Generacja fali nośnej FM

Próbuję zrozumieć, jak działa poniższy schemat radia FM.

W szczególności chcę wiedzieć, w jaki sposób generowana jest fala nośna. Rozumiem koncepcję czołgu LC i myślę, że widzę go w prawym górnym rogu, ale nie rozumiem, jak zaczyna się oscylacja / rezonans. Wszystkie przykłady, które widzę online, pokazują użycie generatora częstotliwości, aby „uruchomić” czołg LC. Oczywiście do tego małego (prostego) obwodu nie jest podłączony generator częstotliwości.

Zapytałem przyjaciela, a on powiedział mi, że podejrzewa, że ​​tranzystor (y) są zaangażowane, co ma sens, ale mam nadzieję, że ktoś może mi to wyjaśnić bardziej szczegółowo lub jeśli jest zbyt zaangażowany, aby odpowiedzieć tutaj, skieruj mnie na niektóre zasoby (książki, strony internetowe, filmy itp.), aby poprowadzić mnie we właściwym kierunku.

Dzięki!

Aktualizuj
Dziękujemy za wszystkie wspaniałe informacje. Po dowiedzeniu się, że jest to Oscylator Colpitta, udało mi się znaleźć następujące zasoby, które podają jeszcze więcej szczegółów. Zamieszczam tutaj w celu odniesienia w przyszłości i dla tych, którzy mogą uznać to pytanie za przydatne:
Wikipedia
Dowiedz się o elektronice
Wideo z YouTube
Przykład oparty na
makietach Falstad Circuit Simulator
Dowiedz się więcej o elektronice

Q2 i obwód wokół niego tworzą oscylator Colpitta . Wykorzystuje to fakt, że tranzystor we wspólnej konfiguracji podstawowej może mieć wzrost napięcia z emitera do kolektora. Rozważ ten prosty obwód:

Gdy IN jest stronnicze, tak że OUT znajduje się blisko środka swojego zakresu, wówczas niewielkie zmiany napięcia IN powodują duże zmiany napięcia w OUT. Zysk jest częściowo proporcjonalny do R1. Im wyższy R1, tym większa zmiana napięcia wynikająca z niewielkiej zmiany prądu. Zauważ też, że polaryzacja jest zachowana. Kiedy IN trochę spada, OUT dużo spada.

Oscylator Colpittsa wykorzystuje to wzmocnienie większe niż jedność wspólnego wzmacniacza bazowego. Zamiast obciążenia będącego R1, stosuje się równoległy obwód rezonansowy zbiornika. Równoległy zbiornik rezonansowy ma niską impedancję, z wyjątkiem punktu rezonansowego, w którym teoretycznie ma nieskończoną impedancję. Ponieważ wzmocnienie wzmacniacza jest zależne od impedancji związanej z kolektorem, będzie miało dużo wzmocnienia przy częstotliwości rezonansowej, ale wzmocnienie to szybko spadnie poniżej 1 poza wąskim pasmem wokół tej częstotliwości.

Jak dotąd wyjaśnia to pytania Q2, C4 i L1. C5 zasila trochę napięcia wyjściowego wspólnego wzmacniacza bazowego z OUT na IN. Ponieważ wzmocnienie w punkcie rezonansowym jest większe niż jeden, powoduje to oscylację układu. Niektóre zmiany w OUT pojawiają się w IN, które są następnie wzmacniane w celu dokonania większej zmiany w OUT, która jest zwracana do IN itp.

Teraz słyszę, jak myślisz, ale podstawa Q2 nie jest związana ze stałym napięciem, jak w powyższym przykładzie . To, co pokazałem powyżej, działa w DC i użyłem DC, aby to wyjaśnić, ponieważ jest to łatwiejsze do zrozumienia. W swoim obwodzie musisz pomyśleć o tym, co dzieje się w AC, szczególnie przy częstotliwości oscylacyjnej. Przy tej częstotliwości C3 jest krótki. Ponieważ jest on związany ze stałym napięciem, podstawa Q2 jest zasadniczo utrzymywana na stałym napięciu z punktu widzenia częstotliwości oscylacyjnej . Zauważ, że przy 100 MHz (w środku komercyjnego pasma FM) impedancja C2 wynosi tylko 160 mΩ, co jest impedancją, przy której podstawa Q2 jest utrzymywana na stałym poziomie.

R6 i R7 dla surowej sieci stronniczości prądu stałego, aby utrzymać Q2 wystarczająco blisko środka zakresu roboczego, aby wszystkie powyższe były ważne. Nie jest szczególnie sprytny ani solidny, ale prawdopodobnie będzie działał z właściwym wyborem Q2. Należy zauważyć, że impedancje R6 i R7 są o rząd wielkości wyższe niż impedancja C3 przy częstotliwości oscylacyjnej. Nie mają żadnego znaczenia dla oscylacji.

