente. Esto significa que la relación de fases entre las dos tensiones es un factor importante al determinar la tensión combinada. se producen tensiones iguales pero de polaridad opuesta en los bornes de R1 y R2. Por medio del transformador. que varía en +-75kHz. la salida es una tensión negativa. La configuración del circuito es tal 5 . El diodo D2 es más conductor a frecuencias por debajo de fc. La salida del circuito es la señal de audio detectada. la salida es una tensión positiva. y V3 controla la conducción de D2. La tensión total resultante de dos tensiones de corriente alterna en serie viene determinada por la relación de fase entre las dos tensiones. Por tanto. según un índice de audio. la señal de FI de entrada se acopla desde la bobina primaria L1 hasta la bobina secundaria con toma central L2-L3. y si es D2 el que más conduce. la tensión V2 que se genera en L2 está desfasada 180° con respecto a la tensión V3 inducida en L3. la señal de salida de audio puede recuperarse cuando se dan las siguientes condiciones: 1. Recuérdese que estas dos tensiones son iguales en amplitud pero están desfasadas 180° en fc (frecuencia central del circuito). 2. esto sólo es cierto cuando la señal de FI está en su frecuencia central. Así pues.que V4 está 90° adelantada a V3 y 90° retrasada con respecto a V2. Sin embargo. El diodo D2 conduce con más intensidad que el diodo D1. 6 . Xc es mayor que Xl y la reactancia neta varía la fase de V2 y V3 en dirección contraria. Así pues. El resultado Es una tensión de salida cero para la frecuencia de entrada de fc. Detector de relación: El detector de relación es muy similar al discriminador FosterSeeley. la reactancia neta hace que la fase de V2 se aproxime más a la fase de V4. Xl es igual (y anula) a Xc. el discriminador produce una onda sinusoidal de salida. En este caso. produciendo una tensión de salida negativa. por encima de fc. Este cambio de fase significa que V4 tiende a sumarse a V2 y restarse a de V3. Puesto que el circuito resonante paralelo resuena a fc. mientras que V3 se desfasa más con respecto a V4. Xl es mayor que Xc. pero presenta una gran ventaja sobre este y frente al detector de pendiente: es relativamente inmune frente a las variaciones de amplitud en su señal de entrada (no necesita ser precedido por una etapa limitadora). la salida tiene una tensión oscilante negativa. la cantidad de corriente que conduce D1 está determinada por V2 y V4. Sin embargo. y la cantidad que conduce D2 está determinada por V3y V4. Por esta razón. lo que hace que D1 conduzca con más intensidad que D2. V4 tiende a sumarse a V3 y a restarse de V2. y el circuito resonante aparece resistivo. Así pues. Este hecho produce una oscilación de tensión de salida positiva cada vez que la señal de salida FI oscila por encima de fc. cada vez que la señal de FI oscila por debajo de fc. Gracias a esta oscilación de la tensión de salida positiva-negativa. la señal recuperada es una reproducción de la señal moduladora original. A frecuencias por debajo de fc. También. Así. Entonces. y son relativamente inmunes a las variaciones de amplitud. el voltaje de salida se divide por igual entre C1 y C2. los cambios de Vsal se deben a la relación cambiante de voltajes a través de C1 y C2. después de varios ciclos de la señal de entrada. mientras que el voltaje total está fijado por Cs. el capacitor en paralelo Cs se carga a más o menos al voltaje máximo a través del devanado secundario de T1. La reactancia de Cs es baja y Rs tan sólo es un camino de cd (corriente directa) para la corriente del diodo. y para las polaridades del diodo que se mostraron en la figura del circuito del detector de relación. Por consiguiente. debidos al ruido térmico u otra señal de interferencia. el voltaje de salida para un detector de relación se toma con respecto a tierra. La curva de respuesta en frecuencia de la salida para el detector de relación se muestra a continuación: 7 . En la resonancia.A simple viste es casi idéntico al discriminador Foster-Seeley. pasen a tierra y no tengan efecto sobre el voltaje promedio a través