Pembangkit Gelombang FM Carrier

Saya mencoba memahami cara kerja skema radio FM berikut.

Secara khusus, saya ingin tahu bagaimana gelombang pembawa dihasilkan. Saya mengerti konsep tangki LC dan saya pikir saya melihatnya di kanan atas, tetapi yang tidak saya mengerti adalah bagaimana osilasi / resonansi dimulai. Semua contoh yang saya lihat online menunjukkan penggunaan generator frekuensi untuk membuat tangki LC "pergi". Jelas tidak ada generator frekuensi yang terpasang pada sirkuit kecil (sederhana) ini.

Saya bertanya kepada seorang teman dan dia mengatakan kepada saya bahwa dia curiga bahwa transistor terlibat, itu masuk akal, tetapi saya berharap seseorang dapat menjelaskannya kepada saya secara lebih terperinci atau jika terlalu terlibat untuk menjawab di sini, tunjukkan saya di beberapa sumber (buku, situs web, video, dll.) untuk membuat saya bergerak ke arah yang benar.

Terima kasih!

Perbarui
Banyak terima kasih atas semua informasi hebatnya. Setelah mengetahui bahwa ini adalah Oscillator Colpitts, saya dapat menemukan sumber daya berikut yang memberikan lebih banyak detail. Saya memposting di sini untuk referensi saya di masa depan dan bagi mereka yang mungkin menemukan pertanyaan ini berguna:
Wikipedia
Pelajari Tentang Elektronik
Video YouTube
Contoh berbasis papan
luncur Falstad Circuit Simulator
Pelajari tentang elektronik

Q2 dan sirkuit di sekitarnya membentuk osilator Colpitts . Ini memanfaatkan fakta bahwa transistor dalam konfigurasi basis umum dapat memperoleh tegangan dari emitor ke kolektor. Pertimbangkan rangkaian sederhana ini:

Ketika IN bias sehingga OUT berada di dekat tengah kisarannya, maka perubahan tegangan kecil pada IN menyebabkan perubahan tegangan besar pada OUT. Keuntungan sebagian proporsional dengan R1. Semakin tinggi R1, semakin besar perubahan tegangan yang dihasilkan dari perubahan arus kecil. Perhatikan juga bahwa polaritasnya dipertahankan. Ketika IN turun sedikit, OUT turun banyak.

Osilator Colpitts mengeksploitasi gain yang lebih besar daripada satu ini dari penguat basis umum. Alih-alih beban menjadi R1, sirkuit tangki resonansi paralel digunakan. Tangki resonansi paralel memiliki impedansi rendah kecuali pada titik resonansi, di mana ia memiliki impedansi tak terbatas dalam teori. Karena penguatan amplifier tergantung pada impedansi yang diikatkan ke kolektor, ia akan memiliki banyak penguatan pada frekuensi resonansi, tetapi penguatan itu akan dengan cepat jatuh di bawah 1 di luar pita sempit di sekitar frekuensi itu.

Sejauh ini, itu menjelaskan Q2, C4, dan L1. C5 mengumpankan sedikit tegangan output dari amplifier basis umum dari OUT ke IN. Karena gain pada titik resonansi lebih besar dari satu, ini menyebabkan sistem berosilasi. Beberapa perubahan OUT muncul di IN, yang kemudian diperkuat untuk membuat perubahan OUT yang lebih besar, yang diumpankan kembali ke IN, dll.

Sekarang saya dapat mendengar Anda berpikir, tetapi basis Q2 tidak terikat pada tegangan tetap seperti pada contoh di atas . Apa yang saya perlihatkan di atas berfungsi di DC, dan saya menggunakan DC untuk menjelaskannya karena itu lebih mudah dimengerti. Di sirkuit Anda, Anda harus memikirkan apa yang terjadi pada AC, terutama pada frekuensi berosilasi. Pada frekuensi itu, C3 pendek. Karena terikat pada tegangan tetap, dasar Q2 pada dasarnya ditahan pada tegangan tetap dari sudut pandang frekuensi berosilasi . Perhatikan bahwa pada 100 MHz (di tengah pita FM komersial), impedansi C2 hanya 160 mΩ, yang merupakan impedansi yang menjadi dasar pangkalan Q2.

R6 dan R7 untuk jaringan bias DC mentah untuk menjaga Q2 cukup dekat ke tengah rentang operasi itu untuk semua di atas berlaku. Ini tidak terlalu pintar atau kuat, tetapi mungkin akan bekerja dengan pilihan Q2 yang tepat. Perhatikan bahwa impedansi R6 dan R7 adalah urutan besarnya lebih tinggi dari impedansi C3 pada frekuensi berosilasi. Mereka tidak masalah dengan osilasi sama sekali.

