Transmisor FM, PLL (Redfield29) ver. 2.0

[gabriel77sur]

Hola Moises y colegas, ya hace unos días me he puesto a realizar unas pequeñas pruebas con este tx, con respecto a la estabilidad me parece excelente no he obs corrimiento alguno, después el sonido obtenido es muy bueno en estos momentos estoy pensando en realizar un codificador estero así como una etapa de potencia de unos 20 o 25 W otra cosa por acá tuve la suerte de tener un 2n4427 original y pude ver que realmente la potencia llega a 1,2 vatios en casi todo el espectro de la banda de FM, ahora mi consulta alguien sabe donde se pueden conseguir transistores originales.

El transmisor que arme es es primero que dio a conocer el amigo Redfield29, el cual usa un transistor bf494 para el vco y para el pll saa1057, en mi caso remplace algunos componentes como mencione unos mensajes mas arriba otro detalle que ocurrió es que el TX durante su funcionamiento enganchaba siempre tanto en el centro como los extremos de la banda pero al apagar el equipo le costaba costaba enganchar el los extremo (87,5Mhz y 108 Mhz) después de meditar y analizar el por que de esta situación decidí usar un BC548B junto al primer 2n4427 el cual esta remplazado por un 2n3866 y el problema quedo resuelto, al amigo Moises perdón por mi ignorancia tu propones que debería apagarse el display luego de enganchar el pll esto que propones se debe a algún problema durante el funcionamiento del mismo? saludos

 

[moises calderon]

Hola amigos, tambien llegue a ensamblar la otra version del pll, con un solo transistor en el VCO, y el pll 7001, y el Pic 628A, se presento el problema, que al sintonizar la salida, se presentaba cualquier frecuencia, mejor dicho, no hay suficiente aislamiento del VCO con respecto a las etapas amplificadoras, lo que no permite obtener una señal estable en la salida rf, habría que trabajar en eso para corregirlo, y sigo insistiendo, en que se debería programar, para que el display se apague, luego de unos segundos.

Amigo gabriel77sur, en cuanto al circuito que ensamble es el que lleva también el único bf494 en el VCO, ahora mi propuesta sobre el display para que se apague luego de haber hecho la programación o pasos iniciales, lo sugiero por ahorro de energia (aunque sea insignificante), y para no tener encendido inútilmente el display, mientras no se tenga necesidad de monitorear la frecuencia o algún parámetro, saludos

 

[nicolas a bustos]

hola amigos.
muy buen circuito
una consulta el pic nesesita de un osilador para correr el programa, y se me mesclaron los cables al ver el diagrama del pll (con el lm7001) de donde obtiene la base de tiempo el pic?
en el digrama no aparese un cristal en las sercanias del pic pero si uno conectado al lm 7001
en una foto de la placa hay dos cristales,solo me dejo pensanso eso.
el circuito esta muy bueno
saludos

 

[Redfield29]

Hola amigos, disculpen la demora en contestar.

Marin7878:
Este diseño simplifica el detector de alta impedancia mediante una arreglo de diodos y resistencias, formando un divisor de tensión, de hecho no es tan preciso al depender de la tolerancia de los componentes detectando el enganche en algunas ocasiones incluso cuando se ha desenganchado. Existe otro método usando un único pin del pic (usado como salida en un tiempo y como entrada en otro tiempo, a manera de una prueba lógica para verificar el estado); es muy preciso pero introduce mucho ruido debido a la velocidad de cambio entrada salida, afectándose el audio del VCO. La inclusión de un filtro para este ruido hace que existan más componentes. Solución: Usar resistencias de 3.3k 5%, diodos 1n4148 y si aún persiste una falsa detección, variar ligeramente la R de 100 Ohm hasta +/- 100Ohm para obtener el resultado esperado.
En cuanto al problema de que la frecuencia no baja a menos de 93Mhz, revisa los voltajes de enganche en 93 Mhz y en 108 Mhz para poderte orietar mejor y localizar el problema.