de Cs. el voltaje promedio de salida es positivo. Por lo anterior. C1 y C2 se cargan y descargan en forma proporcional a los cambios de frecuencia en la señal de entrada. y se redistribuye de acuerdo a como se desvía la frecuencia de entrada sobre o debajo de la resonancia. pero uno de sus diodos (D2) se invierte y la corriente Id puede pasar en torno al lazo más externo del circuito. la constante de tiempo para Cs y Rs es lo suficientemente larga como para que los rápidos cambios de amplitud de la señal de entrada. Se ve que en la resonancia. Vsal no es igual a 0V. La señal del PLL proporciona la señal demodulada. pero estos detectores suelen estar en circuitos integrados que. sino más bien a la mitad del voltaje a través de los devanados secundarios de T1. En la siguiente figura se puede observar la composición de un circuito integrado PLL XR-2212: 8 . Detector con PLL: Otro tipo de demodulador es el de detector con PLL (phase-locked loops o lazo de seguimiento de fase). Si bien el funcionamiento del PLL es complejo. Algunos son una radio de FM completa (TDA7000). contienen los amplificadores de RF y frecuencia intermedia. además. Existen muchas variaciones según la aplicación. el funcionamiento de un demodulador con PLL es más sencillo. manteniendo un error de fase en la entrada del comparador de fases 9 . el VCO rastrea los cambios de frecuencia en la señal de entrada. el funcionamiento del PLL puede describirse a través del siguiente diagrama de bloques: Después de haber fijado la frecuencia.Para verlo de una forma más simple. la señal de información demodulada. Un esquema simplificado del multiplicador de frecuencia es el siguiente: Consiste en un transistor polarizado en zona de corte excitado por una señal de entrada y sintonizado al armónico n-ésimo de wp.(también conocido como detector de fase). siendo n el factor de multiplicación deseado. con lo que se modula a una frecuencia más baja y posteriormente se multiplica por el factor necesario hasta alcanzar la frecuencia de emisión. Estos circuitos se usan cuando no se puede conseguir un oscilador a la frecuencia requerida con suficiente estabilidad o cuando no se puede conseguir la modulación a la frecuencia portadora necesaria. el voltaje de corrección que se produce en la salida del comparador de fases. Si el circuito de salida (CL) está sintonizado al armónico n-ésimo. entonces la tensión de salida será la siguiente: 10 . Por consiguiente. por el colector circularán impulsos de frecuencia fundamental fp (de portadora) y con un alto contenido de armónicos. Multiplicador de frecuencia Un multiplicador de frecuencias es un circuito que multiplica la frecuencia y la fase de una señal de entrada por un número entero n. y se retroalimenta a la entrada del VCO. y la frecuencia natural del VCO es igual a la FI central. Como el transistor está polarizado en corte. si la entrada al PLL es una señal desviada de FM. si la señal de entrada posee un nivel lo suficientemente elevado. es proporcional a la desviación de frecuencia y es. por consiguiente. el lazo se rompe entre el VCO y el comparador de fase y se inserta un contador. diez. es importante tomar en cuenta que el comparador de fase es realmente un mezclador y que su salida contiene componentes de suma y diferencia de frecuencia. que aparece en la tensión de control al VCO. Esta señal tiene una frecuencia central de valor nfp modulada por la misma señal moduladora que tenía la señal de entrada al multiplicador pero con una desviación de frecuencia n veces superior a la de entrada. En aplicaciones de multiplicación de frecuencia. generalmente es necesario filtrar muy fuertemente para eliminar este componente de suma de frecuencia. Para múltiplos más grandes. Una aplicación práctica evidente. El componente de diferencia de frecuencia es DC y es la tensión de error. El rango de frecuencias sobre las cuales el PLL puede mantener su enganche con una señal entrante es definido como el rango de enganche del sistema. de esta propiedad de multiplicación. En este caso. usualmente. Esto limita el rango práctico