Cap 4 Circuitos Moduladores y Demoduladores de Amaplitud

earÍrx¡¡-o

a

e rncurTCS MODULADORES Y

I I

^l

DEfuTODULADOR.ES ^Ai P DE AftAPLITUD f n

Obietivos ----@

Despuésde termínareslecapítulo,podrd: +

Explícarla relación de la ecuación básica de la señal de AM con la producción de modulación de amolitud, mezclay conversiónde la ftecuenciaoor medio de un diodo u otro componenteo circuito no lincal con la frecuencia.

+

Contparar las ventajasy desventajasde la modulación a bajo y alto nivel.

+

Explicar cómo se mejora la respuestade un diodo detector básico con circuitos detectores de onda completa.

+

Definir la detección sincronizada y explicar la función de los recortadores en los ci¡cuitos detectores sÍncronos.

+

.Determínar la fuirción de los moduladores balancea_ dos y definír las diferencias entre moduladores de celosía y moduladores en circuiro integrado (CI).



Dí6uiarlos componentesbásicosde toi circuitos ripo filtro y tipo corrimiento de fase para la generaciónie señalesde BLU.

U L r\ (-

U A T R

o

I

a¡rtplitud queproducen rariación'-enla Se han desarrolladodocenasde circuitosmoduladores produpara circuitos Hay *odutu¿otu' de la portacorade acuerdo."" l"""o"ii"i;fo-rmación estecapítulo se estudianalgunos En tt*t' ;;;;"iti"t v cir AM, DBL y BLLI a y de circuitos intc"i".1* de componentesdiscrelos de los nloduladoresde amplitud Áá' "otuntt para AM' DBL y'BLU' demoduladores grados(CI). También ," onori''*-ti"uitos

:¡ DE AMPLITUD 4 - l P n r r . r c l p t oesÁ s t c o sD E L A M o D u L ¡ ' c t Ó N antcrl(rr'sc de.AM' que se presentóen el capítulo Al examinarla ecuaciónbisica para la señal es 'a ecuacton I AIr'1' generarse concluye cómo puecle ,,^v : l'o sen}n/ot + (y,, sen zÍf,,,t)(senzrft't) y el segundoel producto de dicha portadora donde el primer térnrinoes la ponadorasenoidal del volttir¡11¡^i"stantáIreo de la amplitud y las señalesmoduladoras.(;fi;;';;;nnr 1)

/ es proporcional a o una luncióñ de m sen 2rl-¿ + 1

.D

-.

\c

ltja A' por unaganancia de la portadora Frcus 4-2 Multiplicación Ahora, si la gananciadel amplificador o la atenuacióndel divisor de voltaje se hacenvalíseñal ria¡ de acuerdo con la señal moáuladora miás l, se producirá Alvl. En la frrgura4-24) que moduladorase usa¡ápara incrementaro disminuir la gananciadel amplificadora medida variar cambia la señal de inteligenciay en la figura 4-2b) la señal moduladorapodría hacer una de las ¡esistenciasen el divisor de voltaje creandoun factor de atenuaciónvariable.Hay ganancia o la tal vuiedad de ci¡cuitos populares que permiten hacer va¡ia¡ dinámicamente la atenuacióncon otra señal,produciendoAM.

AM

DE LA FREcUENc¡A

e¡¡ EL DoMtNto

otra forma de generar el producto de las señalesportadora y moduladora es aplicar ambas señalesa un circuito o componenteno lineal, de preferenciauno que -senereuna función basada 1 u e . l a . c o m e n tees u n a f u n e n u n a l e y c u a d r á t i c aE. l c o m p o n e n t eo c i r c u i t o . l i n e a l e s . u q g " l : q del vOltaje(figura 4-3a). Un resistoro un trxnslstorpolanzadollnealmenteson eJemción ünea_l plos de un dispositivolineal. La corrienteaumentaen proporcióndirectaa los incrementosdel voltaje en el dispositivo.La pendientede la línea se determinapor el coeficientea en la ex: av. ' oresióni El ci¡cuito no lineal es aquel en que la corriente no es directamente proporcional al voltaje. Un componentecomún no lineal es un diodo que tiene la respuestaque describela frgura 4-3á), donde los incrementos del voltaje incrementan la corriente, pero no en línea recta- En lugar de esto, la variación de la corriente es una función cuadrática,función que varía en pro-

