AM demodulator

Dag beste heren,

Ik ben bezig met een AM demodulatie (dmv een topdetector) te simuleren, maar ik krijg redelijk wat ruis op mijn signaal. Zie onderstaande plaatjes. Als ik de oscilloscoop op DC instel is er nauwelijks/geen ruis, maar als ik deze op AC instel is er opeens ruis.. Kan iemand dit uitleggen?
DC:
http://www.afbeeldinguploaden.nl/photo/view/59148/U3Rt
AC:
http://www.afbeeldinguploaden.nl/photo/view/59149/CD2KB

blackdog

Golden Member

Hi igorbatoukhtine,

Volgens de datasheet is de tekening voor een modulator iets anders dan dat jij hem in spice hebt geplakt.

Ten tweede, heb je berekend wat het kantelpunt is van de 1K en 1uF?
Dit is 160Hz bij benadering.
Nu is je modulatie frequentie 1Khz, dan komt er niet veel meer uit je schakeling...

Probeer eens 1K en 10nF.
En verder is dit natuurlijk wel een heel simpele demodulator.
Heb je ook aan e diode drempel gedacht?

Mooi de rest mag je zelf doen :-)

Gegroet,
Blackdog

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Hallo Blackog,

Volgens de datasheet moet ik inderdaad nog 2 condensatoren toevoegen op V+ en V-, dit heb ik even gedaan en vervolgens de condensatorwaarde aangepast naar 10nF. Het ziet er nu als volgt uit:
http://www.afbeeldinguploaden.nl/photo/view/59150/gtaielpd
Is dit een goed signaal? Laat je nu niet de draaggolf ook door?, als ik naar de frequentie van het AM signaal kijk is dit inderdaad 1 KHz, maar bij inzoomen en het signaal nader te bekijken, zie ik het signaal van de draaggolf, maar ik weet niet zo goed hoe dit in elkaar steekt (hoe het eruit komt te zien als je cosinussen of sinussen bij elkaar optelt of van elkaar aftrekt). Bedoel je met de diode drempel de 0.7 V? zo ja, dan nee haha. Ik zit hier met het boek van telecommunicatie en daar staat het niet echt goed uitgelegd en op internet kan ik ook weinig vinden vandaar..
AM signaal voor de demodulator ziet er btw zo uit:
http://www.afbeeldinguploaden.nl/photo/view/59151/GPU

blackdog

Golden Member

Hi igorbatoukhtine, :-)

Waarschijnlijk is de vraag die je steld, één die bij de schoolvragen hoort.
Ik mag je daardoor niet "te veel" helpen, Forum regels.

Maar doe eens een test, zet in serie met de diode een 1K weerstand.
Je signaal voor de detector ziet er verder uit als een normaal gemoduleerd signaal.
Dit signaal is trouwens maar "licht" gemoduleerd, hierdoor is het verschil tussen modulatie en 100Khz nogal klein.

Verder is het verschil tussen de draaggolf frequentie van 100Khz en de modulatie van 1Khz niet veel om het goed te dempen met 1 RC tijd.
Wiskundig kan ik je niet helpen hoe een amplitude signaal opgebouwd is.
Om het voor mijzelf begrijpelijk te maken gebruik ik voor allerlij electronica analogien om hette begrijpen.

Ik zie een amplitude modulator op de volgende manier...
Zeg je hebt een versterker en die geeft een signaal weer(100Khz bij jou), de volume potmeter is nu de amplitude modulator.
Als je naar rechts draaid wordt het signaal sterker, daarna draai je weer terug naar je beginstand, enz, enz...
De snelheid waarmee je die potmeter draaid is de 1Khz modulatie.
Hoe ver je de potmeter draaid is de amplitude diepte.

Maar er zijn vast veel betere uitleg metodes te vinden als je zoekt met google..

