Необычный АМ детектор. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Начинающему радиолюбителю

 Комментарии к статье

В [1] было опубликовано описание двух миниатюрных радиоприемников. Приемники имели одинаковую радиочастотную (РЧ) часть и отличались только усилителями 3Ч. Опытные радиолюбители наверняка заметили отсутствие в конструкции обычного диодного детектора, и некоторые из тех, кто решил ее повторить, "исправили ошибку" и получили нормально работающий приемник. Менее опытные просто повторили конструкцию и также получили хорошо работающие приемники.

Детекторы без диодов хорошо известны еще со времен ламповой техники - это сеточные и анодные детекторы. В сеточном детекторе диод все же неявно присутствует - им служит промежуток сетка-катод радиолампы. Выпрямленное им напряжение звуковой частоты оказывается приложенным к той же сетке лампы и усиливается ею, поэтому коэффициент передачи сеточного детектора выше, чем диодного. В анодном детекторе рабочая точка лампы устанавливалась вблизи нижнего сгиба анодно-сеточной характеристики, в области с большой нелинейностью. Усиление лампы в этой точке меньше, поэтому, а также из-за других недостатков, анодные детекторы применялись редко.

Эти технические решения впоследствии частично перешли и в транзисторную технику - появились детекторы, выполненные на транзисторах. Чтобы разобраться в их работе, обратимся к основам теории детектирования. Как и все основы, они достаточно просты. Начальные сведения об амплитудной модуляции (AM) можно прочесть в [2].

Упрощенная схема диодного детектора показана на рис. 1,а. AM сигнал от источника G1 подведен к диоду VD1. При больших амплитудах сигнала детектор действует как выпрямитель. Продетектированный сигнал ЗЧ выделяется на нагрузке R1. Конденсатор С1 служит для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения. Вольт-амперную характеристику (ВАХ) диода при больших сигналах обычно аппроксимируют ломаной линией, показанной на рис. 1,б. Внизу графика показана осциллограмма напряжения AM сигнала, подведенного к диоду, а справа - осциллограмма тока через диод. Видно, что диод пропускает только положительные полуволны сигнала, и их среднее значение соответствует колебаниям звуковой частоты (3Ч). При достаточно больших значениях R1C1 напряжение на нагрузке соответствует огибающей импульсов тока.

Пиковые детекторы весьма эффективны, обеспечивая на выходе напряжение, почти равное амплитуде входного РЧ напряжения. То же происходит и в выпрямителях - радиолюбители это знают. Поэтому в ламповых радиоприемниках в основном применялись именно пиковые AM детекторы, а впоследствии они "перешли" и в транзисторную технику. Из-за прямой пропорциональности выходного напряжения амплитуде входного их нередко называли "линейными" детекторами. В итоге про квадратичные детекторы давно и благополучно забыли, оставив их для простейших детекторных приемников.

Вместе с тем пиковые детекторы имеют и серьезный недостаток, хорошо работая лишь при больших амплитудах РЧ сигнала. Для полупроводниковых диодов характерно наличие некоторого "порогового" напряжения, ниже которого через диод течет очень малый ток, следовательно, сам диод остается практически закрытым. Его значение определяется свойствами полупроводникового материала и составляет около 0,15 В для германия, около 0,5 В для кремния и несколько меньше для диодов Шотки (переход металл-полупроводник). Вполне понятно, что если входное напряжение детектора будет меньше порогового, диод останется закрытым и приемник с таким детектором окажется неспособным принимать слабые радиосигналы. По этой причине в детекторах стараются использовать только германиевые диоды. В некоторых конструкциях проблему решают путем подачи на диод начального напряжения смещения, но в этом случае усложняется схема и возникают свои проблемы, поэтому такое решение применяется редко.

Ситуация меняется, если ВАХ уже нельзя представить ломаной линией (рис. 1,в). Это - гладкая кривая зависимости тока через диод i от напряжения на диоде u. Как и любую математическую функцию, ее можно разложить в ряд и ограничиться только двумя членами, поскольку вклад высших членов ряда при небольших напряжениях на диоде пренебрежимо мал. Для детектирования существенна кривизна характеристики (второй член разложения в ряд). Именно благодаря ей и происходит детектирование. Это хорошо видно на осциллограммах рис. 1,в.

Математический анализ показывает, что продетектированный сигнал пропорционален кривизне характеристики и квадрату амплитуды входного сигнала. Отсюда и произошло название "квадратичный детектор". При достаточно малых амплитудах сигнала любой детектор становится квадратичным и его полезный продукт - постоянный без модуляции или изменяющийся со звуковыми частотами ток в нагрузке быстро убывает пропорционально квадрату амплитуды сигнала. Квадратичный детектор вносит некоторые искажения. Можно сосчитать, что коэффициент нелинейных искажений равен т/4. Он значителен лишь на пиках модуляции, достигая 25% при m = 1, а при среднем коэффициенте модуляции m = 0,3 составляет около 2,3 %. Искажения состоят в обогащении звуковых колебаний второй гармоникой и на слух мало заметны.