Li scntiÍcio:e volr¡don

A

4

oElI I

Volta¡e '----+-

Voltaje

--------->.

b'j

al

FrcuRA +3 Cuwas de ¡espuesta lineal y de ley cuadrática: a) relación vohaje-coniente lineal, á) respuesta no ünea.l o cuadrática4-l

PRtNclPlos 8Ástcos D€ LA MoDULActóN Dg AMPuruD

157

efecto de campq Los transistores bipotares y de porción al cuadrado de la señal de entrada.

p""¿"'p'r'iT,t-i-gj::"'":T:,Y"0":,f[::t'.1:l': effecttransistor)* (FET,fietd querosdiodos mientras v ros¿1' revc-u1llitica ffi'rtü:.'J'#: ff:;;;;:;i;;i;;;;" seaproximana la función ¡iti de mayororden'sólo bipolaresquetienen transistores "olniontnt"' la va¡iaciónde la corrientepuedere' ¡i itpr""' tsn ley. de la mencionada "";;;;ffi";"i""iá' con la ecuación '.i' de maneraaproximada ;;;;t" i=av*bvz por el corriente igual at voltaje aplicado multiplicado donde ¿y es el componente lineal de la t¿i v áv2' elcomponente de seEunpolarización-1: de lál"nt" un" coeficiente a (en general de orden su¡-'erior' Úan^sistor"stambién tienen términos do orden de la corriente' L"t;i;;;t por lo que despreciables' y menudo a son pequeños como cf, dva,etcétera;sin tmba'go, éstos en un análisisse elimina¡

ilffi ::ffi iü'il,"nur.,portadora',T^:9:l1o:"i:"::11L:l]::ii:::','"":l; ^"ff::':ffi;;;;ffi ;; ;;;i"ro ¡"flll11lT,li1 al diodoll se"'-n""'*1"":0."':'i:fÍ:'': comoilustrala hgura4-4' El voltajeaplicado :: l;1[[";i:o."il;;ilo rá entonces

La corriente del diodo en el resistor es i = a(r'p + v,,) * b(v o + t',,,)1

Desa¡roliando tenemos i = a(v

o

* v,,,) + b(t]

I

2vov,, i

v2^)

por las señalespoii:: trigonomérricas Al sustituirlas expresiones seno"'r' dondeo" = v,,': sen2tf''t = r"" :"i",::t::1tj:Lt": '' : tn

da v"

*'"1T;,':

;il';;ial;T'

f,,"v

Entonces seal u,,t i = aVpsen u¡ I al;nsen o¡,r + bVo2 * lrv,,2 sen?o,,,1

-l 2b\trV^ sen opt sen o"¡¡

Onda d€ AM

Señal moculad.:a Y ?rmónica

I

t

I

t_

Esp&'.ro de sal¡da

:

producirAM F¡cuu 4-4 Circuito de ley cuadríricapara t5E

DEAtrlPLrruo Y DEMoouLADoRES MoouLAREs 4 C¡Rcumos Capftulo

z./

Envoñenlé de la onda $no¡dal modutadora

y bandaslaterales FrcuM4-5 Señalde AM quetieneno sólola portadora sinotambiénla señal moduladora.

