WJR 1

• Modulação em amplitude é definida como um sistema de

modulação no qual a amplitude do sinal portadora é feita

proporcional aos valores instantâneos de amplitude da ten-

são modulante ou sinal de informação.

WJR 2

Convenções

Sinal portadora →→ec(t) = Ec sen ( Wct + ϕc ) ou

eo(t) = Eo sen ( Wo t + ϕo)

Sinal modulanteou informação

→→ em(t) = Em sen ( Wmt + ϕm)

WJR 3

• A amplitude máxima Ec ou Eo de uma portadora não mo-

dulada, deverá variar proporcional aos valores instantâneos

da tensão modulante Em sen ( Wmt + ϕϕ m ) quando a porta-

dora for modulada em amplitude.

WJR 4

• Quando a modulação está presente a amplitude da portado-

ra é variada em seu valor instantâneo. Se Em é muito maior

do que Ec algo não usual ocorrerá, tal como distorção no si-

nal.

WJR 5

Amplitude Instantânea da Onda Modulada em Amplitude.

WJR 6

Índice de Modulação

• ma é definido como a relação entre as amplitudes máximasEm e Ec

m

k EE

k EEa

a m

c

a m

o

= =

onde ka é a constante de proporcionalidade ou de linearida-de do modulador.

WJR 7

• O índice de modulação é um número puro que varia entre

zero e a unidade, as vezes é expresso como uma percenta-

gem, no caso denominado de Percentagem de Modulação.

0 ≤≤ ma ≤≤ 1 ou 0 ≤≤ ma ≤≤ 100%

WJR 8

• A partir do conceito de modulação em amplitude podemos

escrever uma equação para a tensão modulada.

( )tWmEtWEmEA

tWEEteEA

macmcac

mmcmc

sen1sen

sen)(

+=+=

+=+=

WJR 9

• A tensão instantânea resultante da onda modulada em am-

plitude será

( )e t A W t E m W t W tAM c c a m c( ) sen sen sen= = +1

WJR 10

Equações TrigonométricasFunções Soma ou Diferença de Ângulos

( )

( )

( )

( ) bababa

bababa

bababa

bababa

sen.sencos.coscos

sen.sencos.coscos

sen.coscos.sensen

sen.coscos.sensen

+=−

−=+

−=−

+=+

WJR 11

• Através da combinação das quatro equações trigonométri-

cas permite-nos expandir a equação da onda modulada em

amplitude e obter:

( ) ( )e t E W tm E

W W tm E

W W tAM c ca c

c ma c

c m( ) sen cos cos= + − − +2 2

WJR 12

• Analisando a equação, podemos concluir:

X A onda modulada é composta por três componentes a

saber:

Ø tWE cc sen - componente portadora;

Ø ( )m EW W ta c

c m2cos − - faixa lateral inferior - FLI - LSB;

Ø ( )m EW W ta c

c m2cos + - faixa lateral superior - FLS - USB.

WJR 13

X A componente portadora NÃO apresenta variações em

amplitude e em freqüência dependentes do sinal mo-

dulante.

WJR 14

X A informação ou sinal modulante está presente nas fai-

xas laterais, modificando a amplitude e a freqüência

destas componentes.

WJR 15

Representação da Onda Modulada em Amplitude

• A onda modulada em amplitude pode ser representada sob

três formas a saber:

WJR 16

X pelo espectro de freqüência - construído a partir de

uma padronização onde os sinais são todos cossenóides;

X pela forma de onda apresentada por um osciloscópio;

X por seu diagrama fasorial.