Reszta obwodu to zwykły i niezbyt sprytny lub solidny wzmacniacz sygnału mikrofonu. R1 odchyla (prawdopodobnie) mikrofon elektretowy. C1 sprzęga sygnał mikrofonu ze wzmacniaczem Q1 podczas blokowania prądu stałego. Dzięki temu punkty polaryzacji DC mikrofonu i Q1 są niezależne i nie kolidują ze sobą. Ponieważ nawet dźwięk HiFi spada tylko do 20 Hz, możemy robić to, co chcemy z punktem DC. R2, R3 i R5 tworzą prymitywną sieć polaryzacji, działającą przeciwko obciążeniu R4. W rezultacie sygnał mikrofonu jest wzmacniany, a wynik pojawia się na kolektorze Q1.

C2 następnie sprzęga ten sygnał audio z oscylatorem. Ponieważ częstotliwości audio są znacznie niższe niż częstotliwość oscylacyjna, sygnał audio przechodzący przez C2 skutecznie zaburza punkt odchylenia Q2. Zmienia to nieco impedancję napędzającą widzianą przez zbiornik, co nieznacznie zmienia częstotliwość rezonansową, przy której pracuje oscylator.

W tym schemacie Q1 to wzmacniacz audio klasy A o wzmocnieniu około 50-100. Służy do napędzania stopnia oscylatora - nigdy nie byłem zbyt dobry w rozpoznawaniu typów oscylatorów [okazuje się, że Q2 to oscylator Colpittsa] z C4 / L1 @ ~ 110 MHz. Jeśli moja pamięć służy mi dobrze, C5 zwiększa efekt młynarza, aby doprowadzić Q2 do niestabilnego, samoscylującego stanu.

EDYCJA : Zobacz odpowiedź Kevina White'a na temat działania modulacji w tym obwodzie.

Q2 jest skonfigurowany jako tak zwany oscylator Colpittsa. C5 podaje sygnał z kolektora do emitera. Jednym z ważnych elementów oscylatora Colpitta jest drugi kondensator, który nie istnieje jako element fizyczny i jest pojemnością emiter-baza Q2.

Jak wspomniałeś, zbiornik LC tworzy obwód rezonansowy o częstotliwości transmisji.

Aby oscylator potrzebował czegoś więcej niż tylko obwodu rezonansowego, potrzebuje wzmacniacza, aby zrekompensować straty wynikające z rezystancji cewki indukcyjnej i faktu, że część mocy jest wypromieniowywana.

Tranzystor Q2 tworzy wzmacniacz, przenosząc część sygnału przez C5 do emitera, a wzmocniona wersja sygnału pojawia się następnie w kolektorze z powrotem do zbiornika LC. Sygnał ten jest następnie przesyłany z powrotem do emitera w celu dalszego wzmocnienia i tak dalej.

Nazywa się to dodatnim sprzężeniem zwrotnym, a sygnał będzie wzrastał, dopóki nie zostanie ograniczony przez coś takiego, jak osiągnięcie amplitudy szyny zasilania lub nieliniowość w Q2, która ogranicza amplitudę. Potrzebuje tylko nieskończenie małego sygnału, aby zacząć wszystko, a oscylacje szybko się zwiększą.

Jak się wszystko zaczyna? Jak twierdzi Martin, można zacząć od zakłóceń spowodowanych włączeniem zasilania, ale nie jest to konieczne. Każdy praktyczny obwód elektroniczny generuje tak zwane szumy (na przykład syk w tle dźwięku). Nawet jeśli jest to zaledwie kilka milionowych części wolta, narosnie tak, jak opisałem w poprzednim akapicie.

Co robi Q1?

Q1 wzmacnia sygnał z mikrofonu do poziomu 10 lub 100 miliwoltów, który jest podawany do oscylatora Q2. Chociaż stwierdziłem, że częstotliwość oscylacji jest określana przez zbiornik LC, wpływ na nią mają również cechy tranzystora Q2. Ponieważ napięcie wejściowe z Q1 jest podawane do Q2, zmienia ono nieznacznie swoją charakterystykę i zmienia częstotliwość drgań powodujących FM.

Zmieni również amplitudę oscylacji, a także spowoduje modulację amplitudy (AM), ale odbiornik FM to zignoruje.

Jeśli chodzi o uruchomienie obwodu oscylatora, podejrzewam, że C3 jest ważną częścią. W pierwszym momencie, gdy zasilanie jest podawane, C3 jest zasadniczo zwarciem i włącza się w Q2. Zapewnia to moc do początkowej oscylacji. Następnie C5 zapewnia pozytywne informacje zwrotne w celu utrzymania oscylacji.