- cos 2A.) en la expresiónpreceAl sustituir la identidadtrigonométricasenzA:0.5(l dente,proporcionala expresiónpara la corrienteen el resislorde cargaen la figura 4-4. i = avo sen apt + avn sen oñr + O.5bv2e(I- cos 2 oot) * 2bvov,^sen op¡ sen a,,t + 0.5bf,, (l - cos o,,¡) El primer términó es la portadora senoidal, que es la parte clave de la onda de AM; el segundo término es la onda senoidalde la señal moduladora.Por lo común, no es parte de la onda de ArV y es mucho menor en frecuencia que la ponadora, así que es fácil f¡ltra¡la afuera. El tercer término, el producto de las ondas senoidalesde las señalesportadora y moduladora, define la onda de AM. Si se hacenlas sustirucionestrigonométricasque se explican en el capítulo3, se obtienen dos térmi¡os adicionales: la suma y diferencia en frecuencia de las ondas senoidales, que son las bandas laterales superior e inferior. El término cos 2aot es una onda senoidal del doble de la frecuencia de la poitadora; esto es, la segundaarmónica de la portadora. El término 2añt esla^segundaarmónicade la onda senoidalmoduladora.Estos componentes son indeseables,pero muy fáciles de elimina¡ por medio de filt¡os. Los diodos y transistores, cuya función no es una ley cuadrática pura, producen tercera, cuarta y armónicas de mayor orden que algunas veces se conocen coúro productos de intennod.ulacíán y que también son fáciles de filtrar. La figura 4-4 muestra el circuito y el espectro de salida de un diodo modulador sencillo. Su forma de onda de salida, que se muestra en la figura 4-5, es una onda normal de AM a la cual se [e ha sumadola señal moduladora. '

FrcuRA 4-6 El circuito resonante filtra la seña.lde modulación y las amónicas de la ponadora, dejando sólo la portadora y sus bandas laterales. 4-l

PRrNcrptosBÁgcos o€ r-¡ lroour¡cró¡

DEAMpLmuD

r59

resulta el circui.lfii Al sustituir un circuito resonanteparalelopor el resistoren la figura 4-4' to moduladorque muestrala figura 4-6. Est" circuito es resonantea ]a fJecu¡rcf1.!-e]1 f*.;-: leterales,perq'i dora y riene un anchode bandálo bastanreamplio para que Pasenlas bandas y armónica5 la segunda como así moduladora' ; señai la angostoparafrltrar tambiénlo bast¿rnte a trar'és del cirde orden superior de Ia portadora. En consecuencia,resulta una onda de A\4 cuito sintonizado. frecuenEste análisisse apiica no sólo aAM, sino tambiéna dispositivosde translaciónde balanceatlos y' cia como mezclado¡es,detectoresde producto,detectoresde fase' moduladores que tensa o dispositivo circuito cualquier a aplica se hecho, De otros circuiros heterodinos. de frecuenciasy función de le1,cuadrárica.Erplica cómo se forman las sumas y diferencias porquélama¡.oríadelosprocesosdemezclaymodulaciónestánacompairadosdeconrponen. tes indeseablescomo armónicasy productosde intermodulación'

4-2 MooULADoRESDE AMPLITUD Losmoduladoresdeamplitudporlogeneralsondedostipos:debajonivelodealtonir,e.l.Los y por lo tanro'.debenammoduladoresde bajo nivel generanAM con señalesmuy pequeñas' produplificarse de man.ia considerable-(i van a transmitirse.Los moduladoresde alto ni.,ei de un Úanscen AM a niYelesde alta potencia,por lo generalen la etapafinal de amplificación consideran misor. No obstanteque los circuitás que se estudiaránen las siguientessecciones y componentesdiscretos,debe tenersein n]"n," gue hoy día la mayoría de los moduladores integrados' circuitos de en forma producen amplitud se demoduladoresde

AM

pE

BAIO NIVEL

e s t áe l m o M o D U L A D O R E SC O N D I O D O .E n r r el o s m o d u l a d o r edse a m p l i t u dm á s s e n c i l l o s en la fidulador con diodo descritoen la secciónprevia. La utilización prácticaque muestfa gura 4-7 constad¿ una red ntezcladoraresistit'a.un diodo rectificadory un circuito sintonizaal otro' áo LC.Lt ponadcrase aplica a uno, de los resistoresde entraday la señalmoduladora las dos seL:¡s señalesmezclsdasaparece¡a travéscleR., red que permite la mezclalineal de son ñales,esto es. sumadasLn fornla algebraica.Si anrbasseñales,portadoray moduladora' la frque describe la conro será dos resistores los de ,-Inión senoidales,la r,rndaresultanreen la moduladora.Esla señal no es dc AM y -eura4-8c). donde la onda porradoravi:i:, en la señal e l p r o c e s od e m o d L l l e c i ónno e s u n p r o c c ' ' rd c s t t n r a '

Señal

Fca¿a$a

FrcuR 4-7

ló0

Capítulo4

N4oduiaciónde amplitud con un diodo.