Moises:
El pic ya no tiene más pines disponibles para funciones adicionales, en todo caso se usaría otro pic con mas puertos disponibles o sacrificar un pulsador o alguna función del pic. Recojo tu sugerencia para futuras versiones con un pic de mas puertos o un modelo con mensaje fijo en la 2da línea.

Nicolás:
El pic16f628a tiene un oscilador interno a 4Mhz con suficiente estabilidad para poder controlar el SAA1057 o el LM7001, con ello se consiguen más pines disponibles para las nuevas funciones de ambos diseños.

Djxander:
He publicado el esquemático, pcb, layout de componentes, fotos, hex. Pienso que con todo eso puedes fácilmente crear una lista, y no necesitas ser un experto en idiomas inglés para ello, ya que ningún componente está escrito en inglés.

Por último ya tengo lista una versión Alfa del diseño que usa el TSA5511, pero no la voy a terminar hasta dentro de algunas semanas, ya se acaban mis vacaciones y estoy de regreso al trabajo. Publicaré el día de mañana esta versión Alfa para que los que esten interesados puedan ensamblarla, probarla, detectar errores y mostrar los resultados aquí mismo. Yo creo que con la ayuda de todos, podemos tener esta versión en menos tiempo.

Agradezco las sugerencias y opiniones de todos los miembros del foro, esto reconforta y contribuye a mejorar el diseño y a seguir aportando, mil gracias.

Saludos.

 

[moises calderon]

Amigo Redfield29, te felicito por el trabajo, ensamble las dos versiones con el LM7001, y ambas funcionan dentro de lo esperado, en la versión de dos integrados realice una modificación, cambie el primer 2N4427 por un BF199 y varié la resistencia de polarización de base a tierra, utilizando 2.2k,y obtuve mas ganancia, para evitar que la sintonia de la etapa final afecte al VCO, agradezco tu respuesta en cuanto a mi sugerencia, te deseo éxitos en tu trabajo, y vida personal, saludos

 

[Redfield29]

Amigos posteo la versión del transmisor con TSA5511, como lo dice el título es una versión Alfa. Para los entendidos en programación,informática o electrónicade diseño, es cuando el prototipo está en una fase funcional pero que puede contener errores que aún no han sido detectados. He probado la simulación y con un prototipo de mi amigo Viczea2002 y aparentemente funciona bien, pero aún no ha sido sometida a pruebas de rigor, como potencia de 1W, ni modulando audio y demás pruebas.
Para los interesados pueden armar el circuito e ir posteando los errores encontrados a fin de sugerir soluciones y tener el circuito en menos tiempo.

Saludos.

PD. Juanno, el PCB no lo tengo en eagle, lo desarrollo en Corel Draw, me es más sencillo adaptarlo a lo que necesito.

 

[juannoguera]

ok hermano igual muchas gracias, lo paso a eagla yo y lo subo a tu nombre claro, podriamos instalar un modulador estero en vez de dejarlo monoaural?

 

[Redfield29]

Ok, de hecho si puedes agregarle el generador stereo estaría bueno, cualquier mejora en el circuito, creo yo, será bienvenida por todos los ususarios del foro.

 

[yamil2009]

Tengo una pregunta acerca del circuito. Cual la razon de crear un VCO con solamente un transistor? el que lleve 2 o hasta 4 transistores como en el veronica clasico lo hace mas estable? o de mayor eficiencia? o el rendimiento es el mismo para cualquiera de los casos? disculpe Sr Redfield si mi pregunta no corresponde.
Gracias Atte
Yamil

 

[Redfield29]