WJR 17

C - Componente Portadora

LSB - Lower SideBand ou FLI - Faixa Lateral Inferior

USB - Upper SideBand ou FLS - Faixa Lateral Superior

fm - Freqüência Modulante

fc - Freqüência Portadora

Espectro de Freqüência da Onda Modulada em Amplitude1

1 Na elaboração deste espectro considerou-se todas as componente cossenoidais.

WJR 18

Onda Modulada em Amplitude

WJR 19

• Pela forma de onda teremos a amplitude ou o que chama-

mos de topo envolvente da onda de AM e o máximo nega-

tivo da amplitude denominado de fundo ou vale dado pelas

equações:

WJR 20

Topo envolvente A E E W tc m m= + sen

Fundo ou Vale envolvente ( )− = − +A E E W tc m msen

WJR 21

• A onda modulada estende-se entre estes dois limites envol-

ventes e tem uma velocidade de repetição igual à freqüên-

cia da portadora não modulada.

• Utilizando a forma de onda de AM podemos determinar

uma expressão para o cálculo do índice de modulação:

WJR 22

( )( )MINMAX

MINMAXa

MINMAX

MINMAX

c

ma

MINMAXc

MINMAXMAXmMAXm

c

ma

EEEE

m

EE

EE

EE

m

EEE

EEEteEE

EE

m

+−

=

+

−

==

+

=

−

−=−=

=

2

2

2

2)(

WJR 23

( )( )MINMAX

MINMAXa EE

EEm

+−

=

• Esta equação é um método de avaliar o índice de modula-

ção utilizando o osciloscópio, NÃO podendo ser utilizada

em NENHUMA outra situação.

WJR 24

Representação do AM-DSB-FC por Fasores Girantes

WJR 25

Relação de Potência da Onda de AM

• A potência média total desenvolvida por uma onda de AM

será composta pelo somatório das três potências médias de

cada componente:

R

E

R

E

R

EPt USBLSBcarr

222

++=

WJR 26

• A potência da portadora não modulada é dada por:

PcEcarr

R

Ec

R= =

22

2( )

PcEc

R=

2

2

WJR 27

• A potência de cada faixa lateral será dada por

R

EPP SB

USBLSB

2

==

REm

R

Em

PP ca

ca

USBLSB .8

22

22

2

=

==

WJR 28

• Somando-se as três parcelas têm-se:

21

88

2

2222

a

c

cacac

mPPt

REm

REm

PPt

+=

++=

WJR 29

21

2a

c

m

P

Pt+=

• A equação acima relaciona a potência média total da onda

modulada em amplitude (Pt) e a potência média da portado-

ra não modulada (Pc).

WJR 30

• Observa-se que o processo de modulação em amplitude

aumenta a potência do sinal através da adição da potência

correspondente às duas faixas laterais.

WJR 31

• A potência média total depende do sinal modulante, apre-

sentando seu valor máximo quando ma = 1,0, sendo Pt =

1,5 Pc, correspondendo à máxima potência que os amplifi-

cadores conseguem manipular, sem distorcer o sinal.

WJR 32

Relação das Correntes

• A partir da relação de potência podemos deduzir uma rela-

ção entre a corrente total desenvolvida pela onda de AM

( It ) e a corrente da portadora não modulada ( Ic ).

21

2a

c

t m

I

I+=

WJR 33

Modulação por Vários Sinais Senoidais

• Na prática encontramos a modulação de uma portadora por

vários sinais senoidais simultaneamente. Isso leva-nos a um

cálculo do índice de modulação resultante para determi-

narmos a potência média total a ser transmitida.

WJR 34

• Considerando que tenhamos vários sinais modulantes se-

noidais o sinal resultante será dado por:

E E EmRES= + +1

222 K

WJR 35

• A partir deste sinal modulante chega-se ao índice de mo-

dulação resultante que será:

m m ma a aRES= + +1

22

2 K

WJR 36

• O índice de modulação resultante não deve exceder à uni-

dade ou resultará em distorção, igual à sobremodulação por

uma senoidal simples.

WJR 37

Geração de uma Onda Modulada em Amplitude

• Existem dois métodos de gerar uma onda modulada em am-

plitude:

WJR 38

X O gerador de AM comum, na produção de AM em se-

melhantes dispositivos, a baixo nível de potência;

X Em transmissores de AM, onde gera-se altas potências,

onde o primeiro requisito é a eficiência do sistema.