DE AMP¡-ÍUD CtRcutros MoouLiREs y DEfioDULADoRES

\___,.

clrcui-;:i 4I

:s, pero':.. nónic¿¡.:, del ci¡- ll recuenea(los y :e tenga r n c i a sy iponen-

Vel.Los ¡en amri produir trans:sideran :doresy

4#ffMffh AAAAA n^n *VTNTTWV_

Al^ n AAAAAnnn -TVTW.v"rrl

con diodo' Frcum 4-8 Fomas de ondaen un modulador

:l el mo.n Ia fi::.¡onizai al otro. s dos se:ora,50n :.ce la fi:rAMy

La fomra de onda compuesrase aplica a un diodo rectificador.Este diodo se conectade maneraque esté polarizadoen directa por el semiciclopositivo de la onda de enrrada.Durante los Semiciclosn€gativosde la.onda,el diodo está en corte y no Pasaseñal.La corrientea travésdel diocloes una seriede pulsospositivoscuya amplitud varía en proporcióncon la amplitud de la señal moduladora(figura 4-8d)Estospulsos en el sentidopositivo se aplicanal circuito sintonizadoparalelode I y C, que estánen resonanciaa la frecuenciade la portadora.Cada vez que el diodrt conduce,un pulso de corrienrefluye hacia el circuito sintonizado.El inductor y el capacitorintercambianener''anilleo" a la frecuenciade resonancia.. La oscilagía varias veces,lo que causaoscilacióno ción del circuito sintonizadocrea un semiciclo negativoPor cada pulso positivo de entrada. Los pulsos positivos de amplitud alta producenpulsosnegativosde amplitud alta en el circuipulto sintonizado.Los pulsospositivosde baja amplitud producenen forma correspondiente sos negarivosde baja amplitud. La forma de onda que resultadel circuito sintonizadoes una señal de AM, como ilustra la figura 4-8e). El factor Q del circuito sinronizadodeberáser lo bastantealto para elim|nar las armónicasy produciruna onda senoidallimpia y filtrar la señal moduladora, y lo bastante bajo para que puedan acomoda¡selas bandas lateralesgeneradas. Esta s¿ñal produce AM de alta calidad, pero las amplitudes de las señalesson críticas Para una operación apropiada. Debido a que la porción no lineal de la curva característicade los diodos ocucresólo a niveles de voltaje bajos, los nivelesde la señaldebenser bajos,menores que i y para producir AM. A voltajes más altos la respuestade corrienle del diodo es casi lineal. El circuito trabajarnuchomejor con nivelesde señalesde milivolts'

4-2 MoDUrADoResDEA¡vrPlrruo

Portadora

Señal hoduladora

La figura 4-9 muestrauna versión mejor del circuito MoouLloones CoN TRANSTSTOR. recién descrito.Como utiliza un transistoren lugar de un diodo, el circuito tiene ganancia.La unión emisor-basees un diodo y un dispositivo no lineal. La modulaciónocurre en la forma descrita,exceptoque Ia corrienteen la base controla una corriente mayor del colector y, por lo tanto, el ciicuito amplifrca.La rectificación ocurre debido a la unión emisor-base,lo que causamayorespulsosde corrienteen el circuito sintonizado,el cual oscila (anillea) para generar el semiciclo falrante.La salida es una clásicaonda de AM' La frgura 4-10 describeotro moduladorcon transistor,circuito que utiliza los principiosde variación de resistencia pa¡a producir AM. Aquf la portadora está acoPlada por medio de un transformador a la base de un amplificador clase A transistorizado. La polarización viene del divisor de volraje, R, - R2' como lo haría en cualquier amplificador de una etapa en emisor común. Ct tiene baji reacianciaa la frecuenciade la portadora,por lo que no se generaPor' tadora a travésde Rr. La señal moduladorase acopla capacitivamentepor medio de Cr. aplicándosea travésdefresisior de emisor R.. Por lo tanto, viaja sobre el voltaje de polarización

ilc-llB

Ar¿

ll-

Gananc¡a¡ = -IL r¿+R.

