Transmisor de FM Stereo

circuito-transmisor-fm

El circuito presentado es un transmisor de FM stereo miniatura basado en un solo integrado, el BA1404. El mismo puede ser ajustado para transmitir en todo el rango comercial 88-108 MHz.

Un Poco de Teoría

La modulación en frecuencia (FM) es el proceso de combinar una señal de AF (modulante) con otra de RF (portadora) en el rango de frecuencias entre 88MHz y 108MHz, tal que la amplitud de la AF varíe la frecuencia de la RF.

teoria-fm

Desarrollo

El circuito fue montado y diseñado en base al transmisor estéreo BA1404 de la empresa Rohm. El CI contiene un modulador estéreo, un modulador de FM, y un amplificador de RF.
El modulador estéreo crea una señal compuesta estéreo (consiste de una principal (L+R), una sub (L-R), y señales pilotos) a partir de un oscilador externo de 38 Khz que controla la frecuencia.
El modulador de FM hace oscilar una portadora en la banda ya mencionada y modula la señal compuesta.

El amplificador de RF aporta la energía necesaria para transmitir la señal modulada en frecuencia. También funciona como un buffer para el modulador de FM. La siguiente figura muestra el diagrama interno y disposición de pines del integrado:

disposicion-ba1404

Cada señal de audio (R y L) es amplificada independientemente alrededor de 37 db. El cristal de 38KHz, que se conecta entre los pines 5 y 6, crea una subportadora de 38Khz y una señal piloto de 19Khz.
Las señales de audio y la portadora de 38Khz son balanceadas y moduladas en el multiplexor.
El potenciómetro entre los pines 16 y 17 sirve para atenuar la subportadora en el multiplexor, su uso es opcional. El oscilador de alta frecuencia es un oscilador tipo Collpits

Circuito Transmisor de FM Implementado

esquematico

Los capacitores deben ser de mica plate, como antena se puede utilizar un trozo de 10 cm del alambre utilizado para realizar la bobina o cable unifilar comercial. El cristal de 38 kHz es muy difícil de conseguir y se puede reemplazarlo por uno de 32 kHz.

PCB Tentativo

pcb

El pcb se encuentra realizado en Ultiboard V10

Mediciones Realizadas

Variando el valor del capacitor del circuito tanque (portadora) y sin señal modulante se obtuvieron las siguientes frecuencias a la salida:

* Frecuencia mínima de oscilación: 64 MHz
* Frecuencia máxima de oscilación: 110 MHz
* Rango de oscilación: 110 – 64 MHz = 46 MHz
* Frecuencia de Amplitud Máxima: 95 MHz

La foto siguiente muestra la transformada rápida de Fourier obtenida del osciloscopio. Se puede observar la portadora y sus bandas laterales donde la frecuencia de la modulante es 1MHz.

espectro-fm

En el siguiente gráfico se muestra el análisis espectral de la variación de frecuencia obtenida con el modulador:

graf-1

Dejando ahora la frecuencia de portadora fija en la frecuencia de amplitud máxima aproximadamente y variando la tensión de alimentación, se obtuvo el siguiente gráfico:

graf-2

A partir de aproximadamente 0,85 v el oscilador comienza a trabajar, siendo la máxima tensión soportada por el integrado de 3,5 v. La frecuencia va disminuyendo a medida que se aumenta la tensión.

La amplitud de salida varia en función de la tensión de alimentación, siguiendo la siguiente curva.

graf-3

La máxima potencia de salida para 95 MHz fue de 91.12 nW. Si bien la potencia puede parecer un valor extremadamente bajo, nos permite un radio de transmisión de 50 mts.

Etiquetas
ba1404, construir, diseñar, FM, integrado, modulacion, modulador, transmisor
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42 Comentarios
Nov 3, 2009
5:42 pm
#1 lucas :

Hola amigos… quiro hacer el circuito.. pero no tengo los materiales ni el conocimiento para trabajar con el PCB… podria utilizar una de esas plaquitas agujereadas y soldar los circuitos con un cablesito finito aislado? espero su respuesta :D

Nov 4, 2009
12:20 pm
#2 Cesar :

Hola Lucas.