Sisa rangkaian hanyalah penguat biasa dan tidak terlalu pintar atau kuat untuk sinyal mikrofon. R1 bias mikrofon (mungkin) electret. C1 memasangkan sinyal mikrofon ke amplifier Q1 sambil memblokir DC. Itu memungkinkan titik bias DC mikrofon dan Q1 menjadi independen dan tidak saling mengganggu. Karena bahkan audio HiFi hanya turun hingga 20 Hz, kita dapat melakukan apa yang kita inginkan dengan titik DC. R2, R3, dan R5 membentuk jaringan bias mentah, bekerja melawan beban R4. Hasilnya adalah sinyal mikrofon diperkuat, dengan hasil muncul pada kolektor Q1.

C2 kemudian memasangkan sinyal audio ini ke dalam osilator. Karena frekuensi audio jauh lebih rendah daripada frekuensi berosilasi, sinyal audio yang melewati C2 secara efektif mengganggu titik bias Q2 sedikit. Ini mengubah impedansi mengemudi yang terlihat oleh tangki sedikit, yang sedikit mengubah frekuensi resonansi osilator berjalan.

Dalam skema itu Q1 adalah penguat audio kelas A dengan keuntungan sekitar 50-100. Ini digunakan untuk menggerakkan tahap osilator - Saya tidak pernah pandai mengenali tipe osilator [ternyata Q2 adalah osilator Colpitts] dengan C4 / L1 @ ~ 110 MHz. Jika ingatan saya benar, C5 meningkatkan efek miller untuk membawa Q2 dalam keadaan tidak stabil dan berosilasi sendiri.

EDIT : Lihat tanggapan Kevin White tentang bagaimana modulasi bekerja di sirkuit ini.

Q2 dikonfigurasi sebagai apa yang dikenal sebagai osilator Colpitts. C5 mengumpankan sinyal dari kolektor ke emitor. Salah satu komponen penting dalam osilator Colpitt adalah kapasitor kedua yang tidak ada sebagai komponen fisik dan merupakan emitor ke basis kapasitansi Q2.

Seperti yang Anda sebutkan tangki LC membentuk sirkuit resonansi pada frekuensi transmisi.

Untuk membuat osilator membutuhkan lebih dari sekedar rangkaian resonansi, ia membutuhkan penguat untuk mengganti rugi karena hambatan induktor dan fakta bahwa sebagian daya terpancar.

Transistor Q2 membentuk penguat dengan mengambil beberapa sinyal melalui C5 ke emitor versi yang diperkuat dari sinyal kemudian muncul di kolektor kembali ke tangki LC. Sinyal ini kemudian diumpankan kembali ke emitor untuk diamplifikasi lebih lanjut dan seterusnya.

Ini disebut umpan balik positif dan sinyal akan terus meningkat hingga dibatasi oleh sesuatu seperti mencapai amplitudo power rail atau non-linearitas pada Q2 yang membatasi amplitudo. Ini hanya membutuhkan sinyal yang sangat kecil untuk memulai sesuatu dan osilasi akan cepat menumpuk.

Bagaimana memulai? Seperti dikatakan Martin, ini bisa dimulai dari gangguan yang disebabkan ketika listrik dinyalakan tetapi itu tidak perlu. Setiap rangkaian elektronik praktis menghasilkan apa yang disebut sebagai noise (desisan di latar belakang audio misalnya). Sekalipun ini hanya sepersejuta volt, ia akan terbentuk seperti yang saya jelaskan di paragraf sebelumnya.

Apa yang dilakukan Q1?

Q1 memperkuat sinyal dari mikrofon ke level 10's atau 100's dari millivolt yang diumpankan ke osilator Q2. Meskipun saya menyatakan frekuensi osilasi ditentukan oleh tangki LC itu juga dipengaruhi oleh karakteristik transistor Q2. Karena tegangan input dari Q1 diumpankan ke Q2 itu mengubah karakteristiknya sedikit dan akan memvariasikan frekuensi osilasi yang menyebabkan FM.

Ini juga akan memvariasikan amplitudo osilasi juga menyebabkan modulasi amplitudo (AM) tetapi penerima FM akan mengabaikannya.

Mengenai mulai dari rangkaian osilator, saya menduga C3 menjadi bagian penting. Pada saat pertama saat daya diterapkan, C3 pada dasarnya adalah hubungan pendek dan menyala Q2. Ini memberikan daya untuk osilasi awal. C5 kemudian memberikan umpan balik positif untuk mempertahankan osilasi.