Исторически квадратичный детектор явился основой самых первых детекторных радиоприемников. Современным радиолюбителям наверняка приходилось читать про энтузиастов, часами искавших иголкой на самодельном кристалле "чувствительную точку". Впоследствии начался промышленный выпуск полупроводниковых диодов, что позволило создавать стабильно работающие детекторы. Отметим, что полупроводниковые диоды начали выпускать задолго до появления транзисторов - биполярный транзистор был открыт в 1948 г. при проведении лабораторных исследований полупроводникового диода.

Анализируя квадратичный детектор, несложно заметить его главный недостаток - низкую эффективность преобразования, поскольку в нем амплитуда выходного сигнала намного меньше амплитуды входного.

Квадратичный детектор, схема которого приведена на рис. 2,а, способен надежно работать с сигналом в довольно значительном диапазоне уровней. Выше мы выяснили, что для детектора нужен элемент с большой кривизной ВАХ. А такой характеристикой обладает переход база-эмиттер транзистора, ведь по своей сути это обычный диод. Но транзистор не только детектирует сигнал, но и усиливает его. Таким образом, в соответствии с терминологией, принятой в радиотехнике, устройство можно назвать активным квадратичным детектором. При минимальном количестве деталей он сочетает достоинства квадратичного и линейного детекторов.

Несколько слов о выборе режима. Как известно, наибольшей нелинейностью обладает начальный участок входной характеристики транзистора, близкий к точке "порога", как показано на рис. 2, б, поэтому ток начального смещения перехода база-эмиттер транзистора должен быть значительно ниже, нежели в обычных усилительных каскадах. В то же время не стоит и увлекаться, устанавливая ток почти у самого "порога", поскольку в режиме микротоков стабильность работы и коэффициент усиления транзисторов снижаются.

Поскольку с момента публикации [1] прошло несколько лет, чтобы не утомлять читателей поиском описаний, приведем схему РЧ узла приемников (рис. 3). Как видно из рисунка, это самая обычная входная часть приемника прямого усиления с магнитной антенной WA1, катушка которой совместно с КПЕ С1 образуют единственный контур, настраиваемый на частоту принимаемого сигнала. Первый каскад на полевом транзисторе VT1 служит усилителем РЧ. Второй каскад, собранный на биполярном транзисторе VT2, и является детекторным. С его выхода снимается уже сигнал звуковой частоты, а радиочастотные токи замкнуты на общий провод конденсатором C3.

В заключение остается лишь дать ответ на вопрос, неявно вынесенный в название статьи - что же необычного в этом детекторе? По мнению автора, самое необычное то, что в течение весьма длительного времени детектор оставался незамеченным. Это довольно удивительно, поскольку все транзисторные усилительные каскады "по совместительству" являются такими детекторами, обладая некоторой нелинейностью. Обнаружить эффект детектирования можно и чисто случайно, например, прослушав радиопередачу мощной станции на усилитель воспроизведения магнитофона. Тем не менее сработал обычный психологический стереотип - не замечать того, чего быть не может.

Литература

1. Турчинский Д. Миниатюрный радиоприемник. - Радио, Ш99, №1, с. 30, 31.
2. Поляков В. Теория: понемногу обо всем. 4. Принципы радиопередачи и приема. - Радио, 1999, №8, с. 61, 62.

Автор: Д.Турчинский, г.Москва

Смотрите другие статьи раздела Начинающему радиолюбителю.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Микропластик в атмосфере - скрытый ускоритель глобального потепления 31.05.2026

Микропластик уже давно признан одним из самых масштабных загрязнителей планеты. Он проникает в океаны, почву, организмы животных и даже в тело человека. Однако до недавнего времени мало кто задумывался о его влиянии на климатические процессы. Новое исследование показало, что микро- и нанопластик в атмосфере способен поглощать тепло, тем самым внося дополнительный вклад в глобальное потепление. Ученые обнаружили, что воздействие пластиковых частиц на климат зависит от их цвета. Светлые частицы отражают солнечный свет и способствуют некоторому охлаждению, в то время как более темные - активно поглощают тепло и излучение. Со временем пластик в атмосфере темнеет под воздействием ультрафиолета, что усиливает его согревающий эффект. Этот процесс напоминает пожелтение пластиковых парковочных талонов, оставленных на солнце. Соавтор исследования, заслуженный профессор наук о Земле в Университете Дьюка Дрю Шинделл отметил, что влияние микропластика на изменение климата пока относительно не ...>>

