没有可用于小型晶体收音机的锗二极管——有源元件能胜任这项任务吗?

电器工程 场效应管 整流器 替代
2022-02-01 23:49:20

我知道锗二极管在网上很容易找到,但由于这是一个演示,我宁愿不花 6-7 美元以上的运费来购买一个 5 美分的零件,因为这个项目无论如何都是学术性的。RadioShack 已被证明在储存锗方面毫无用处。

我确实可以使用 741 和 324 等软糖组件。我还有多种 N 和 P 沟道 FET 以及 BJT。是否有一些小而直接的电路可以用来模拟低(微瓦?)功率应用中锗二极管的低压降行为?

4个回答

正如其他人(@Kaz)所指出的,肖特基二极管可能是一种简单且便宜的解决方案。我个人还没有见过用它们制成的水晶收音机,但这很可能是因为我真的从未检查过这样的电路。无论如何,这应该是你的第一次尝试。

锗二极管以两个特性而闻名:

  • 低阈值电压
  • 与硅二极管相比,电阻相对较高,因此具有更弯曲的特性。

低阈值电压(基本上为 0V!)可以使用有源半波整流器轻松再现,如下图所示(在Elliott Sound Products上找到)。

在此处输入图像描述

运算放大器用于通过在反馈回路中插入二极管来消除(最右边的)二极管的阈值电压。正半波被 -1 放大(\$A = -\frac{R2}{R1}\$),所以本质上它是一个反相整流器。对于正弦波,您不会注意到差异,因为两个半波都是对称的。

最左边的二极管可防止运算放大器在正半波输入波期间以饱和(低轨)驱动。随后,反相输入将充当稳定电路的虚拟接地 (V- = V+)。

该电路仅在双电源下可靠工作,因为运算放大器的输出将被驱动到低于地 0.6V 的电压。

请注意,晶体收音机的 Ge 二极管是在不使用电源的情况下收听来自远处电台的极微弱信号所必需的。

要拾取最近的几个 AM 电台,通常二极管不必是锗。好吧,除非你在地下室,或者在远离城市的乡村。或者,如果您不使用带长线天线的接地。

嘿,您总是可以使用 100K 分压罐添加一个可调节的 0-1V 电池电源,并将其与您的 1N914 二极管串联以进行正向偏置,然后调整电压以最大化 RF 接收(可能是 0.6 伏?)添加一个0.1uF 旁路电容将射频路由到此直流偏置电源?一个小纽扣电池在这里应该绰绰有余。

如果 1N914 二极管不能做到这一点,并且如果您不想使用接地+天线,通常您可以通过使用带有超长铁氧体磁芯的铁氧体环形天线来解决问题......或者通过缠绕一个旧的 -样式环形天线,直径 1 米,需要大约 250uH 的电感来匹配 550KHz-1.5MHz 的 365pF 调谐电容器。在数英里范围内有 AM 发射机的城市中,这样的谐振器可以产生几伏特的射频幅度。有时您甚至可以给电容器充电并用它来闪烁 LED。芝加哥的一个人说他在几安培时看到了几伏,并且可以使用硅二极管并运行直流太阳能电池电机(这来自距离不到 1 公里的 AM 站。)

作弊:用示波器观察 LC 谐振器的输出。调整它以最大化 RF 幅度,如果它远高于 1V pp,那么您的检波二极管不需要是锗。

最后,有专业的信号发生器吗?将其设置为 1MHz 正弦输出,以大约 KHz 左右打开 AM 调制,然后将输出连接到几匝环路电感器上,大约一英尺宽(嘿,或者在实验室周围串一个 1 匝环路,甚至输出窗户和整个建筑物周围。)使用这个“发射器”来提供射频来设计你的水晶收音机。当您可以接收到强信号时,将发射器输出调低,然后重新设计您的收音机以使其再次恢复。经过足够多的设计改进周期后,将其关闭并调整环境信号。

PS
不要误会水晶无线电站点传播的误解:他们说 LC 谐振器只是一个带通滤波器。不,错了,它的目的不是在通过一个时阻止其他 AM 站。相反,谐振器是“电短谐振天线”配置的一部分,其中“EA”有效孔径通过与传入电磁波的谐振耦合而大大增强。换句话说,断开 LC 谐振器不会使您的水晶收音机同时接收所有 AM 电台。相反,它变得安静,因为天线线的“电气直径”已经减小到几乎为零。在没有谐振器的情况下,太短的天线不再与附近的电磁场强耦合,并停止吸收电磁能量。(同一根天线线,无论何时连接一个高 Q 谐振器,都可以截获大大增加的毫瓦。它完全改变了任何小于 1/2 波长的天线周围的场。它将 EM 波聚焦到自身上,有点像“导演”八木天线中的元素。)非常酷的物理学,气体吸收线,粒子碰撞共振甚至受激发射的经典模拟(嘿,当给定突然脉冲时它会显示拉比振荡吗?!!) 查看基于这一鲜为人知的 EM 物理学的产品:Select-a-tenna 和 Terk AM 天线。看看这个:

所以,大家总以为水晶收音机太简单了,花时间去研究?对于工程师博士后“科学博览会项目”来说,它们太简单了?再猜!

您在这里谈论有源电路。这意味着电源可用。运算放大器有源整流器需要一个良好的快速运算放大器。像 LM324 这样的软糖太慢了。如果您在二极管上施加一些正向偏置电流,您可以克服正向压降问题. 完成此操作后,常见的 Si 二极管 1N4148 将与罕见的 OA81 Ge 二极管一样工作。此预偏置已在我出生之前的早期固态收音机上完成。如果您不进行预偏置,您将获得不存在的弱信号性能和中等信号的严重失真。旧的真空管检波二极管是不需要预偏置的高阻抗器件。可以说接触电位做了预偏置。当然,我有很多 Ge 设备,但这是一个非商业网站,我建议您对二极管进行预偏置。

除非您想破坏晶体收音机的整个点(即,除了信号本身之外,需要零电源),否则有源组件将无法工作。

锗二极管用于对调谐信号进行整流,就像信号二极管用于放大 AM 接收器(本质上是晶体收音机的供电版本:它对信号进行过滤、整流和低通)所以你可以听到它,尽可能简单)。

维基百科的文章讨论了他们在现代锗二极管之前用什么来整流信号。制作史前二极管有一些有趣的解决方案,尽管我不会将我的高级项目押在依赖它们会工作上。

您可能想试用当地零件供应商提供的任何小信号二极管(我也对 Radioshack 深恶痛绝)。如果这是一项学术练习,只需几美分,就值得进行实验。也许他们可以订购一些 5 美分的锗二极管,这样您就不必支付运费?许多零售商会让您通过他们订购,他们只是将运费付给他们的商店。