Señal

FtouR 4-10

Capftulo 4

Un modulador meiorado con trans¡sior.

CrRcufos MoouLAREsy DEMoour,{DoREsDE AMPUTUD

de cd desarrollado por la corriente del emisor a Favés de Rt. Este arreglo permite que hnro la la corriente del colectorseñal de la portadora como la moduladora controlen De. acuerdo con la teoría básica de los amplificadores transistorizados,la ghnancia de un amplificador de emisor común es casi D

A: Ril donde R, es la impedancia de carga en ca en el colector, que pam este circuito es la impedanR. es la resistenciaexternadel emicia resistivadel circuito sintonizadoparaleloen resonancia, sor en estecircuito R' y rl es la resistenciaca de la conduccióndel diodo emisor-base.Por lo general,el valor de rl lo determina el valor de la corriente de emisor (/r)' que es casi 0.025//, R- es comúnmentemucho mayor que rj. Si varía el voltaje a travésde R., de acuerdocon Ia señalmoduladora,se produce un cambio en la polarizaciónefectiva,y la resistenciade r',varía de la misma manera.Por lo tanto, la gananciadel Circuitocambia en proporcióncon la señal moduladoray se produceAM a travésdel circuito sintonizadode salida. MoDULADoRES coN FET. El modulador de amplitud sencillo que muestrala figura 4-ll, consta de un ampliñcador operacional (a¡np op) y un FET que se utiliza como resistor vriable. El amplificador operacionalse conectacomo amplificadorno inversor para la señalportadora. La ganancia,A, del circuito está dada por la expresión A = | + (Rl/R)' donde la resistencia de realimentación, Ro es un valor fijo y R,, la resistenciade un canal N de unión FET. Una polarización cd negativa mantiene la unión compuerta-fuente polarizada en inve¡sa. La señal moduladora se aplica a la entr¿da por medio del capacitor Cr. l-a señal de la portadorase aplica a la entradano inversora(+) del amplificadoroperacional. Al cambia¡ la ganancia en el ampliñcador, de aiuerdo con la señal moduladora, se produce AM. Con señal moduladora cero, la resistencia del FET es un valor fijo y, por lo tanto, la amplirud de la portadora es constante. Al aplicar una señal moduladora senoidal, varía la resistenciadel FET. Una señal de enFada moduladoraen el sentidopositivo causadisminución en la resistencia del FET: una señal de ent¡ada moduladora en el sentido negativo, inc¡ementa ésta. Al aumenrar la resistencia del FET hay disminución en la garancia del amplificador operacional y viceversa. En consecuencia,se produce una señal de AM a la salida del amplificador operacional-

(Polaizacón

FtcuR

4-l

I

FET

urilizado

pra

FEf)

vriar

la gmancia

de un amplificador

opemcional

para producir

AM-

4-z MooutrDoREsDEAMPLíUD

lo,

que debe¡¿ El componenteimPortante de este circuito es el FET, polarizarse de manera que su resistencia de,fuente a frenaje.sea t¿n seaposible en un intervalo amplio' El mejor punto deli"-; iineal "onro is operaciórl dg¡'j: nealidad puede lredecirse examinando las curvas centro del interen el compuerta la de polarización y la frjando FET Los moduladores con diodos PIN se usan bastante Porque son de los pocos métodos disponibles Para Producir AM a frecuencias de microondas.

r ' ¿ l ol i n e a l .