Hola Yamil, daré una explicación basada en mi experiencia con el circuito veronica.
En si el veronica tiene un oscilador doble con 2 transistores cada uno operando a la mitad de la frecuencia para entregar una salida final por 2. Para que una parte de esta señal ingrese al prescaler (74ALS74, en el verónica clásico) se requiere aumentar de nivel en voltaje lo cual se consigue amplificando la señal mediante un tercer transistor. Todo puede quedar aquí, pero con el fin de compensar el desbalance que pueda causar la inclusión de un 3er transistor para amplificar la señal de 1/2 VCO, se agrega un cuarto transistor en el otro oscilador, que lo único que hace es ampificar también la señal de 1/2 VCO pero no la lleva hacia ninguna etapa. (Solo es para balancerar el circuito, recordemos que en RF y más áun en circuitos de salida tipo push-pull, ambos lados del arreglo deben ser iguales o tendremos el doble de problemas en la salida final). Para los seguidores del clásico veronica, existe una versión en que los transistores de amplificación de señal son FET's, ello con la finalidad de aprovechar la alta impedancia de entrada de un FET, con respecto a un transistor bipolar, lo que contribuye a aislar los 2 transistores del VCO de los 2 transistores amplificadores de señal. (Uno para el 74ALS74 y el otro de compensación que no va a ninguna parte)
En la práctica un oscilador doble, es más estable que uno solo, pero es necesario una capacidad mayor para poder cambiarlo de frecuencia (por lo mismo que es mas estable, se resiste al cambio de frecuencia con una capacitancia o inductancia mínima), de allí que siempre va a requerir un trimmer que compense la falta de capacitancia de los diodos varicaps al cambiar la frecuencia de operación del PLL.
Un VCO con un solo oscilador requiere menos capacitancia, un solo diodo varicap puede cubrir fácilmente toda la banda desde 88 - 108MHz, sin requerir trimmer adicional.
En cuanto al sonido, a mi parecer, un buen sonido dependerá de que tanto el VCO + el PLL permita la desviación máxima de frecuencia producto de la modulación, sin distorsión. En mi opinión cualquier VCO sin PLL desvía lo necesario para producir un sonido muy bueno. Por el contrario un VCO + PLL ya no desviará la frecuencia igual, lo hará según los tiempos y rangos de capturas del PLL. Esto afecta bastante en la calidad de sonido. Por ejemplo, en el verónica clásico la desviación en muy buena y se puede modular con bajos profundos sin problema alguno (los bajos y su amplitud son los que producen más desviación de frecuencia). Con la versión de LM7001, la cosa cambia, según las pruebas de audio que he realizado existe una resistencia a la desviación cuando se modula con sonidos graves, el PLL intenta recapturar la señal desviada y produce un ligero recorte en los graves que pasa de desapercibido en los receptores sin PLL, pero no así en los receptores con PLL. Con la versión de SAA1057 es muy buena la modulación hasta de los sonidos bajos, me atrevo decir que mejor que con el LM7001. Con el TSA5511 aún no he realizado pruebas de modulación, solo tengo el circuito en versión alfa.

Saludos

 

[DJ_Glenn]

Hola, entonces al transmisor Verónica se le podría reemplazar el 74ALS74 por un 74HC74 por ejemplo? o sea, en vez de que el "prescaler" meneje entre 88 y 108 mhz, estaría manejando entre 44 y 54 mhz?

 

[gabriel77sur]

Hola DJ_Glenn por lo que se el integrado 74ALS74 tiene una fmax de entrada de 150 Mhz y el 74HC74 tan solo de 76 Mhz, ojo solo me baso en los datasheet de los mismos, si este ultimo lo usamos para dividir la señal del vco que va de 88 a 108 nos quedamos cortos, saludos

 

[DJ_Glenn]

Hola, gracias por responder. De ahí mi pregunta. Según entiendo en lo que explica Redfield29, con cada transistor se obtiene la mitad de la frecuencia final... y por eso pregunto si la que se toma para el sintetizador es la mitad. Si es así, no sería tan crítico un IC que trabaje hasta 125 mhz, sino que con estos que van a 75 mhz, que además son más fáciles de conseguir, sería suficiente. Nunca monté el transmisor Verónica porque la verdad me acobarda un poco... mi experiencia en ofv se limita a los que trabajan con único transistor (y bipolar nada más). Otros o no los he probado o no me han funcionado, aunque en sintetizadores he trabajado varios tipos. Pero resulta interesante la posibilidad de poder emplear componentes más fáciles de conseguir. Diganme entonces si lo que interpreto es correcto o estoy muy lejos de como funciona ese transmisor.