El circuito debería ser realizado en un placa de fibra de vidrio, ya que estamos trabajando con frecuencias muy altas.
Podes hacerlo en una placa multiproposito (osea la agujereada) pero vas a tener muchos problemas de ruido ¿va a funcionar? mmm depende de la prolijidad con que armes la placa probablemente si.

Te recomiendo que a las pistas las hagas uniendo los cuadraditos de cobre de la placa con estaño, si te fijas en el pcb tentativo que deje vas a ver que no se necesitan puentes.

Supongo que no tenes acceso a un osciloscopio ¿como se si funciona? te buscas una radio fm y buscas alguna sintonía en donde no tengas una radio comercial transmitiendo, luego con un destornillador de plástico vas ajustando el capacitor variable de 50pF hasta que escuches el tono,sonido,etc que estes enviando al transmisor por la radio :)

Saludos!

Nov 6, 2009
12:31 pm
#3 Lucas :

Hola Cesar… es decir q me recomiendas usar el sistema manhattan… lo ví x hay pero nunca lo probé… sería la oportunidad :D je. entonces voy a hacer como me dijiste… con respecto a lo del osciloscopio acertaste en tu conclusión… no tengo uno :( así q probaré con el rceptor fm de mi celular (tiene sintonía digital)

Jan 5, 2010
3:08 pm
#4 andres calderon :

espero que esten muy bien,es que necesito un circuito para controlar la velocidad de unos motorcitos de carros de juguete muchas gracias

Aug 8, 2010
5:21 pm
#5 Cesar :

Para controlar la veloc podes armar el siguiente circuito http://ayudaelectronica.com/pwm-ne555-control-motor/

Sep 17, 2010
11:59 am
#6 pancho :

Que diametro debe tener el nucleo de la bobina?

Sep 17, 2010
12:42 pm
#7 Cesar :

Aproximadamente entre 5 y 7mm. Yo la arme enrollando sobre una lapicera bic :P

Sep 26, 2010
1:12 pm
#8 Diego :

Hola a todos! les cuento que hice este transmisor, no precisamente este circuito, pero andar anda, les cuento un poco de mi experiencia con el transmisor, le conecte un reproductor de mp3 a pila y el ruido de fondo es casi nulo y al transmisor lo alimente con una pila de una mother de computadora de 3.6v. Bueno quería saber si es posible hacer que transmita arriba de los 108 Mhz y que es la modificación que debo realizar.

Sep 26, 2010
1:47 pm
#9 Cesar :

Hola Diego, me alegro que lo hayas podido hacer andar :D . Respecto a tu pregunta, no se puede con este circuito llevarlo a valores muy alejados de la banda de FM, ya que la portadora se genera en el chip y esta tiene un rango de frecuencia fijo

Sep 26, 2010
5:09 pm
#10 Diego :

Cesar muchas gracias por tu inmediatez, entonces voy a seguir investigando, o intentare con otro circuito. Un saludo grande.

Oct 23, 2010
11:22 am
#11 Black_Tiger :

Hola. Un par de dudas: la potencia medida son nW (nano!)?
En la curva de tensión de salida vs. alimentación, a la tensión de salida no le falta un “.”?
Saludos.

Oct 23, 2010
11:57 am
#12 Cesar :

Hola Black.

Efectivamente la potencia medida es en nano, eso lo obtuve con un wattimetro y una carga fantasma dada (sin adaptacion de impedancias correcta).

En la curva de Vsalida, la unidad es [mV] no [V], es un error que se me paso.

Oct 23, 2010
12:13 pm
#13 Black_Tiger :

Gracias por la rápida respuesta.
Me llama mucho la atención porque en la hoja de datos habla de un mínimo de 300 mV rms de salida con una alimentación de 1.25 volts. Puede haber algún error en la medición?
Nuevamente, gracias por la pronta respuesta.