Универсальный бытовой робот-гуманоид GigaAI SeeLight S1 31.05.2026

Развитие робототехники постепенно переносит сложные машины из промышленных цехов прямо в повседневную жизнь людей. Китайская компания GigaAI сделала важный шаг в этом направлении, представив SeeLight S1 - первую в стране модель универсального бытового робота-гуманоида. Эта разработка призвана взять на себя рутинные домашние дела и стать настоящим помощником в повседневной жизни. Уже в конце текущего месяца сотня роботов SeeLight S1 начнет проходить испытания в специализированном жилом комплексе, предназначенном для работников высокотехнологичных отраслей. По словам генерального директора GigaAI Чжу Чжэна, в первой половине 2027 года роботы будут переданы для бесплатного тестирования обычным семьям в Ухане - столице провинции Хубэй. Такой подход позволит собрать реальные данные о работе устройства в домашних условиях. В демонстрационном видео робот, передвигающийся на колесах, уверенно справляется с множеством бытовых задач. Он нарезает овощи, жарит яйца, загружает стиральную маши ...>>

Вкусовые пристрастия формируются еще в утробе 30.05.2026

Предпочтения человека к еде закладываются задолго до первого прикорма. Современная наука подтверждает, что ребенок начинает знакомиться с ароматами и вкусами пищи еще до рождения, через околоплодные воды. Новое международное исследование показало, что регулярное потребление определенных продуктов беременной женщиной может формировать долгосрочные пищевые предпочтения у ребенка, сохраняющиеся даже спустя годы после появления на свет. Ученые из университетов Великобритании, Франции и Нидерландов провели эксперимент с участием беременных женщин. Одной группе будущих мам давали капсулы с порошком капусты кейл, другой - с порошком моркови. Реакцию детей на эти запахи проверяли в три этапа: сначала в утробе матери с помощью 4D-УЗИ на поздних сроках беременности, затем в возрасте трех месяцев и, наконец, когда детям исполнилось три года. Результаты оказались весьма убедительными. Дети женщин, принимавших порошок кейла, положительно реагировали на запах этой капусты, но негативно - на ар ...>>

Случайная новость из Архива В картине Рембрандта обнаружен яд 07.08.2024 Химики из Государственного музея и Университета Амстердама провели исследование знаменитой картины Рембрандта "Ночной дозор" в рамках проекта Operation Night Watch, и обнаружили, что великий мастер использовал в своей работе необычные и весьма токсичные пигменты. Это открытие не только углубляет наше понимание творческого процесса Рембрандта, но и ставит вопросы о безопасности и сохранении произведений искусства. Одним из главных открытий исследователей стало выявление в палитре Рембрандта свинцово-оловянного желтого и красно-оранжевых пигментов, содержащих мышьяк и серу. Особенно интересен факт присутствия парареальгара - редкого красно-оранжевого пигмента с высоким содержанием мышьяка, который до сих пор обнаруживался в европейских картинах лишь в редких случаях. Использование таких токсичных материалов, как парареальгар, оказалось более распространенным в XVII веке, чем считалось ранее. Этот факт открывает новые перспективы для изучения палитры Рембрандта и его новаторских методов. Возможно, художник сознательно экспериментировал с новыми материалами в поисках уникальных цветовых решений. Однако не исключено, что он просто использовал доступные на тот момент пигменты, не подозревая об их токсичности. Выявление токсичных веществ на картинах Рембрандта также поднимает серьезные вопросы о безопасности работников искусства. Хотя эти пигменты не представляют угрозы для обычных посетителей музеев, они могут быть опасны для реставраторов и исследователей, которые напрямую контактируют с произведениями. Это открытие подчеркивает необходимость строгих мер предосторожности при работе с такими шедеврами. Это исследование напоминает нам, что великие произведения искусства, несмотря на их внешнюю красоту, могут скрывать опасные секреты. Картины мастеров прошлого, включая "Ночной дозор" Рембрандта, таят в себе не только историческую и культурную ценность, но и потенциальные угрозы, о которых стоит помнить. Открытие ядовитых пигментов на картинах Рембрандта вновь подчеркивает значимость научных исследований в области искусства. Только с их помощью мы можем глубже понять методы и материалы великих мастеров, а также обеспечить сохранение их наследия для будущих поколений. Внимание к таким деталям помогает не только защитить произведения, но и раскрыть новые страницы в истории искусства.

Другие интересные новости:

▪ Противодроновый автомобиль

▪ Процессор WonderMedia Prizm WM8880 для мобильных устройств

▪ Цифровой видеомагнитофон

▪ Питание гаджетов через кожу человека

▪ Программируемые вентильные матрицы Intel Cyclone 10

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электронные справочники. Подборка статей

▪ статья Косилка из электродрели. Чертеж, описание

▪ статья У каких позвоночных кровь бесцветна? Подробный ответ

▪ статья Мята перечная. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Ремонт резиновых плащей. Простые рецепты и советы

▪ статья Управление трехфазной нагрузкой. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

[an error occurred while processing this directive] Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026