Gegroet,
Blackdog

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Hallo Blackdog,

Misschien snap ik nu beter wat je bedoelt, je hebt het over de modulatie diepte als ik mijzelf niet vergis? Dit hangt puur af van beide amplitudes heb ik gelezen. De ratio draaggolf met informatiesignaal moet dus verbeterd worden. Verder ging ik er vanuit dat het gedemoduleerde signaal hetzelfde eruit moet zien als het originele 1KHz signaal, maar dit klopt dus niet?

Ik heb nu de modulatiediepte aangepast tot 100% en krijg vervolgens dit signaal na mijn demodulator. Verder ook de 100KHz aangepast naar 50KHz. Ik was even vergeten rekening te houden met de modulatiediepte (100% is ideaal toch? Dit kan ik niet terugvinden):
http://www.afbeeldinguploaden.nl/photo/view/59228/Cqi3r
Ik zal op school wel even navragen of dit het gewenste signaal is.

Op de oscilloscoop krijg ik dit signaal. Grijs is na demodulator en groen is na de modulator:
http://www.afbeeldinguploaden.nl/photo/view/59229/rqzUId2

p.s. Nadat ik een weerstand in serie had gezet met de diode deed m'n simulatie het niet meer

blackdog

Golden Member

Hi igorbatoukhtine,

Eigenlijk bedoelde ik, dat je de frequentie's verder uit elkaar legt.
Dus de draaggolf maak je dan 500Khz en de 1Khz modulatie laat je zo.

Dan ga je uiteindelijk een schoner signal krijgen na je detector (diode + R + C)

Doe ook een testje met nog twee onderdelen er bij.
Knoop een 10K weerstand aan het punt dat nu naar je scoop gaat en daarna 1nF naar aarde.
Je scoop gaat dan weer naar het knooppunt van die 10K en 1nF condensator.
Wat zie je nu?

Waar zorgt deze extra combinatie voor?

O ja, 1 test te gelijk, eerst de frequentie van de draagolf verhogen, daarna de test met extra weerstand en condensator.

Gegroet,
Blackdog

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Hallo Blackdog,

Na je 1e aanpassing is mijn signaal als volgt:
http://www.afbeeldinguploaden.nl/photo/view/59251/q7xwGEzN
Volgens mij is dit niet echt een verbetering tov een lagere draaggolf frequentie?

Vervolgens heb ik je LDF geplaatst met de 10k en de 1nF, dit levert wel een aanzienlijk beter signaal op, zie onder:
http://www.afbeeldinguploaden.nl/photo/view/59253/EuQ

Enig idee waarom er met een LDF na de topdetector zo'n redelijk signaal uitkomt? Nog steeds niet optimaal geloof ik, maar het komt er in ieder geval al in de buurt. De ruis is rond de 100KHz. Uit mijn boek meende ik te halen dat enkel de topdetector genoeg moest zijn

Edit: Ik heb nóg een LDF geplaatst en nu krijg ik een uitstekend gedemoduleerd AM signaal:
http://www.afbeeldinguploaden.nl/photo/view/59254/KmwrSVZJ

Mijn vraag is nu, waarom heb ik hier 2 LDF en een topdetector voor nodig, kan dit niet met minder?

[Bericht gewijzigd door igorbatoukhtine op 11 februari 2014 16:55:30 (16%)]

blackdog

Golden Member

Hi igorbatoukhtine,

Iedere goedkope transitor radio voor de midden en lange golf gebruikt bijna zo'n simpele detector.
Die lekken bijna allemaal dat 450Khz signaal naar de versterker toe.
Als je er naar luisterd hoor je echt de rond de 450Khz middenfrequent signaal niet, alleen de modulatie.
Ook de luidspreker kan die frequentie trouwens niet weergeven, zou hij dat wel kunnen dan kan jij het weer niet horen.

Nu is het aan jou om te determineren waarom het met de extra onderdelen beter is.
Zoals ik al zij, dit is de schoolafdeling, ik mag je sturen maar niet alles voorkauwen ;-)

Dus, hoe komt het dat met de twee extra onderdelen het signaal er beter uit ziet.
En, hoe krijg je het nog beter?