WJR 39

Requisitos Básicos: Comparação de Níveis

Corrente necessária para obtenção da onda de AM

WJR 40

• Aplica-se uma série de pulsos de corrente a um circuito

sintonizado.

• Para cada pulso, inicia-se uma oscilação amortecida, devido

às perdas.

WJR 41

• A amplitude inicial é proporcional ao tamanho do pulso de

corrente e tem uma velocidade de descida dependente da

constante de tempo do circuito.

WJR 42

• Desde que um trem de pulso está alimentando a um circuito

tanque ou circuito sintonizado, cada pulso causará uma

onda senoidal completa proporcional à amplitude do pulso

aplicado.

WJR 43

• O processo é conhecido como flywhell effect - efeito vo-

lante do circuito tanque, que trabalha melhor com um cir-

cuito sintonizado com fator de mérito “ Q “ moderado.

WJR 44

• É possível fazer com que a corrente de um amplificador em

classe C seja proporcional à tensão modulante.

• Adicionando essa tensão em série com algumas das tensões

de alimentação desses amplificadores.

WJR 45

• Em um transmissor de AM a modulação em amplitude pode

ser gerada em qualquer ponto após o cristal oscilador; até

mesmo no circuito oscilador.

• Neste caso, teríamos interferência em sua estabilidade em

freqüência, fato este desnecessário.

WJR 46

• Denominamos de modulação em alto nível ao circuito no

qual o sinal modulante é aplicado na placa da válvula ou

coletor do transistor.

WJR 47

• Se a modulação é aplicada em qualquer outro eletrodo ou

terminal, mesmo do amplificador de saída, então a modula-

ção será denominada de baixo nível.

WJR 48

• A modulação em grade no estágio de saída é considerada

como modulação em alto nível para transmissores de tele-

visão, devido as dificuldades de se gerar uma alta potência

com grande largura de faixa exigida pelo sinal de TV, utili-

zando modulação em placa.

WJR 49

Diagrama em Blocos de um Transmissor de AM

WJR 50

• No diagrama em blocos do transmissor de AM convencio-

nal ou AM-DSB-FC verificamos que a tensão de áudio é

processada, filtrada para ocupar a correta largura de faixa

de 10 kHz e comprimida para reduzir a relação de ampli-

tude.

WJR 51

• Um amplificador de potência de áudio é seguido, culminan-

do no circuito modulador.

• A este ponto, temos concluído o tratamento da informação

antes de realizarmos a modulação.

WJR 52

• O modulador é seguido de um amplificador de RF para mo-

dulação de baixo nível, sendo um amplificador de RF line-

ar, em classe B, com uma forma de exagerar a diferença

entre os sistemas.

WJR 53

• Cada estágio seguinte deve aumentar a potência das faixas

laterais, bem como a portadora.

• Esses estágios subseqüentes devem ter largura de faixa su-

ficiente para as freqüências das faixas laterais.

WJR 54

• Conclui-se, desta forma, que estes estágios não podem ser

em classe C e são, por conseguinte, menos eficientes.

WJR 55

• Cada sistema apresenta uma grande vantagem:

X baixa potência do sinal modulante é exigido em um

caso;

X maior eficiência de amplificação em RF com esboços

de circuitos mais simples no outro caso.

WJR 56

• Modulação em placa tende a apresentar melhor eficiên-

cia, baixa distorção e maior capacidade de manipular

potências do que a modulação em grade.

WJR 57

• Conclui-se que para a transmissão de AM, invariavel-

mente utiliza-se a modulação em alto nível e em transmis-

sores de TV a modulação em grade no seu estágio final.

WJR 58

• Outros métodos são empregados em baixa potência e em

aplicações como geradores de sinais de AM e instrumentos

de testes e medidas.

WJR 59

Amplificadores Classe C Modulado em Grade

Amplificador em Classe C - Modulado em Grade

WJR 60

• Um amplificador em classe C pode ser modulado pela in-

trodução da tensão de modulação em série com a polariza-

ção de grade.

