矿石收音机论坛

标题: 矿机匹配的思考 [打印本页]

作者: 安庆矿友 时间: 2018-8-2 14:49
标题: 矿机匹配的思考
看1图，LC谐振状态，纯电阻负载R相当于串联RLC串，并联RLC并，R=RLC串乘以RLC并与RLC串比值平方根时得到功率最大。RLC串等于L感抗的1/2，RLC并等于Q值乘以L感抗。
看图2，纯负载R变成检波电路，由于检波器特性，由近0信号由压检波效率近0%到高出0.2V（锗管）近100%检波效率。根据P=U平方÷R公式，R越大，同功率下U越高，所以对于检波电路，R越大检波效率越高，R在检波电路表显在于检波器RD和负载RL。
半波检波电路特性，检波器由弱信号近0正反向电阻近RD到强信号正向电阻很小反向电阻很大。检出电压为信号半压峰值。
总结:强信号时RL=1/2R，弱信号时RL=2RD并且使检波电路等效R值尽可能高。

作者: 安庆矿友 时间: 2018-8-2 15:02
240uh的电感在1MHZ的感抗1.5KΩ左右，当Q值500时，R=23.7KΩ是功率最大，当Q值1000时，R=33.5KΩ时功率最大，

作者: llllllxing 时间: 2018-8-2 15:20
阻抗匹配的目的就是为了把能量最大限度的输出给负载。理论上当负载阻抗和信号源的输出阻抗相同时，输出功率达到最大，实际上效率并不是最高的，而是正好一半的能量输给负载。这个时候效率实际上理论上等于50%.在矿石机中，要考虑的几个环节都有阻抗匹配的因素在考，如天线和调谐回路，调谐回路和检波电路，检波输出和负载，也就是耳机之间，都有阻抗匹配的要求，阻抗匹配得好，能量的利用率就高，矿石机从天线获取的能量最大限度的送到耳机这个负载上，每个环节都很重要，矿石机的最终性能才能体现出来，如果仅仅只是考虑一二个元件或某个环节，也是无法保证整体上的综合性能的，另外负载阻抗越小，相当于负载越重，对调谐回路的影响就越大，在不能严格保证阻抗匹配的情况下，最好适当让负载偏轻一些，这样同样是偏离匹配的情况下，重戴的情况下，灵敏度和选择性都会受较大影响，相反，如果让负载适当偏轻一些，同样也是适当偏离阻抗匹配的情况下，由于负载偏轻，调谐回路的性能自然大大提高，虽然音量也是会偏轻一下，但灵敏度和选择性却提高了许多，所以，在一定情况下，也不一定要求阻抗完全匹配，负载适当偏轻一下，只要保证收听情况下，性能反而会有所提高。所以，在制作矿石机时，不要把音量看作是唯一重要的指标而牺牲其它参数。而要考虑不同收听条件，不同收听环境的情况下灵敏采用相应的措施。实际我们在制作矿石机的过程，只能大致尽量接近阻抗匹配，不可能也没有必要为达到完全匹配去折腾，阻抗匹配是个宽泛的参数，对于舌簧耳机也好，压电片耳机也好，不同频率下的阻抗也是不同的，显然我希望在对人耳最灵敏的频率点附近能有比较好的匹配状态。所以，有时候，只要阻抗匹配不是相差太大，在一个比较宽的范围都能良好的表现。例如，场管输出为中阻抗输出，实际上，耳机的阻抗在64到1000左右宽泛的范围内，都能良好的适应性，当然最佳范围应该在六百欧姆左右，但实际上偏离一些也能够良好收听，当然不能相差过大了。二极管检波输出是高阻抗输出，最好是使用高阻耳机，但如果直接舌簧耳机收听，也是有一定效果的，显然音量要小一些，如果采用阻抗变压器，效果自然会更好。因为在不同电路中的，检波输出跟耳机负载之间的阻抗匹配，即要看检波方式，也要看耳机的实际阻抗。但把握好它们的特点，就能找到应当接近匹配的办法，以前有相当一部分朋友，在比较场管和二极管检波的效果时，许多人用高阻耳机直接接在场管检波输出上，就得急着得出结论。说是场管电路不如二极管电路，实际是对阻抗匹配原理不太懂的缘故，开始再三解释也没有用，等一些朋友后来发现了这个原因，才弄清楚是因为用错了耳机才影响了收听效果。这种情况以后来有人初学者遇上的。耳机阻抗不是越高越好，也不是越低越好，而且越是达到阻抗匹配了，效果才会越好。由于不同耳机阻抗不一样，就算用了阻抗变压器，也不能所有的耳机都处于最佳匹配状态，只能针对某一阻抗的效果最好，其它的耳机用了，如果匹配比原来接近了匹配，效果就会提高，如果用了阻抗变压器，阻抗匹配更加偏离了，那效果就自然会变得更差，主观上就是收听音量变小了，在制作中遇上了这种问题，就会体会到阻抗匹配的重要性，有些朋友可能是按照别人的电路和参数直接做成了，暂时没有遇上这种情况或问题，就会以为理所当然的了，以为很容易了，[实际上只要自己设计和制作，早晚会遇上各种问题。另外有些人对场管电路一开始不太熟悉，会从心里有排斥，但时一旦感觉到它的优势，正确使用上了它，就会感受他和二极管的不同，虽然是多了一个检波线圈，但实际上是值得的。当然了，初学者采用二极管电路，简单容易上手，[这点也是二极管的优势。必竟二极管，还有活动矿石，更早进入实践应用，场管是个新生事物，应用没有多少时间。但在阻抗匹配上更适应容易取得的中低耳机这一点上，以及弱信号下优势明显等，使得矿石机不再严重依懒高阻耳机这个瓶颈了。

