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:

Токсичность интернета преувеличена 07.01.2026

Социальные сети нередко воспринимаются как арена постоянной агрессии, оскорблений и распространения фейковой информации. Новое исследование Стэнфордского университета показывает, что реальность значительно отличается от популярного представления: интернет гораздо менее токсичен, чем многие пользователи считают. Ученые опросили более тысячи американцев, попросив их оценить долю пользователей соцсетей, которые ведут себя агрессивно или распространяют ненависть. Оказалось, что впечатления людей сильно преувеличивают масштабы проблемы. Например, респонденты считали, что почти половина пользователей Reddit хотя бы раз оставляла оскорбительные комментарии, тогда как фактические данные платформы показывают, что таких людей не более 3%. Аналогичная ситуация наблюдается с дезинформацией. Опрос показал, что большинство участников считали почти половину аудитории Facebook распространителями фейковых новостей, однако статистика говорит об обратном: фактическая доля таких пользователей состав ...>>

Процессоры Ryzen AI 400 07.01.2026

Современные вычисления все больше ориентируются на интеграцию искусственного интеллекта и высокую производительность в компактных устройствах, таких как ноутбуки и мини-ПК. Новая линейка процессоров AMD Ryzen AI 400 демонстрирует, как разработчики объединяют мощные центральные ядра, графику и нейросетевые ускорители в одном чипе, чтобы удовлетворять растущие потребности пользователей в играх, контенте и ИИ-приложениях. AMD представила процессоры серии Gorgon Point, которые включают до 12 ядер Zen 5 и до 24 потоков вычислений. Чипы поддерживают интегрированную графику RDNA 3.5, обеспечивают максимальную тактовую частоту до 5,2 ГГц и имеют энергопотребление от 15 Вт до 54 Вт. Особое внимание уделено NPU, способному обрабатывать до 60 триллионов операций в секунду (TOPS), что делает эти процессоры эффективными для задач с искусственным интеллектом. Конструкция Ryzen AI 400 сочетает ядра Zen 5 и Zen 5c, обеспечивая высокую гибкость и производительность. Несмотря на то, что архитектур ...>>

Женщины лучше распознают признаки болезни по лицу 06.01.2026

Способность распознавать, что кто-то нездоров, часто проявляется интуитивно: бледная кожа, опущенные веки, уставшее выражение лица могут сигнализировать о недомогании. Новое исследование международной группы ученых показало, что женщины в среднем точнее мужчин улавливают такие тонкие невербальные признаки болезни, что может иметь эволюционные и социальные объяснения. В отличие от предыдущих работ, где использовались отредактированные фотографии или имитация больных лиц, ученые решили проверить, насколько люди способны распознавать естественные признаки недомогания. Такой подход позволил оценить реальную чувствительность к изменениям в лицах, возникающим при болезни. В исследовании приняли участие 280 студентов, поровну мужчин и женщин. Участникам предложили оценить 24 фотографии, на которых изображены люди как в здоровом состоянии, так и во время болезни. Это дало возможность сравнить восприятие естественных признаков недомогания в реальных лицах. Для анализа состояния каждого ...>>

Случайная новость из Архива Микропластик способен проникать в мозг 03.06.2023 Крошечные пластиковые частицы попадают в организм с пищей, водой и воздухом, накапливаясь в тканях и клетках. Это уже не новость, и воспринимать это как данность. Ученые даже название вывели для этого явления - "пластикоз". Но считалось, что центральная нервная система достаточно защищена от проникновения постороннего материала гематоэнцефалическим барьером. Однако ученые выяснили, что пластик способен преодолевать его. И уже через пару часов после еды микропластик способен проникать даже в мозг. Миллионы тон пластика, попадающие в природу каждый год, не лежат мертвым грузом. Медленно разлагаясь, они распространяются в почве, воде и воздухе, попадая в живые организмы. Крошечные пластиковые частицы накапливаются в растениях и животных. И впоследствии способны вызвать самые серьезные проблемы со здоровьем. Как пластик находит дорогу в наши ткани? С едой он оказывается в кишечнике, откуда кровью и другими жидкостями разносятся по всему телу. Проникает в ткани, поражает даже клетки. До сих пор считалось, что пока остается один орган, надежно защищенный от пластикового загрязнения - это мозг. Но новая работа ученых из Медицинского университета Вены показала, что ЦНС беззащитна перед пластиком. Эксперименты на мышах, получавших несколько частиц полистирола вместе с едой, продемонстрировали, что уже через два часа после еды мельчайшие оказывались в головном мозге животных. Гематоэнцефалический барьер центральной нервной системы образован несколькими слоями особенно плотно уложенных клеток. Они контролируют движение веществ между ЦНС и другими частями организма. И защищают ее от микробов, токсинов и даже "наружных" иммунных клеток, способных нанести большой вред чувствительной нервной ткани. Как показали опыты Кеннера и его коллег, преодолеть эту границу способны только мелкие пластиковые частицы, размеры которых не превышают 0,001 миллиметра. Ученые выяснили, что ключевую роль в способности микропластика проникать через гематоэнцефалический барьер играет его биомолекулярная корона. Только крошечный фрагмент пластика появляется в организме, его поверхность "облепляют" различные биологические вещества, включая холестерин. Именно наличие такой оболочки позволяет крошечным частицам преодолевать последний уровень защиты организма и оказываться в его святая святых - человеческом мозге. Пока ученые затрудняются четко сказать, к каким нарушениям приведет накопление микропластика в теле. Но доподлинно известно, что пластикоз является, по меньшей мере, свидетельством загрязнения организма.

Другие интересные новости:

▪ Телевизор управляется силой мысли

▪ Полнокадровая фотокамера Hasselblad HV

▪ Подводный вулкан

▪ Масса протона разгадана

▪ 96-слойная память 3D TLC NAND

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Типовые инструкции по охране труда (ТОИ). Подборка статей

▪ статья Правовые и психологические основы самообороны. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Какой наркотик оказал прямое влияние на выбор названия одной из песен Beatles? Подробный ответ

▪ статья Проведение занятий по легкой атлетике. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Высокачастотный ваттметр и генератор шума. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Зарядное устройство на микроконтроллере PIC12F675. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026