 

[Redfield29]

Hola, mi respuesta se basa en el análisis de las 2 fichas técnicas, tanto del 74ALS74 y del 74HC74.
en efecto el 74als74 podría ser reemplazado por el 74hc74 ya que la frecuencia al ser 1/2 de VCO solo trabajaría de 44 a 54 MHz tal como menciona DJGlenn, pero debemos recordar que vamos a dividir ondas senoidales. Por lo tanto el prescaler además de dividir frecuencia alta, deberá ser capaz también de dividir frecuencias de ondas senoidales. El 74HC74 cumple con el primer requisito en lo que respecta a frecuencia, pero no es capaz de operar con frecuencias ssenoidales.
De otro lado 74ALS74 si cumple con los 2 requisitos, según su datasheet, permanece en modo hold (mantiene el estado lógico anterior) hasta que se produzca el próximo cambio de nivel.
En resumen, el 74HC74 a pesar de operar con frecuencias altas, no podrá ser usado para reemplazar el 74ALS74, debido a que solo se diseñó para responder a cambios muy rápidos de estado. (ondas cuadradas).

Saludos.

 

[Em4zzz]

Una pregunta, me llamo la atencion, y queria que me responda Redfield o alguien que me pueda sacar la duda, para el tema de la calidad de sonido, que es mejor? un transmisor con 1 varicap o con mas cantidad?, siempre crei que el sonido dependia mucho de eso.. puede ser?

 

[Redfield29]

Hola Em4zzz, la calidad de sonido en FM depende del ancho de banda necesario para poder enviar tu señal de audio. Es un tema un tanto complejo pero trataré de ser conciso.
El espectro de escucha humana está mas o menos desde los 100Hz hasta los 15Khz, dentro de este espectro se incluyen desde los tonos graves hasta los agudos, es decir un audio de alta calidad deberá comprender este ancho de banda del espectro. En FM el ancho de banda necesario para transmitir señales de cualquier frecuencia, se calcula en función de la frecuencia que modula (100hz-15khz) y de su amplitud. De allí que este cálculo es complejo. Por acuerdos internacionales se tiene que la desviación máxima de frecuencia producto de esta modulación no debe ser mayor a +/- 75khz.
Hasta allí todo perfecto, ahora como producimos esa desviación de frecuencia?, hay muchas técnicas, las 2 mas usadas que encontramos en los diagramas del foro son: modulación por base de un transistor que se verá reflejada en variaciones de frecuencia de un tanque LC instalado en el colector del mismo; y modulación a traves de un diodo varicap instalado también en un tanque LC cuya finalidad es variar su capacitancia en función del audio modulado y por ende la frecuencia del tanque LC.
Bien ambos si no están instalados a un PLL deben tener una respuesta de frecuencia mas o menos igual, quizás algunas pequeñas variaciones entre uno y otro dependiendo de la capacitancia del diodo varicap, amplitud del audio y/o calidad de los componentes. Pero si está conectado a un PLL, este último deberá de permitir una desviación tal que no interfiera con la modulación, ya que el sistema PLL puede tomar una desviación como que se ha desenganchado e intentar engancharlo y esto conllevará a distorsión en el audio, sobre todo a ampitudes altas (volume alto) y frecuencias bajas (sonidos graves).
El colocar diodos varicap en contraposición o en paralelo (para el modelo de análisis es lo mismo, ambos quedan en paralelo), solo aumentará la capacitancia del varicap permitiendo una variación de capacidad mayor con voltajes de audio menores pero no influirá en la calidad de sonido.
Sintetizando un poco lo expuesto: La calidad de audio en un sistema sin PLL dependerá de la desviación de frecuencia que pueda dar sin distorsión y sin superar los 75khz (que me atrevería a decir que casi todos los transmisores sin PLL cumplen esta condición con una adecuada red de preenfasis); mientras que un sistema con PLL dependerá mas que todo que el PLL no intente reenganchar la frecuencia durante la desviación produciendo distorsión.