WJR 61

Forma de onda de Tensão de Grade - Corrente de Placa

WJR 62

• A tensão de modulação é superposta - somada - à polariza-

ção de grade.

• Assim, a amplitude total de polarização é proporcional a

amplitude do sinal modulante e varia a uma velocidade

igual à freqüência do sinal modulante.

WJR 63

• A corrente de placa resultante flui em pulsos e a amplitude

de cada pulso é proporcional a polarização instantânea.

• Desta forma, proporcional à tensão instantânea de modula-

ção.

WJR 64

• A aplicação desses pulsos a um circuito sintonizado produ-

zirá a modulação em amplitude.

• O sistema funcionará sem distorção apenas se a caracterís-

tica de transferência da válvula triodo ou do dispositivo

empregado for perfeitamente linear.

WJR 65

• Não apresentando esta linearidade, o sinal de saída deverá

ser um tanto quanto distorcido, maior do que a modulação

em placa e de menor eficiência.

WJR 66

• Devido às condições de polarização, a máxima potência de

saída para um amplificador modulado em grade é muito

menor do que a obtida com o mesmo dispositivo, este não

modulado ou se modulado em placa ou coletor.

WJR 67

• As desvantagens da modulação em grade são contra balan-

ceadas pela baixa potência do sinal modulante necessário.

• Os harmônios gerados como resultado da não linearidade

podem ser reduzidos pela operação do amplificador em

push-pull.

WJR 68

Amplificadores em Classe C Modulado em Placa

• É o método padrão e o mais amplamente empregado na

obtenção de modulação em amplitude para a radiodifusão e

outras aplicações em transmissores de alta potência.

WJR 69

• A tensão de áudio ou de informação é aplicada em série

com a tensão de alimentação de placa de um amplificador

em classe C do qual a corrente de placa é, desta forma, va-

riada de acordo com o sinal modulante.

WJR 70

• A saída do amplificador modulante pode ser aplicado ao

amplificador de potência, PA, por meio de dois elementos

de acoplamento: um choque de áudio ou um transformador

de saída de áudio, transformador de modulação.

WJR 71

Circuito Equivalente do Modulador em Placa

WJR 72

• Quando o transformador de modulação é utilizado o sistema

é denominado de modulação em anodo B, isto é, modula-

ção em anodo no amplificador de potência de saída e ope-

ração em Classe B do modulador.

WJR 73

• O transformador permite o uso de um modulador em Classe

B proporcionando boa eficiência de áudio e facilitando a

obtenção de 100% de modulação.

WJR 74

• Esse sistema de modulação é empregado em uma vasta

maioria dos transmissores de radiodifusão em modulação

em amplitude.

WJR 75

Amplificador em Classe C a Triodo Modulado em Placa

WJR 76

Triodo empregando Transformador de Modulação

• Neutralização é empregada como o foi no modulador em

grade sendo necessária para evitar o efeito Miller nos trio-

dos em altas freqüências.

WJR 77

• Alimentação em derivação do amplificador em Classe C é

utilizada principalmente para simplificar a explanação.

• O enrolamento secundário do transformador de modulação

é derivado para a RF e evita que alguma parte desvie do

circuito tanque de saída pelo choque de RF.

WJR 78

• A mesma fonte de alimentação Ebb é empregada para am-

bos, PA e o modulador, implicando que a tensão de saída

de pico do modulador seja feita menor do que Ebb para

evitar distorções.

WJR 79

• Embora uma fonte de alimentação fixa Ecc seja utilizada,

auto polarização poderá ser empregada em forma de polari-

zação por escape, resultando em melhor operação.

WJR 80

• A forma de onda da tensão de placa aplicada ao amplifica-

dor em Classe C é de importância bem como a corrente de

placa;

• Ela é uma série de pulsos governados pela magnitude da

tensão modulante.

WJR 81

Formas de Onda da Modulação em Placa

WJR 82

• Esses pulsos são aplicados a um circuito tanque e a forma

de onda modulada é a resultante.