4 - 1 2 m u e s t r av ¡ l ' MopuL¡oongs coN DIoDos PIN ' La frgura AM' Estos c;rcuirios circuitos de atenuación va¡iable para producir y frecue¡' tos utilizan diodos PIN para producir AM en VHF' UIIF' de diodo de especial tipo es un PIN diodo El cias de microondas. unióndesilicio,diseñadoparausa¡seenfrecuenctassupenoresacasi diodos actúancomo resistorgsr,al-ia100MHz. Cuandoestánpolerizadospara conducir,estos por él' Una coriendel diodo varía linealmentecon la corrienteque fluye bles. La resistenci.r baja produceresistenciaalta' En la corriente una que mientras baja resistencia prr'rdu.. td "lt" nredidaquelaseñalmoduladorahacevaríarlacorrienteconducidaatravésdeldiodoPIN,se produceAM. Enlafigura4.l2a)'IosdiodosPINestánconectadosespaldaconespaldaypolarizadosen se aplica a los diodospor directanred]anteun voltajefrjo negativode cd' La señalmoduladore mediodelcapacitorC,.Estasenal-moduladoradecaviajasobre.lapolarizacióndecd'sumiínde los diodos PIN' Estosdiodos a éstay. por lo tanto,variandola resistÉñóiá closey restándose Una señalmoduladora en seriecon el osciládorde la portadoray con la carga. ." y' en consecuencia'aumcntasu "n"uan,.un en el sentidopositivo reducela polarizaciónde los diodos-PIN de la carga. una señal moduladora resistencia.Esto reduce la ampliiud de la portadora a través lo que causareducciónen la en el sentidonegativo," ,rn1" u la polarizaciónde conducción' de la portadora' amplitud la aumenta y, por lo tanto. diodos de los resistencia Lañgura4-12,b)nruestraunavariacióndelcircuitomoduladorcondiodosPlN'dondelos Esta configuración se utiliza cuando se quiere diodos estánconectldos en forma de red' "r' de modulación' presencia en aun conslante inlpedancia una nrantener un ci¡cuilo de atenuaciónvaEn amboscircuirosde la figura 4-12, lo; diodos PIN forman Estos circuitos moduladoresinriable, la que cambia con ta ariplitud de la señal moduladora' seguidospor amplificadorespra troducenuna pérdidaconsiderabley. por lo tanto, deben ser

^J:li:::.," oi'i'ii"""ij,"

Oscilador de podedc¡a

Dl

,l

4-t2 FTGURA

164

\'foduladoresde irnplitud de alta frecuencia con diodos PIN'

DE AMPLTTUD Y DEMoDULADoRES Capítulo4 ClRcutfos MoDULARES

etre¡á:ii

aumentarla señalde ArVI a un nivel utilizable.A pesar de estasdesventajas, los moduladores con diodos PIN se utilizan hastante,ya que son de los pocos mécodosdisponiblesparaproducir AM a frecuenciasde mróroondas.

ra tal

deti- i n del'ii lnter- i

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'rrcuicucn_ do de ¿ casi r a¡ia;rienEn la IN, se ios en os por umánciodos ladora :rta su rladora lenla rde los quiere ión va:res in.s pila