Gegroet,
Blackdog

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Hallo Blackdog,

Hier ga ik over nadenken en dit ga ik even uitzoeken haha. Ik kom hier vanavond (hopelijk) op terug. Er rest nog wel 1 vraag, moet mijn signaal niet enkelzijdig zijn door de diode?

Volgens mij heb ik het antwoord op je vraag. 1 LDF verzwakt het 100KHz signaal natuurlijk maar met een bepaalde factor (-x dB), maar is nog niet zodanig verzwakt dat het niet merkbaar is, met meerdere laagdoorlaatfilters in serie verzwak je het 500KHz zodanig dat de ruis (het 500KHz signaal) verdwijnt. Dit zou ook verklaren dat wanneer ik een lagere frequentie kies, bijvoorbeeld 100KHz, dit signaal nog minder wordt verzwakt waardoor meerdere LDF in serie nodig zijn. Mijn ontkoppelcondensatoren van 1u zorgen weer voor een hogere -3dB frequentie, waardoor de mijn draaggolf minder wordt verzwakt. Kom ik een beetje in de buurt?
Hoe het signaal verbeterd zou kunnen worden heb ik geen antwoord op, weet ook niet wat er nog aan verbeterd zou moeten worden

Ik vraag me alleen wel af waarom ik aan het begin vervorming heb van mijn signaal:
http://www.afbeeldinguploaden.nl/photo/view/59289/UpKF

[Bericht gewijzigd door Henry S. op 12 februari 2014 00:40:48 (69%)]

Frederick E. Terman

Golden Member

Dat is geen echte scoop, toch? Dan zou ik me daar niet druk om maken. Die 'ruis' in het begin was immers ook niet echt.
Het blijft slechts een simulator, en die is maar zo goed als de gebruiker de sim kan bedienen.

Als je de draaggolffrequentie juist lager neemt, bijvoorbeeld 10 kHz zoals in het plaatje hieronder, is het gemakkelijker te zien wat er gebeurt.
De uitgangsspanning na de diode is groen getekend. Wat zorgt voor het stijgen van de uitgangsspanning? Wat zorgt voor het dalen? Hoe gebeurt dat?
Zo kun je zelf verklaren waarom de golfvorm er zo uit ziet als hij doet.

http://www.uploadarchief.net/files/download/20140212fet_am-demod.png         Simetrix

Wat zou er gebeuren met de vorm van de uitgangsspanning als je RC-tijd nog flink groter maakt dan hier gebruikt is?

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Beste Frederick,

Het stijgen van het signaal gebeurt door de diode, deze laat een positieve spanning door de envelope detector, waardoor de spanning stijgt. Zodra het 'negatieve' deel van het informatiesignaal langs de diode wil gaan gaat dit niet. De diode staat nu in sperrichting waardoor geen stroom wordt doorgelaten. Tijdens de positieve spanning is de condensator opgeladen, waardoor deze nu kan ontladen. Zodra de spanning over de diode weer hoger wordt dan de spanning uit de condensator begint het verhaal weer opnieuw. Hierbij moet een juiste RC-tijd worden gekozen zodat de condensator genoeg tijd heeft om op te laden en genoeg tijd om voldoende te ontladen. Corrigeer me als ik het verkeerd heb.

Als je de RC tijd verhoogt zal het ontladen van de condensator langer duren waardoor de groene curve een aantal 'pulsen' boven het rode signaal zal zweven. Hij mist op deze manier een aantal piekjes van het rode signaal. Het duurt namelijk langer om te ontladen.