作者: 未成之佛 时间: 2018-8-2 15:24
检波是个非线性过程，基于线性电路假设的电路分析方法不能直接应用啊

作者: 安庆矿友 时间: 2018-8-2 15:29
本帖最后由安庆矿友于 2018-8-2 16:01 编辑

llllllxing 发表于 2018-8-2 15:20
阻抗匹配的目的就是为了把能量最大限度的输出给负载。理论上当负载阻抗和信号源的输出阻抗相同时，输出功率 ...

场管中低阻耳机也是通过场管线圈耦合反射我谐振线圈上的，原理是一样，只是电路改变了一下，相当阻抗变换，相当于低阻耳机通过阻抗匹配变压器变成高阻耳机一样，二极管和场管一样，都是谐振电压越高检波效率越高，只不过一个是加载在二极管二端，一个加载在栅极
根据我的理解，当R=1/10RP和1/20RP时得到的功率相差不大，RP分担这两种负载时消耗的功率相差不大，这就是符合条件下，负载在一定量范围内功率变化不大，耳机中不一定能感受得到

作者: gxg0000 时间: 2018-8-2 15:31
RLC二阶响应电路定量计算都成往事了，不知multisim软件能不能完成仿真，如果能那就方便多了

作者: 安庆矿友 时间: 2018-8-2 15:39
本帖最后由安庆矿友于 2018-8-2 15:52 编辑

未成之佛发表于 2018-8-2 15:24
检波是个非线性过程，基于线性电路假设的电路分析方法不能直接应用啊

弱信号并没有固定的匹配值，看完全我的内容，才明白制作时的取舍，只有给定我们想要得到的负载功率和检波器在各电压下的检波效率和LC品质（Q值）才能反算也用多大RD的检波器和RL
我的内容反映意义是
1，负载要尺量小于RP，靠尽R值
2,负载值要尽量的高
这两个是矛盾的，只有在这两者之间取舍达到一个你想要的负载值，比如说，我想听强台声音大点，那么负载尺量靠近R值，如果想要收台多点，负载值尽量高些