de enganche con armónicos a múltiplos de. es el uso del PLL en sintetizadores de frecuencia de amplio rango. Para multiplicación de frecuencia. el segundo método es más deseable. el tono fundamental de la frecuencia dividida del VCO es enganchado a la frecuencia de entrada. lograrse fijando la frecuencia de operación libre del VCO a un múltiplo de la frecuencia de entrada y permitiendo que el PLL se enganche. inducirán una señal de FM incidental sobre la salida del VCO. causa una variación periódica de su frecuencia alrededor del múltiplo deseado. Aquí. para el enganche. es que el rango del enganche1 disminuye a medida que se usan. El enganche a un armónico es muy sencillo y puede. sin embargo. de modo que el VCO está realmente funcionando a un múltiplo de la frecuencia de entrada. La cantidad de multiplicación es determinada por el contador. Inserción de un contador (divisor digital de frecuencia) en el lazo. se puede lograr de 2 maneras: y y Mediante el enganche a un armónico de la señal de entrada. aproximadamente. Una limitación de este método. Esto ocurre debido a que el VCO está funcionando a muchas veces la frecuencia de la señal de entrada y la componente de suma de frecuencia. Las componentes de suma de frecuencia (de los cuales el fundamental es el doble de la frecuencia de la señal de entrada) si no son bien filtrados. También se puede multiplicar frecuencias con el uso del PLL. que acciona el VCO para mantener el PLL enganchado. armónicos sucesivamente más altos y más débiles. 1 11 . usa dos (2) lazos paralelos de rastreo (I y Q) al mismo tiempo para obtener el producto de los componentes 2 La banda de frecuencias sobre las cuales el PLL puede adquirir enganche con una señal entrante se conoce como el rango de captura del sistema.El resultado. también es necesario extraer la señal de reloj de sincronismo a partir de la señal de línea emitida. Principio de regeneración: El principio de Regeneración. implica la detección de la señal de línea que se recibe y la creación de una nueva señal con forma rectangular limpia para su transmisión (como se ve en la figura). Este procedimiento. Lazo de costas: También llamado método de lazo de cuadratura. es solo aplicable a señales de línea digitales. Regenerador de portadora Cuando una señal digital atraviesa un canal. se requieren métodos complicados de recuperación de portadora. Además. En los sistemas de portadora suprimida. 12 . por supuesto. La regeneración es un procedimiento que nos permite recuperar una señal idéntica a la del emisor (como se observa en la figura de abajo) mediante el uso del regenerador. es un rango de captura2 reducido y una respuesta más subamortiguada de transitorios del lazo. y nunca es mayor que el rango de enganche. la señal recibida por el receptor está degradada debido a los efectos de la distorsión y el ruido. el producto de la señales I y Q producirá un voltaje de error proporcional a cualquier error de fase en el VCO. la frecuencia del VCO.I y Q de la señal que activa al VCO. Una vez que la frecuencia del VCO es igual a la de la portadora suprimida. que se ve en la siguiente figura: 13 . en consecuencia. El lazo I enfasado usa al oscilador controlado por voltaje (VCO) como un PLL. El voltaje de error controla la fase y. y el lazo Q de cuadratura usa una señal de VCO desplazada 90°. Remodulador : Otro método para recuperar una portadora de fase y frecuencias coherentes es el del remodulador. La codificación estereofónica debe cumplir 2 requisitos: y y Codificar y transmitir los canales R y L de sonido de la escena. para técnicas de codificación más grandes que binarias. que consiste básicamente en recoger el sonido de la escena por medio de micrófonos situados en los lados izquierdo (L) y derecho (R) de la misma. Decodificador de tonos Para aumentar la sensación de realidad del sonido recibido por el oyente aparece la radiodifusión estereofónica.Este remodulador produce un voltaje de error de lazo que es proporcional al doble del error de fases entre la señal de entrada y la señal del VCO. El remodulador tiene un tiempo de adquisición más corto que el lazo de costas. excepto que se usan circuitos que elevan la señal de referencia a la cuarta. se parecen a los de BPSK (estos casos). 