Oct 23, 2010
1:03 pm
#14 Cesar :

Puede haber algunos errores en la medicion y en la confeccion del routeado del PCB, pero no creo que sean significativos.

Varios grupos armamos un transmisor basándonos en el BA1404 (cada uno con su propio diseño) y los valores de potencia medida rondaron siempre los mismos valores, nunca pudimos obtener los niveles especificados en la datasheet

Oct 23, 2010
1:34 pm
#15 Black_Tiger :

Muchísimas gracias por los datos aportados, pero hay algo que me queda “picando”. Perdón por ser insistente, pero, de acuerdo a la curva con 3 volts de alimentación obtuvieron cerca de 27 mV de salida. Suponiendo una impedancia de 50 ohms, me dan unos -18.36 dBm o 14.59 uW.
Sin embargo, vos comentás que son solo 91.12 nW, una potencia considerablemente menor, quizás saqué mal alguna cuenta…..

Oct 23, 2010
10:29 pm
#16 Cesar :

Si en papel da, pero como te dije la medición la realizamos mediante una carga fantasma dada (que tampoco estaba en muy buenas condiciones). Debería dar más alto el valor haciendo una adaptación correcta.

Ni idea cuanto de potencia reflejada teniamos, la medimos pero no la anote.

Oct 23, 2010
10:37 pm
#17 Black_Tiger :

Gracias de nuevo por los datos!

Oct 29, 2010
11:51 am
#18 Lucas B :

Hola amigos… les paso a comentar, la otra vez probe con un trasmisor fm q no llevaba este chipset… lo unico q logre fue gastar $24 argentinos putear un rato y estampar el circuito contra la pared xq realmente no me funciono ni con el celular y el circuito pegados!!!! ahora bien, cual es el costo de montar este aproximadamente? seguro q funciona? alguien lo hizo? cuanto alcance tuvo :D

gracias y disculpen l exceso de preguntas :)

Oct 30, 2010
11:12 am
#19 Cesar :

Hola Lucas, este funciona posta :P. El costo creo que rondaba el valor que mencionaste, el alcance que obtuve cuando realice el mio fue de 50 mts, con muchos obstáculos físicos y electromagnéticos, deje el transmisor (a 1mt del piso) en un lab de electronica (lleno de fuentes y proyectos por todos lado, inclusive de radios) sali del edificio con el celu en mano, y hasta aprox los 50mts pude captar. En campo libre o colocando el transmisor a mayor altura deberías obtener una mayor distancia.

Las transmisiones de FM se realizan (de acuerdo a su frec) por onda directa, por lo que la altura del transmisor y receptor es critica, es mas beneficioso colocar los Rx y Tx a mayor altura antes que aumentar la potencia del Tx o la sensibilidad del Rx.

Saludos, después contanos si lo armas.

Nov 5, 2010
6:20 pm
#20 Martín :

Hola Cesar, necesito una ayuda, yo armé este transmisor fm de 4w http://www.electronics-lab.com/projects/rf/001/index.html y logré hacerlo funcionar pero tiene un alcance muy pobre de 10 metros conectado a un dipolo, he ajustado los trimmers de aire a medio recorrido y el alcance es el mismo, mi duda son las bobinas ya que L1-L3 figuran de diametro 5,5mm las cuales construí y me quedaron mas chicas que la foto ilustrativa, estarán bien los valores o se calculan de otra forma?

Nov 5, 2010
9:26 pm
#21 Cesar :

Como conectaste la salida del Tx al dipolo? tenes una buena adaptacion?

