Что делает выпрямитель в радиоприемнике?

20

Я читал о полупроводниках, и все ссылки, которые я нашел, говорят, что первое практическое применение полупроводникового диода было в кристаллических радиоприемниках, и что выпрямители на основе полупроводников быстро уступили место ламповым усилителям.

Поэтому я пытаюсь понять, почему выпрямитель вообще нужен. Отличное объяснение того, как работает кристаллическое радио (и почему сейчас трудно получить компоненты для их сборки), можно найти здесь . Для тех, кто не хочет нажимать, вот схема:

Хрустальная радиосхема

Таким образом, катушка и конденсатор образуют резонирующий контур. Частоты ниже порога проходят через катушку на землю, а частоты выше порога проходят через конденсатор на землю, но частоты на резонансной частоте застряли и должны пройти через диод к наушникам. Каждое описание этой схемы, которое я прочитал, говорит, что диод каким-то образом демодулирует сигнал, и я просто не понимаю, как он может это сделать. Существует, скажем, несущая частота 88 кГц, которая модулируется АМ с помощью сигнала человеческого голоса с частотой 300–3 кГц. Как диод, отсекая части сигнала под нулем, делает это?

vy32
источник
2
Выпрямитель выпрямляет - превращает высокочастотный переменный ток в нечто более близкое к постоянному.
Hot Licks
1
Обратите внимание, что один диод этого не делает. Нам также нужен фильтр нижних частот для удаления сигнала 88 кГц с выхода. На приведенной выше диаграмме большая индуктивность наушников фильтрует, оставляя только звук. Более распространенным является добавление конденсатора через выход.
wbeaty
@wbeaty, пожалуйста, объясните мне, как наушники работают как фильтр нижних частот, удаляя сигнал несущей ... спасибо .... меня зовут Юлиус
Sedumjoy

Ответы:

27

Диод демодулирует радиосигнал AM. Для демодуляции (восстановления аудиосигнала) из радиосигнала AM все, что нужно, это извлечь амплитуду сигнала:

введите описание изображения здесь

Источник: эта статья

Это то, что делает диод.

Он блокирует отрицательную часть волны, но пропускает положительную часть. Это вместе с конденсатором восстанавливает звуковой сигнал.

Ваш пример не содержит резистор и конденсатор, хотя они присутствуют. Наушники могут работать только с аудиосигналами, поэтому они в основном выполняют ту же функцию (фильтр низких частот), не нуждаясь в этих компонентах.

Bimpelrekkie
источник
29

Это называется детектором конвертов. Диод предотвращает отрицательную передачу базовой частоты. Исходный сигнал имел среднее значение 0. Если вы подавали его через фильтр нижних частот (он же конденсатор), выходной сигнал был бы равен 0. При установленном диоде сигнал никогда не может стать отрицательным, и теперь, если вы усредните Из вашего сигнала, используя фильтр нижних частот, вы получаете медленно меняющийся сигнал (относительно базовой частоты), который больше не имеет среднего значения 0. Этот сигнал теперь полезен для динамика.

введите описание изображения здесь https://en.wikipedia.org/wiki/Envelope_detector

Орта
источник
1
Вау. Это действительно круто!
vy32
7

Вот физическое описание, которое может помочь интуитивно -

Включите звук 1 кГц в микрофон и транслируйте его на несущей 100 кГц.

В вашем ресивере в идеале вы хотели бы, чтобы диафрагма динамика поочередно смещалась наружу, а затем смещалась внутрь каждую миллисекунду, и для достойного качества звука, возможно, вы согласитесь с тем, что она попеременно смещается наружу, а затем восстанавливается до равновесия каждую миллисекунду.

Без диода диафрагма вашего наушника будет пытаться сильно вибрировать с частотой 100 кГц в течение полсекунды, а затем более слабо или совсем не вибрировать в течение следующей полсекунды. Даже если наушник слегка реагирует на эту частоту, ваше ухо не будет, и вы ничего не услышите.

При использовании диода диафрагма наушника в течение половины миллисекунды будет выталкиваться наружу каждые 10 микросекунд (5 микросекунд за раз). Даже без каких-либо дополнительных фильтрующих конденсаторов и, следовательно, со всеми этими 5-микросекундными промежутками в токе, 500 прямых микросекунд непрерывного смещения диафрагмы в одном и том же направлении на таких близких интервалах должны приводить к некоторому смещению. То есть, механические характеристики вашего наушника, вероятно, будут выполнять некоторую фактическую демодуляцию при работе с выпрямленным сигналом. Однако при работе с неопознанным сигналом те же самые механические характеристики демодулируют его до уровня, близкого к тишине.

BobH
источник
1

Без диода средний ток в наушниках (1) был бы равен 0, поэтому слышать было бы нечего.
Диод действует как нелинейный компонент (2), который создает нулевой ток в наушниках.
Бывает, что этот ток пропорционален амплитуде волны, принятой антенной. Это точно соответствует (3) звуковому сигналу.

(1) среднее значение, скажем, 0,1 мс (что может слышать слух)
(2) точнее: нелинейное и нечетное (то есть четное или с определенным «четным эффектом»)
(3) в амплитудной модуляции ( AM)

andre314
источник
1
Катушка и настраивающий конденсатор восстанавливают первоначальный носитель. Регенерированный носитель + модулированный носитель смешиваются нелинейным действием диода. Процесс смешивания -> серия продуктов - n.Fc +/- m.Fm; n, m - целые числа, Fc - несущая частота и Fm модулирующая частота. Одним из результатов будет Fm, и большая часть малых n и m сумм и различий удалит большую часть носителя, Fc. Небольшой конденсатор, скажем, 100 пф, в наушниках будет соответственно ослаблять Fc, поэтому он не влияет на сигнал Fm, достигающий наушников. Точно такой же процесс происходит в любой схеме смешивания.
Брайан
1
@ Брайан То, что вы говорите, правда, но не нужно рассуждать в частотной области, чтобы понять, что происходит. Я думаю, что, поскольку люди, которые тратят много времени, действительно понимают частотную область, они
склонны
1
Кстати, мой ответ был ориентирован на то, чтобы показать, что многие нелинейности способны обнаруживать AM. Нет необходимости точно определять конверт носителя. Конечно, есть проблема усиления, в конечном итоге необходимость усиления и т. Д., Но это не предмет здесь (никто не говорит об этом здесь)
andre314