r_ h €¡g¿

r i f e r e n c i ahl a c eu n e x c e l e n t m e odulaA M P L I F t C A D o R E SD I F E R E N c I A L E SU. n a m p l i f i c a d o d dor de amplitud. En la figura 4-l3n) se muestraun circuito típico. Los transistorese, y e" forman el pardiferencial y O, es la fuentede corrienteconstante.C, suministra'unacorrienté de emisor constante,Ie, ^ Qt ! Q,, Ia mitad de la cual fluye por cada rransistor.La salidaaparece a travésde los resistoresde colecto¡ R, y Rr. La salida es una función de la diferenciaentre las enlradasV, y V,; estoes, y""t = A(% l/,), dondeA es la gananciadel circuito. El amplificador tambiénpuede opeiarseóon unaiola entrada-cuando se hace así, la otra entradase pone a tierra o se fija a cero. En la figura . f - 1 3 ¿ ) , sVi , e s c e r o l,a s a l i d a e s V o r = A ( V r ) . SVi " e s c e r ol,a s a l i d a e s T o , = A ( - V , ) = - A V r . Esto indica que el circuito inviene a V,. EI voltaje de salida puede tomarseéntre los dos colectores,procluciendouna salidaá¿rl¿¡nceada o diJerenc¡al.La salida también puede tomarsede la salidade cualquiera¿e los cotectores y tiera, produciendouna salidaen modo simple. Las dos salidasestándesfasadaslg0" entre sí. Si se utiliza la salidabalanceada,el voltaje de salidaa travésde la cargaes del tloble que el voltaje de salida en modo simple. No se requierencircuitos especialesde polarización,ya que el valor correctode la coriente del colector lo suministrade modo directo una fuente de corrienteconstante,0r, en Ia figura 4-l3a)- Los resistoresR3, R4 y R, junto con Vuu polarizan la fuente de corriente constanre, Or. Sin aplicar señalesde entrada,la corrienteen p, es igual a la corrienteen.er, la cuaLes 1ul2.La-salida balanceadaen este momento es cero. Como el ctcuito formado pór Rry el y Q, conducelo mismo, el puenteestá balanceadoy. la salidaeot¡e Ios colectoreses cero. Pero si una señal de entrada,yl, se aplica a @,, la conducciónde Q, y Q2 se ve afectada. Al incrementa¡el voltaje en la basede B, se incrementala corrientedel colectorde p, y disminuye la corrientedel colector de Q, en una cantidadigual, de maneraque la suma de las dos corrientessea/u. Al disminuir el voltaje de entradaen la basede O,, disminuyela coriente del colector de p,, pero aumentaen Qr.La suma de las corrientesde los emisoressiempre es igual a la coriente que suministraBr. La gananciade un ampliñcador diferenciales una función de la corrientede emisor y el valor de los resistoresde colecto¡- La expresión A : (RJE)/50 proporciona una aproximación de la ganancia.Esta es Ia gananciaen una sola salida,donde éstase toma de uno de los colectores con respecto a tierra. Si la salida se toma de entre los dos colectores, la gananciaes dos veces el valor anteriorRa es el valor del resistor del colector en ohms e /E es la corriente en müampers. Si R. = R¡ : Rz : 4.7 kA e 1, = 1.5 mA, la gananciaseráde al¡ededorde A = a 700 (1.5)/50= l4l. En la mayoría de los amplificadores diferenciales,Ra e .Iuse hjan, proporcionandouna ganancia consta¡te. Pero como muestra la fórmula anterior, la ganancia es directamenteproporcional a la corriente del emisor. Por lo tanto. si la corriente del puede hacersevaria¡ de acuerdo con la señal moduladora, el circuito producirá AM. Esto se logra con facilidad al cambiar un poco el circuito, como en la figura 4-l3b).La portadora se aplica a la base de Q,, y la base de Q, es puesta a tiena. La salida tomada del colector de Qres asimétrica (en modo simple). Pero como no se utiliza Ia salida de 0,, su resistor de colector puede omitirse sin afectar el circuito. La señal moduladora se aplica a la basede la fuente de corriente consta¡te, 03 y a medida que vada la señal de inteligencia, vtría Ia corriente de emisor. Esto cambia la gananciadel circuito, amplificando a la portadora en una cantidadque determina la ampLitud de la señal modulado¡a- El resultado es AM en la salida.

4-2

Mot)ítiDq¡t

:¡ rrg AMpLnUo

I C)

t, I' Gañancia = A

L

lr, t

-ve b)