Mijn vraag is nu: Ik heb de volgende berekening gevolgd:
1/fc<<RC<<1/W
waarbij W de bandbreedte van het informatiesignaal is (2xFmax)
Alsnog krijg ik dit signaal:
http://www.afbeeldinguploaden.nl/photo/view/59364/IDl
Dit is zonder extra laagdoorlaatfilters na mijn topdetector, maar dit hoeft als het goed is niet? Kan iemand mij verder op weg helpen? Moet ik extra laagdoorlaatfilters gebruiken, want volgens de theorie die ik zo goed als overal lees moet alleen een envelop/topdetector volstaan

oja die hele spanning die je opmerkt na de diode krijg ik niet op die manier, bij mij ziet hij er zo uit:
http://www.afbeeldinguploaden.nl/photo/view/59365/un3

Frederick E. Terman

Golden Member

Mooi, mooi - het gedeelte tot aan je vraag heb je helemaal goed.
Het niet kunnen volgen van de dalende kant van de modulatie door een te grote RC-tijd kwam zelfs bij fabrieksradio's wel eens voor. Als de zender dan wat forser moduleerde, kwam er een lelijke vervorming op de spraak of muziek. De radio zachter zetten hielp dan niet, het bleef vervormd.

De hoogfrequent 'rimpel' moet je meestal kwijt. Bij heel eenvoudige radiootjes moest die arme enkele condensator (die van de RC-tijd) dat helemaal in zijn eentje doen. Maar dat is natuurlijk eigenlijk onzin.
Je kunt ook in de volgende trap apart een net laagdoorlaatfilter opnemen. Simuleer dàt maar eens - of bouw er een; dat gaat sneller, en er zijn nog genoeg AM-zenders in de lucht om het eens uit te proberen.

Waarom jouw plaatjes er gek uitzien kan ik hier vandaan niet beoordelen, maar een goede kandidaat is de bediening van de simulator. Ik vermoed dat de tijdstap niet altijd even gelukkig gekozen is.

Bij je laatste plaatje doe je iets wat niet mag. Je hebt nu alléén de scope aan de diode hangen, zodat er geen stroom kan lopen - jouw gesimuleerde scope heeft immers een gesimuleerde oneindig hoge ingangsimpedantie.
Maar als er geen stroom loopt, kan de diode natuurlijk niet gelijkrichten. Of dat arme ding nu 1 ohm is (in doorlaat) of 100 Megaohm (in sper), er valt tòch geen spanning over (wet van Ohm!), zodat je aan de uitgang precies dezelfde spanning ziet als aan de ingang.
Met een echte scope zou je ook min of meer dit plaatje krijgen, trouwens.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Frederick,

Bedankt voor je interessante en duidelijke uitleg. Ook vreemd dat die RC-tijd dan niet meegenomen is in de berekningen van de fabrieksradio's. Ik heb nu in ieder geval de RC tijd beter berekend en de rimpel is hierdoor veel minder! Hij ligt nu +- precies tussen 1/fc>>T>>1/fm.

De demodulator werkt nu uitstekend met het gebruik van 1 laagdoorlaatfilter.
http://www.afbeeldinguploaden.nl/photo/view/59415/cyL0I

De diode rechtstreeks op de scoop aansluiten was natuurlijk een fout, maar ik dacht laat ik eens kijken wat er gbeurt als ik er niks op aansluit (niks wou op het moment lukken) haha.

Nogmaals bedankt! Ongetwijfeld zal ik later nog met vragen komen met betrekking tot de DSB-SC en de SSB (de)modulators :)

Dag heren,

De volgende vraag is aangebroken. Ik dien een ASK (de)modulator op te zetten, maar hier helemaal niets over te vinden in het boek. Demodulatie dient te geschieden met een comperator. Heeft iemand een goede bron waarbij wordt uitgelegd hoe het ontwerp van een ASK-circuit tot stand kan komen? Of kan iemand dit even uitleggen? Momenteel gebruik ik voor modulatie een functie generator die ene binair signaal opwekt ipv een sinus als informatiesignaal. Dit vermenigvuldig ik, maar waar moet ik rekening mee houden qua amplitudes en frequenties?

Mvg,