14 . Codificarlos de tal forma que un receptor monofónico pueda seguir recibiendo toda la información por un único canal (compatibilidad). octava y otras potencias mayores. Otros circuitos de recuperación de portadora. La señal suma será la que el receptor monofónico recibirá como señal única y será la señal que. permitirá al receptor estéreo decodificar L y R. Por lo tanto. Otra de las aplicaciones de los PLL son los decodificadores de tono que usan el principio de que si el ancho de banda del lazo de un PLL es pequeño sólo se podrá tener una indicación de sujeción si la frecuencia de entrada es muy próxima al centro de la frecuencia natural del VCO. por lo que vamos a necesitar un PLL para cada uno de los tonos que queramos detectar. son menos probables los disparos fortuitos por señales falsas. 15 . de este modo.Para conseguir estos objetivos. Para poder demodular L-R sincrónicamente en recepción se debe insertar la portadora. sino 2 señales mezclas de ambas: L+R y L-R. la salida sólo se pone en alta cuando en la entrada están presentes ambos tonos. En la siguiente figura se puede observar un decodificador de doble tono utilizando 2 PLL: En este. este tono piloto indicará al receptor estéreo que la transmisión que está recibiendo es estéreo. para detectar un tono la frecuencia central del VCO debe estar ajustada a dicho tono. la señales que se codifican no son directamente L y R. Además de servir para demodular. junto con la señal diferencia. los regeneradores de portadora se presentan como una gran ayuda para obtener la información del emisor con una calidad S/N muy superior a los sistemas que usan amplificador. pero con un ancho de banda menor que otros sistemas más costosos.Conclusión La tecnología FM ha existido desde hace muchas décadas y aun hoy día se sigue usando. Con la aplicación de nuevas técnicas para su emisión y recepción. esta forma de modulación se ha mantenido en uso para la transmisión de radio y audio en televisión. ya que se puede tener un decodificador de FM en un PLL haciendo que el sistema en conjunto de recepción de FM sea más pequeño. como se puede observar en el siguiente cuadro: La tecnología FM seguirá siendo utilizada por mucho tiempo más. Por otra parte. 16 . la eficiencia de estos sistemas aumentó a la par que el tamaño de los dispositivos disminuye. debido a que es un método bastante confiable para la transmisión analógica de señales (a través del aire) y logra cubrir largas distancias a bajos costos. Con la llegada de los circuitos integrados. google.edu.com/books?id=_2HCio8aZiQC&pg=PA282&dq=demodulador+pll&hl=es&ei=Y ACZTdeDEcbEgQevp_XMCA&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=1&ved=0CCkQ6AEwAA#v= onepage&q=demodulador%20pll&f=false http://books.com/al2/Comunicaciones/Laboratorio/ci.google.angelfire.google.com/books?id=_50ty8YvPHEC&pg=PA272&dq=decodificador+de+tono&hl=es &ei=5cGcTYKlJtSRgQftu4yHBw&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=1&ved=0CCgQ6AEwAA# v=onepage&q=decodificador%20de%20tono&f=false http://books.com/books?id=wpRRNiq5V1EC&pg=PA809&dq=demodulador+fm+con+PLL& hl=es&ei=jPYTa7nMcfJgQeulZG6CA&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=2&ved=0CDEQ6AEwAQ#v=one page&q=demodulador%20fm%20con%20PLL&f=false http://books.htm http://books.html http://www.google.html http://www.Bibliografía http://books.com/al3/PLL/pllfunc.angelfire.html http://www.angelfire.com/books?id=zjhIXj6UxVwC&pg=PA164&dq=decodificador+de+tono+piloto &hl=es&ei=NsacTf_tMYXJgQfP9uCWBw&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=3&ved=0CDQ Q6AEwAg#v=onepage&q=decodificador%20de%20tono%20piloto&f=false 17 .uc.google.py/tai2000/amfm/recefm.com/al3/PLL/aplicac.dei.com/books?id=wEqzAdO5YHoC&pg=PA467&dq=multiplicador+de+frecuencia &hl=es&ei=mz2ZTffHNYXPgAesrp26CA&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=4&ved=0CDcQ6 AEwAw#v=onepage&q=multiplicador%20de%20frecuencia&f=false http://www.