Ftcuu

Caoílulo 4

+¡3

modulador' a) Amplificador diferencial básico, b) amplihcador diferenci¡l

ClRcuros MoDUt^REsY DEMoDutAooREsoE AMPUTUD

Este ci¡cuito, como el de modulador básico con diodo, tiene'la señal móduladora en la salida en adición a la portadora y bandaslaterales.La señal moduladora puede removerla el simple uso de un filtro pasoaltasen la salida, ya que la portadora y las bandaslateralesson de mucho m:ís alta f¡ecuencia.También se pue{e utilizar un filtro pasobandacent¡ado en la frecuencia de la portadora con ancho de banda suficiente para perrnitir el paso de las ba¡das laterales. Asimismo se puede usa¡ un circuito sintonizado paralelo en el colector de e, reemplazandoal resistorRa. El amplificador diferencial hace un excelente modulador de amptitud. Tiene alu ganarcia y buena linealidad y puede modula¡se ú lAOVo.Y si se utilizan tra¡sistores de alta frecuencia o un amplificador diferencial de alta frecuencia en circuito integrado, este circuito puede utilizarse para producir modulación de bajo nivel a f¡ecuenciasen la región de las decenasde megahertz. M o D U L A D o R E S c o N A M p L r F t c A D o R E so p E R A c r o N A L E s .C o m o l a m a y o r í ad e l o s a m plificadores operacionales utilizan amplificadores diferenciales, en teoría pueden usarse pua producir AM; sin embargo, la mayoría de estos amplificadores no proporcionan una forma pua va¡ia¡ la corriente del emisor o la ganancia de la etapa diferencial intermedia. No obstante,en los amplihcadoresoperacionalesespecializados conocidoscomo programableso amplificadores operacionalesde transconductancia(OTA, operational transconductanceamplifers) un rcsistor externo fija la corriente en una de las etapasdiferenciales y, en consecuencia,frja la ganancia del circuito. Por lo tanto, los OTA pueden utilizarse para producir AM. La figura 4-14 es el ejemplo de un OTA. El ci¡cuito integradode la ñgura es simila¡ a un ampüficador operacionalconvencional,pero su gananciase puede variar por medio de un voltaje externo.Además, su salida achja como fuente de corriente en vez de como fuente de voltaje- la portadoraes atenuadapor R¡ y R2 y aplicadaa la ent¡adainversora,mientras que la entrada de no inversora se conecta a tierra a través de Rr. Se aplica un voltaje de polarización de cd da fto a esta entradavía R, para compensarcualquierdiferencia de cd en el circuito. La

Entrada de

F cum 4-¡ 4 Un amplificador operacional de transconductanc¡a (OTA) se usa como modulador de amplitud.

4-2

oE AMPUTUD MoDULADoRES

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de potencir lincales m'dulació¡-de b^j". FrcuRA4- | 5 L(rs lslenlrs de "i*l l!l'11:,-atnplificadores de Alr{ antes d¿ su transmrsron' señrl la de nivcl el i,,.."tt*n,"t o"i"

R-,y' por medio dc Rn' a la fuente del circuito en el.amseñulniocluhdo¡:rsc rplica a rrar'ésde a la anrplitudde Ia portadoray h coniente pji{.icador.L¡ salidaes una conienre propt..ionot pasapor el resistorde cargaR' pacorriente Esta moduladora' seircl l] ilil; [u. proau." de AM' señal ',"' aonuartiar"cn un rtrlt:rjeque es una Debidoa las limitacionesen sonel CAl060' el CA3080y el EN55l7' ü."tpi.t-A. OTA portadoramás alta es menor frecucncia la amplificadores' estos oe la respuestaen frecuen"-tl que 5bo tHz. D E B A r o N r v E L . E n r o s c i r c u i t o sm o d u l a d o r edse A r r , r p l r r r c ¡ c r ó r , rD E s E ñ A L E s D E A M cle las señalesse generana rnu¡'bajo I'oltaje Y magnitudes descritos' anres los ;;j;;;;;i.";es en miliq'atts' En sistemas ptltencia y \¡' la que I es lllenor gc-ncral porcncia.El loltr.¡c en se aplica a uno o mís an.rplificadores ,,'-'.t:íto.ionde bajo nivel' la señal de AN{ ñ;il.;; para ittcrenrenrarsu Potenciasin distorsionarla'señal' 4-15' liguia l" t.tu"st." ;;"";;.;;;; ----clas"i, .tas" AB o clase B- ller.anel nivel de la señalal ni' Esroscircuitos amplifrcatl..res lntes Ce alimentlr la señalde AM I la antena' r.el de potenciuclesead(r

AM oe ALro NIvEL .,€;:¡lr*

varía cl voltcje y potencia-enla-etapade ampiiliEn modulrción cl¿alto nivel' el mo'lulrdor es alta ciciencia cn el anrplificadorde RF I. resultado El rrxnsrni:or. del cación finrrl tle Rl= ..n¿inli.n,o ge;terulde ¡'ltl c¿litl¡d'

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M o o u t ' ¡ o o n r s P o R c o L E c T o I i . U n e j e m ¡ | o d e c i r c u i t u n ¡ o d u l a dtransmisor < ¡ r d e á l t oes n un i r , earrplifr. leselnlodu. -1-l(1.L"