MODULADOR CLASE "D" CON IR2110 ALTA LINEALIDAD

Esta publicación quedó un tanto olvidada desde hace unos años pero decidí terminarla y publicarla de una vez! Este circuito fue armado a mediados de 2015, motivado por la calidad espectral de la emisiones de Broadcasting comerciales profesionales visualizada en cualquier SDR. Este esquema DEBE UTILIZARSE CON LIMITADOR DE PICOS Y MEJOR AÚN CON COMPRESOR Y LIMITADOR (Ver páginas web de LU1AGP, LU8JB que tienen excelentes circuitos y altamente experimentados)
Las siguientes imágenes corresponden a dos emisiones propias tomadas de algunos de los WEBSDR nacionales.

El esquema es básicamente el de un amplificador de audio clase D. Se diferencia principalmente por el hecho que tiene el agregado de una R de 3,3 Ohms / 15W y un diodo entre Source y Drain de ambos mosfets. La idea era proteger y limitar en cierta forma la corriente de cortocircuito (Cross-Conduction) si ambos Mosfets conducían a la vez durante una pequeña fracción de tiempo cuando se alterna de un Mosfet a otro. Recordar que el IR2110 no tiene un sistema de Anti-Cross-Conduction como lo tienen los IC PWM utilizados en fuentes conmutadas.
Una mejora respecto a eficiencia de conmutación (disminución de la corriente de conducción cruzada) es el arreglo que se ve debajo en el mismo esquema, que reemplaza las RG de 10 Ohms por una de 47 Ohms con el paralelo de 10 Ohms/1N4148. Una prueba que realicé con otro circuito que estuve experimentando fue utilizar solamente RG's de 47 Ohms entre las salidas HO y LO y las compuertas de los Mosfets (en lugar de usar 10 Ohms como se ve en el circuito). Me permitió sacar del circuito la resistencia de 3,3 con su diodo asociado, de modo que queden Source, Drain, Vs y filtro en el mismo nodo (como lo está en los amplificadores de audio Clase D ni más ni menos).

Los Totem-Pole de BC337 y BC327 entre el CD4049 y el IR2110 podrían prescindirse.

Volviendo al principio de funcionamiento, para lograr el objetivo de tener un ancho de banda bien definido (algo que no es meramente "estético", sino más bien para no interferir con algún canal adyacente mediante splatters incontrolados) es necesario que:

- Se utilice un modulador lo más lineal posible (A, AB, G, D etc..) Los dos o tres primeros es bien sabido que no son de lo más eficientes que digamos, especialmente el tipo A y AB. El G levemente mejor que los mencionados.

- Se trabaje lo más posible en evitar distorsionar la señal de audio (o estrangular la portadora), utilizando un compresor. Para el caso de un limitador, se debe utilizar otra etapa extra de procesamiento para reconstituir la señal fuertemente recortada. Más adelante publicaré un artículo del tema.

Este diseño presentado aquí (que no es un invento ni mucho menos), viene a solucionar los dos temas principales: LINEALIDAD y EFICIENCIA.

Por último, este tipo de diseño permite ajustar el ancho de banda de emisión exclusivamente con la ecualización de audio previa al mismísimo modulador. El filtro PWM de mi transmisor está calculado en 23 kHz. Es decir que "ni cerca" es el filtro PWM el responsable de filtrar el audio pasante hacia la etapa de RF, o dicho de otra forma, la frecuencia de corte del filtro PWM no es la encargada de limitar el ancho de banda de la emisión que se modula al aire. Podría serlo?? Podría limitarse el ancho de banda irradiado con este filtro???.....SÍ, sin dudas! Sin embargo, los valores de los inductores y capacitores obtenidos del diseño para una frecuencia de corte tan baja son muy elevados, con lo cual no se justifica dicha construcción y mucho menos con potencias considerables.
En breve prepararé un simple tutorial para el cálculo del filtro PWM, frecuencia de operación recomendada etc....
Andrés
LU5HAH