1. Objectivo e Princípio de Funcionamento

Vais dimensionar e simular um modem ASK liga-desliga (OOK) e um modem FSK, ambos a +5 V e ligados pelo mesmo canal, que divide o sinal por 2 e lhe pode juntar ruído.

Figura 41 da Revista CIRCUITO+
Figura 41 — Diagrama de blocos do KLV-D01: em cima o modem ASK, em baixo o modem FSK.
Figura 42 da Revista CIRCUITO+
Figura 42 — Esquema eléctrico dos emissores e do canal: (a) ASK com CD4066B e SN74LS04; (b) FSK com NE555 astável e BC547.
Figura 43 da Revista CIRCUITO+
Figura 43 — Esquema eléctrico dos receptores: (a) ASK com detector 1N5711 e comparador LM324; (b) FSK com filtros passa-banda MFB de 12 kHz e 8 kHz, detectores e comparador.

2. Dimensionamento

Modem ASK (CD4066B, detector 1N5711 e limiar)

VREF = 5 V × 10 kΩ / (10 kΩ + 10 kΩ) = 2,5 V
Vtx = Vp · (Ra + Rb) / (Ra + Rb + ron) = 2 V × 2000 Ω / (2000 Ω + 470 Ω) ≈ 1,62 V de pico
Vrx = Vtx · Rb / (Ra + Rb) = 1,62 V × 1 kΩ / 2 kΩ ≈ 0,81 V de pico
E = Vrx − VF = 0,81 V − 0,33 V ≈ 0,48 V acima de VREF
(D01.1–4)
τ = √(Tp Tb) = √(0,1 ms × 1 ms) ≈ 0,32 ms → Rd = 33 kΩ (com Cd = 10 nF)
VL = 2,5 V × 10 kΩ / (100 kΩ + 10 kΩ) ≈ 0,23 V acima de VREF
td = τ · ln(E / VL) = 0,33 ms × ln(0,48 V / 0,23 V) ≈ 0,24 ms
(D01.5–7)

Modem FSK (NE555 e dois filtros passa-banda MFB de Q = 3)

f₀ = 1,44 / ((RA + 2RB) Ct) = 1,44 / ((8,2 kΩ + 9,4 kΩ) × 10 nF) ≈ 8,18 kHz (D ≈ 73 %)
f₁ = 1,44 / (((RA ∥ RF) + 2RB) Ct) = 1,44 / ((2,35 kΩ + 9,4 kΩ) × 10 nF) ≈ 12,26 kHz (D ≈ 60 %)
(D01.8–9)
R1H = R3H = 8,2 kΩ ; R2H = 220 Ω → fcH ≈ 12,0 kHz
R1L = R3L = 12 kΩ ; R2L = 330 Ω → fcL ≈ 8,11 kHz
EH ≈ 0,43 V ; EL ≈ 0,27 V
BFSK ≈ |f₁ − f₀| + 2Rb = (12,26 − 8,18) kHz + 2 kHz ≈ 6,1 kHz
(D01.10–13)

3. Estudos de Simulação no Falstad

Estudo 1 e Estudo 2 — Modems ASK e FSK sem ruído

⚡ Simulador Falstad (abre no navegador):
Figura 44 da Revista CIRCUITO+
Figura 44 — Estudo 1, captura real do Falstad (Abrir direto no Simulador Falstad ↗): modem ASK (OOK) transmitindo 1011 0010.
Figura 45 da Revista CIRCUITO+
Figura 45 — Estudo 2, captura real do Falstad (Abrir direto no Simulador Falstad ↗): modem FSK a 8 e 12 kHz com envolventes EH e EL.

Estudo 3 — Os espectros ASK e FSK

⚡ Simulador Falstad (abre no navegador):
Figura 46 da Revista CIRCUITO+
Figura 46 — Estudo 3, capturas reais do Falstad: FFT linear do sinal emitido em (a) ASK (2 kHz de lobo principal) e (b) FSK (dois lobos a 7,8 e 11,8 kHz).

Estudo 4 — Ruído no canal: ASK contra FSK

⚡ Simulador Falstad (abre no navegador):
Figura 47 da Revista CIRCUITO+
Figura 47 — Estudo 4, capturas reais do Falstad com ruído Vn = 1 V: (a) o ASK erra 3 dos 8 bits (37 impulsos falsos); (b) o FSK recupera os 8 bits sem erros.
Tabela 27 — Previsto/Observado, Estudo 4 (Figura 47)
GrandezaPontoPrevistoObservadoDesvio
Ruído de pico no rx (V)⑤0,5≈ 0,6+20 %
Envolvente mínima nos «0» / limiar (V)⑥ Cdacima de 0 / 0,230,20 / —margem de 0,03 V
ASK: bits errados em 8⑧ U3erros prováveis3 (37 impulsos falsos)—
FSK: bits errados em 8⑧ U500—
FSK: atraso dos bits (ms)⑧ U5≈ 0,20,13–0,23—
Em resumo — KLV-D01
  • No ASK (OOK) de 10 kHz, o CD4066B liga e desliga a portadora; o sinal emitido tem 1,62 V de pico e o recebido 0,81 V.
  • Um detector com τ = √(TpTb) ≈ 0,33 ms e um limiar a meio da envolvente (0,23 V) recuperam os bits com 0,18 ms de atraso nas descidas.
  • O 555 com RF comutada por Q1 dá 8,09 e 11,92 kHz; dois filtros MFB de Q = 3 separam-nas.
  • O ASK ocupa 2 kHz, o FSK cerca de 5 a 6 kHz.
  • Com Vn = 1 V, o ASK erra 3 dos 8 bits e o FSK nenhum: comparar duas envolventes vence um limiar fixo.