Saludos.

 

[josehf34]

Hola Em4zzz, la calidad de sonido en FM depende del ancho de banda necesario para poder enviar tu señal de audio. Es un tema un tanto complejo pero trataré de ser conciso.
El espectro de escucha humana está mas o menos desde los 100Hz hasta los 15Khz, dentro de este espectro se incluyen desde los tonos graves hasta los agudos, es decir un audio de alta calidad deberá comprender este ancho de banda del espectro. En FM el ancho de banda necesario para transmitir señales de cualquier frecuencia, se calcula en función de la frecuencia que modula (100hz-15khz) y de su amplitud. De allí que este cálculo es complejo. Por acuerdos internacionales se tiene que la desviación máxima de frecuencia producto de esta modulación no debe ser mayor a +/- 75khz.
Hasta allí todo perfecto, ahora como producimos esa desviación de frecuencia?, hay muchas técnicas, las 2 mas usadas que encontramos en los diagramas del foro son: modulación por base de un transistor que se verá reflejada en variaciones de frecuencia de un tanque LC instalado en el colector del mismo; y modulación a traves de un diodo varicap instalado también en un tanque LC cuya finalidad es variar su capacitancia en función del audio modulado y por ende la frecuencia del tanque LC.
Bien ambos si no están instalados a un PLL deben tener una respuesta de frecuencia mas o menos igual, quizás algunas pequeñas variaciones entre uno y otro dependiendo de la capacitancia del diodo varicap, amplitud del audio y/o calidad de los componentes. Pero si está conectado a un PLL, este último deberá de permitir una desviación tal que no interfiera con la modulación, ya que el sistema PLL puede tomar una desviación como que se ha desenganchado e intentar engancharlo y esto conllevará a distorsión en el audio, sobre todo a ampitudes altas (volume alto) y frecuencias bajas (sonidos graves).
El colocar diodos varicap en contraposición o en paralelo (para el modelo de análisis es lo mismo, ambos quedan en paralelo), solo aumentará la capacitancia del varicap permitiendo una variación de capacidad mayor con voltajes de audio menores pero no influirá en la calidad de sonido.
Sintetizando un poco lo expuesto: La calidad de audio en un sistema sin PLL dependerá de la desviación de frecuencia que pueda dar sin distorsión y sin superar los 75khz (que me atrevería a decir que casi todos los transmisores sin PLL cumplen esta condición con una adecuada red de preenfasis); mientras que un sistema con PLL dependerá mas que todo que el PLL no intente reenganchar la frecuencia durante la desviación produciendo distorsión.

Saludos.

Sr. Redfield te corrijo algo respecto al campo de audicion humana.

Una buena respuesta en sonido esta comprendida entre 22Hz y 20Khz, para infantes y personas jovenes puede llegar a ser hasta 21Khz. Sin embargo los receptores de radio permiten usar dispositivos adicionales como subwoofers por lo cual actualmente se considera que una buena respuesta se audio debe estar entre 20Hz y 20Khz, una excelente respuesta dentro del contexto HiFi debe estar entre 19Hz y 21Khz mas o menos.