• A forma de onda entre placa e catodo é obtida pela super-

posição da tensão de RF combinada com a tensão de ali-

mentação.

WJR 83

• A tensão de RF aparece através do primário da bobina do

circuito tanque no qual a tensão de alimentação é desaco-

plado através do capacitor de acoplamento, Cc.

WJR 84

• A forma de onda da corrente de grade do amplificador mo-

dulado varia durante o ciclo da tensão de modulação, em-

bora a tensão de RF não o faça.

WJR 85

• Quando a tensão de alimentação de placa cai para o pico

negativo do sinal modulante a placa é apenas moderada-

mente positiva e a grade é forçada a ficar positiva; a cor-

rente de grade aumenta significativamente.

WJR 86

• No pico positivo do sinal modulante a aplicação é inversa e

a corrente diminui, sendo uma variação não senoidal.

WJR 87

• Se esta situação não é controlada dois efeitos resultarão:

X A condução pode tornar-se uma sobrecarga quando a

corrente de grade aumenta implicando em distorção.

X A grade da válvula amplificadora de potência certa-

mente derreterá por não suportar dissipar toda essa po-

tência.

WJR 88

• Dois tratamentos são disponíveis:

X É ter uma condução com regulação pobre de forma que

a corrente de grade seja incapaz de aumentar.

X É a utilização da polarização por escape de grade.

WJR 89

• Quando a corrente de grade tende a aumentar, a polariza-

ção de grade aumenta, tornando mais negativa e tendendo a

reduzir a corrente de grade, estabelecendo-se um ponto de

equilíbrio e proporcionando que tais aumentos sejam dentro

de um limite aceitável.

WJR 90

• No pico positivo do sinal modulante a corrente de grade

tenderá a cair sendo esta caída reduzida por uma redução

simultânea na polarização negativa de modo que a forma de

onda da corrente de grade vê-se semelhante a uma versão

muito achatada da corrente de grade com polarização fixa.

WJR 91

• Torna-se mais fácil obter um valor alto de corrente de placa

e assim a distorção no pico positivo do sinal modulante é

prevenido.

WJR 92

• Sob outro aspecto a tensão de grade com polarização por

escape é vista sendo muito similar a onda de entrada para

um amplificador modulado em grade.

• Conclui-se ter um amplificador grade-placa modulado, mais

eficiente e com menores distorções.

WJR 93

Amplificadores Transistorizados Modulados

• Modernos transmissores de AM em alta potência tendem

para o emprego de transistores a baixo nível de potência

tanto que excitar transistores de RF e AF são processos

comuns.

WJR 94

• Os estágios de saída e, geralmente os drivers, de tais trans-

missores utilizam válvulas.

WJR 95

• Não extingue a existência de transmissores totalmente tran-

sistorizados para aplicações em baixa potência, com poucas

centenas de watts de saída, obtidos com elementos em pa-

ralelos.

WJR 96

• Os métodos de modulação para amplificadores transistori-

zados são os mesmos empregando válvulas, tendo as mes-

mas propriedades e vantagens com seus correspondentes.

WJR 97

• Modulação em coletor tem vantagens sobre a modulação

em base de melhor linearidade, maior eficiência e maior

potência de saída, mas como esperado ela requer maior

potência da fonte de sinal modulante ou informação.

WJR 98

• A saturação de coletor impede 100% de modulação de ser

obtida com somente o coletor modulado, sendo que uma

forma composta de modulação é empregada.

WJR 99

Modulação em Coletor

WJR 100

• Este circuito apresenta uma alternativa onde o driver e o

amplificador de saída são modulados em coletor.

• Outra alternativa é empregar a modulação de coletor e base

em um mesmo amplificador.

WJR 101

• A modulação em dreno e em gate de amplificadores utili-

zando FET”s são igualmente possíveis sendo empregado em

alguns sistemas.

WJR 102

Geração de uma Onda Senoidal

WJR 103

Representação em quadratura de uma variável complexa