Si podes acceder a un osciloscopio, fijate en las bases del TR2 y TR3 como llega y como sale la señal (amplitud) anda variando los capa de a uno

Nov 6, 2010
12:03 am
#22 Martin :

Soy medio novato en esto pero la salida del transmisor va a un coaxil de 50 ohms soldado a una bnc y de ahi al coaxil de la antena, cuanto cuesta el osciloscopio?, ya que todo lo hice a mano. El sonido sale bien pero se mezcla un poco con otra radio, espero que las bobinas esten bien. Gracias por la rapida respuesta.

Nov 11, 2010
7:01 pm
#23 Robert :

Che en caso que no encuentre el BA1404 cual puede remplazarlo ?

Nov 11, 2010
10:22 pm
#24 Cesar :

@ Martin: Un osciloscopio cuesta bastante, repasa las conexiones coaxial-bnc fijate bien las soldaduras y la malla. Si el sonido se te esta mezclando con otras radios es la portadora la que mal colocada, la podes varias con C15.

@ Robert: Me parece que podes reemplazarlo con el BH1415 o el NJM2035. Ojo! que no me puse a leer las datasheets de estos 2 chips, por lo que no creo que funcione si sacas el BA y colocas alguno otro chip sin modificar el cto, solo busque integrados para modulacion FM con osc/rf interno.

Nov 14, 2010
11:06 pm
#25 Sebastian :

que tipo de micrófonos debería utilizar en las señales de entrada L y R, o cual me recomiendas?

Nov 15, 2010
7:37 am
#26 Cesar :

Cualquier micrófono stereo puede funcionar, yo conecte la salida de un reproductor de mp3

Nov 25, 2010
2:43 pm
#27 Diego :

Hola,
Arme este circuito en una placa de fibra de vidrio, pero no he logrado hacerla funcionar. Le estoy conectando una fuente continua de 2V, y a la salida puse un cable de 10cm mas o menos. Estoy recibiendo con un celular nokia, y el C15 es un trimmer verde (oscila entre 20 y 50pF).
La bobina son 3 vueltas enrolladas en un lapiz bic, con nucleo de aire.
La verdad, no he podido escuchar absolutamente nada, es como si no estuviera transmitiendo. LAs conexiones estan bien hechas, alguna sugerencia?

que es eso de adaptancion de impedancias y cable coaxial que estaban discutiendo?
de antemano, muchas gracias

Nov 25, 2010
4:34 pm
#28 Cesar :

y con que estas transmitiendo?

Nov 25, 2010
4:41 pm
#29 Diego :

Hola Cesar,

con un iPod nano. Con un jack le saque los canales izquierdo y derecho y conecte las tierras estan conectadas (fuente DC + audio)
Hay alguna forma de comprobar que el chip este funcionando? Tengo un osciloscopio pero solo capta hasat 60MHz (creo que el tipico, y la pantalla se parece mucho a la foto que expones arriba).
Cuando lo conecto veo un leve peak alrededor de los 100MHz pero no desaparece cuando dejo de alimentar el circuito con los 2V, solo desaparece si desconecto la sonda del circuito. Gracias por tu pronta respuesta

Nov 25, 2010
5:14 pm
#30 Diego :

otro dato, mis condensadores son cerámicos (por supuesto que los electrolíticos son electrolíticos, el resto son cerámicos)

Nov 25, 2010
10:35 pm
#31 Cesar :

pueden ser los capa, yo le puse de tantalio, busca en las opciones matematicas del osciloscopio que tal vez tenga algo llamado FFT, con esa vista vas a poder ver la señal como la muestro en las imagenes.

Que cristal le pusiste? Al capa lo varias con una destornillador de metal o de plastico? La antena podria ser, pero me fije el mio y tiene una de 11 cm asi que no creo. Repasaste las soldaduras?