Seria interesante saber que circuito PLL tiene mejor respuesta respecto a la modulacion, si el Veronica clasico o las distintas versiones que se han publicado en este hilo. A mi personalmente me gusta mucho este PLL mas que todo por la interfaz digital (el Veronica puede ser bueno pero la dependencia de los switches ya no es tan comun y nunca he probado alguna version con interfaz digital de ese Veronica) pero la calidad de sonido es una exigencia que no se puede pasar por alto

 

[J2C]

Josehf34

..... Una buena respuesta en sonido esta comprendida entre 22Hz y 20Khz, para infantes y personas jovenes puede llegar a ser hasta 21Khz. Sin embargo los receptores de radio permiten usar dispositivos adicionales como subwoofers por lo cual actualmente se considera que una buena respuesta se audio debe estar entre 20Hz y 20Khz, una excelente respuesta dentro del contexto HiFi debe estar entre 19Hz y 21Khz mas o menos. .....

Seria interesante ver que indica el organo correspondiente (IEEE, ú otro) al respecto ya que no creo que una diferencia de solo 1Hz en la parte inferior de la banda realize cambios notables.

..... Seria interesante saber que circuito PLL tiene mejor respuesta respecto a la modulacion, si el Veronica clasico o las distintas versiones que se han publicado en este hilo. A mi personalmente me gusta mucho este PLL mas que todo por la interfaz digital (el Veronica puede ser bueno pero la dependencia de los switches ya no es tan comun y nunca he probado alguna version con interfaz digital de ese Veronica) pero la calidad de sonido es una exigencia que no se puede pasar por alto

Dependiendo de cada país, las transmisiones de radio suelen respetar normas internacionales al respecto, en este caso de seguro las correspondientes a la ITU-R (Unión Internacional de Telecomunicaciones, sección Radio).
Será cuestión que comenzemos a investigar/averiguar al respecto y no nos manejemos por cuestiones subjetivas para obtener algo profesional.




Saludos, JuanKa.-

 

[DJ_Glenn]

Lo del audio en realidad más allá de los gustos personales está regulado. No hace mucho encontré en la web de la CNC (en Argentina es la Comisión Nacional de Comunicaciones) la reglamentación para codificadores estéreo, con todas las instrucciones para su puesta a punto, con dibujitos hechos a mano además jaja que país generoso jaja

 

[Redfield29]

Sr. Josehf34, no quiero armar una polémica al respecto pero mi comentario se basa en mi experiencia propia como ing. Electrónico y como estudiante de medicina humana del 10mo ciclo.
Es conocido que en los libros encontraremos un rango de audición humana desde 20hz hasta 20khz, pero debo acotar que estos rangos incluyen los límites de este ancho de banda audible, el cual se determina a través de muchos criterios debido a la ecuación de la gráfica gaussiana y al aporte de cada una de las frecuencias armónicas en el análisis de fourier; ya que conforme nos acerquemos a dichos límites la amplitud de escucha será muy baja. Me explico mejor: si generamos un tono de 20hz y uno de 20khz, deberemos darle mucha amplitud para poder escuchar algo. Basta realizar esta una prueba en cualquier software editor de audio utilizando una tarjeta con muestreos de 192khz y verán que es casi imposible escuchar más a allá de 15khz y menos de 100hz.( Pregunto a los que han construido y calibrado generadores stereo si es que han podido escuchar el tono de 19khz y el porqué el filtro pasa bajos de los canales L y R tienen una frecuencia de corte de 15khz); suponiendo que nuestro parlante de escucha, en mi caso audífonos sony que según el manual tienen una respuesta desde 20hz - 20khz.
Es conocido también que el ancho de banda de la audición humana es más grande en el recién nacido y con la edad se va estrechando; un anciano escucha un mundo en el que prácticamente no hay sonidos agudos y este es uno de los factores por los que no escuchan bien. Las células de la membrana timpánica sufren también el envejecimiento por la oxidación, radicales libres y demás factores, perdiendo de esta manera el rango de audición que se tenía en edad temprana.
Es por todo lo expuesto anteriormente que mencioné en mi post que el rango de escucha humana está comprendida más o menos desde los 100Hz hasta los 15Khz. Esto para fines prácticos, nunca dije que fueran esos los límites absolutos.

Saludos