PD: seguro q no quemaste el chip :P

Nov 26, 2010
3:47 pm
#32 Diego :

Hola, finalmente logramos que funcionara moviendo un poco los cables y reforzando la soldadura… con ayuda de un osciloscopio detectamos claramente la frecuencia de la portadora.
Funciono bastante bien, sobretodo cuando el voltaje de alimentacion era mas o menos bajo (0.75 a 1.5V). Para voltajes más altos (3V) la frecuencia portadora se hacía muy inestable, “bailaba” en torno a una frecuencia central.
Le saqué un alcance de unos 15metros.
Todo bien entonces, muchas gracias por tu tiempo.
Ánimo para los que intenten hacerlo, no es muy difícil hacerlo (es el primer proyecto en placa que hacemos).

Nov 26, 2010
8:25 pm
#33 pancho :

tengo el circuito y funciona. Quiero cambiarle la bobina de nucleo de aire por una de ferrite para hacerlo mas estable. Tienes alguna sugerencia?

Saludos

Nov 27, 2010
7:42 am
#34 Cesar :

@Diego vamoss!! a seguir armando placas :D

@pancho mmmm no se, de ferrite no conozco casi nada comercialmente, proba un SDK200

Nov 30, 2010
6:11 pm
#35 Facundo :

los capacitores pueden ceramicos?
prove con otro circuito muy parecido a este pero que usa un BA1401, yo lo cambie por un BA1404, hará alguna diferencia el cambio que le hise porque no logro andarlo

Dec 1, 2010
11:22 am
#36 Martin :

Hola Cesar, te molesto nuevamente por el transmisor de 4w que armé http://www.electronics-lab.com/projects/rf/001/index.html el problema es que el amplif tr3 2n3553 calienta demasiado con 10volt y segun las especificaciones tira 2,5w si le pongo un reemplazo tiraria 4w, tambien calentaría? pregunto para no gastar mucha plata. gracias de antemano.

Dec 1, 2010
6:52 pm
#37 Cesar :

@Facundo podria ser, fijate en la datasheet o compara los distintos ctos, el q esta posteado aca es para el BA1404.

@Martin: el calentamiento se da por la pot de salida del transistor, si cambias por otro mas grande, se va a seguir calentando (aunque este podria aguantar mas calor), tenes que colocarle un disipador. Tampoco te preocupes demasiaaado, fijate en la datasheet del 2n3553 cuanto es la temp que aguanta, medi la de funcionamiento (termometro, termocupla) y compara. Si esta por debajo, lo mismo colocale un disipador

Dec 1, 2010
9:32 pm
#38 Martin :

Si, tenia puesto un disipador estrella pero la temp que tomaba el 2n3553 era altisima y el miedo mio era que directamente explote. La salida tiene un cable de 50 ohm a la ficha bnc, la antena es un dipolo abierto, sera la antena adecuada? cuando la sintonizo en un mp3 llega con facilidad a los 18 metros (no probe mas lejos) perdiendose un poquito, esto quiere decir que la antena esta trabajando? o puede que no la tome correctamente y por eso caliente?

Dec 3, 2010
9:27 am
#39 Lucas B :

Hola nuevamente cesar… esta vez te escribo para contarte que me voy a aventurar a hacer el circuito.. nada mas quisiera pedirte un favoraso enorme, si no contas con el tiempo no hay problema.. pero estaria bueno que pongas una imagen mas con la ubicación de los componentes… donde debe ir cada cosa en el pcb para los supermeganovatos como yo :D

saludos y Gracias de antemano.

Dec 5, 2010
2:28 pm
#40 Cesar :

Hola Lucas, volve a bajar el archivo que esta en el articulo. Lo actualice y le agregue un pdf indicando que componente del pcb es en el esquematico. Ademas siguen estando los diseños del esquematico y pcb realizados en Multisim y Ultiboard, por si quieren realizar cambios.

May 17, 2011
3:13 pm
#41 kelvin-mastermind :

hola bueno me preguntaba si en lugar de un condensador variable podria usar un potenciometro conectado en serie a un condensador bueh me estoy iniciando en la electronica y con lo que se de condensadores y sesistencias pienso que eso se podria hacer.. a y por cierto cuantas vueltas se le debe de dar a la bobina?

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