作者: 安庆矿友 时间: 2018-8-2 15:43

gxg0000 发表于 2018-8-2 15:31
RLC二阶响应电路定量计算都成往事了，不知multisim软件能不能完成仿真，如果能那就方便多了

初中文化水平有限，很多计算方法不懂，希望各位指点

作者: 老虎哥01 时间: 2018-8-2 21:48
楼主的分析很有见地，非常简单明了。在确保阻抗匹配的情况下，调谐回路的有载Ｑ值也绝对重要，不能忽视，在二极管检波电路中的影响较大。

作者: 安庆矿友 时间: 2018-8-2 22:11

老虎哥01 发表于 2018-8-2 21:48
楼主的分析很有见地，非常简单明了。在确保阻抗匹配的情况下，调谐回路的有载Ｑ值也绝对重要，不能忽视，在 ...

如果弄清的原理制作矿机时就有了方向
场管和二极管原理上差不多
而场管可以通过调节场管线圈与调谐线圈的耦合比例反射到调谐线圈的阻抗而达到等效于不同RD的二极管检波器
可以说场管是一可变RD的二极管，这样在实用时调节方便达到想要的效果

作者: 陪你玩儿时尚 时间: 2018-8-4 09:21
阻抗的匹配与否关系到信号接收及传输的质量优劣。
对于一个具体电路来说，阻抗是电阻、感抗和容抗的共同作用产生的，并且是随着频率变化而变化的，它不是一个恒定值。
实际上只要做到在一个比较宽的范围大致匹配，矿机就能显现良好的接收状态。
楼主的思路正确，分析到位。感谢分享！

作者: 安庆矿友 时间: 2018-8-4 10:31

陪你玩儿时尚发表于 2018-8-4 09:21
阻抗的匹配与否关系到信号接收及传输的质量优劣。
对于一个具体电路来说，阻抗是电阻、感抗和容抗的共同作 ...

建立原理模型后制作起来就有了方向，元件的选择就有了依据
矿机元件少，但是每个元件的作用都不小，这个简单的分析可以延伸出更多参考
如果有精密的仪器，完全可以实验出整套矿机的匹配情况

作者: 安庆矿友 时间: 2018-8-4 10:40
当R=RLC并时，得到的功率近50%.电压是空载电压的70%左右

作者: gxg0000 时间: 2018-8-4 20:38
楼主将电路简化成纯电阻匹配，至于是否合理尚且不论，而实际情况矿机是电抗匹配，比纯电阻匹配要复杂得多，不但要求电路中的电阻成分相等外，还要求电抗成分大小相等符号相反（共轭匹配），或者电阻成分和电抗成分均分别相等（无反射匹配），更何况在电路中加入D二极管检波而产生非线性，使得电路计算更加困难。一般在电路设计中，对于不便计算的复杂电路，可以通过实际电路测试加以验证。说白了就是搭个矿机电路，用仪器测试获取你需要的结论（矿机匹配），一家之言

作者: 安庆矿友 时间: 2018-8-5 13:39

gxg0000 发表于 2018-8-4 20:38
楼主将电路简化成纯电阻匹配，至于是否合理尚且不论，而实际情况矿机是电抗匹配，比纯电阻匹配要复杂得多， ...

建立矿机原理模型对计算和制作有了方向
确定好RD后，制作出7一9倍RD谐振阻抗的高品质LC是个不错的选择
就像音频变压器阻抗系数越高，效率就越高

作者: 安庆矿友 时间: 2018-8-5 13:45
LC谐振近似于音频变压器，变压器自身电感阻抗相当于RLC并，自身直流电阻相当于RLC串，想要高效率就要要匹配阻抗低于自身电感阻抗并高于直流电阻

作者: 安庆矿友 时间: 2018-8-6 07:34
如果一个LC谐振阻抗能达到10MΩ,RD取1MΩ的匹配能兼顾强弱信号

作者: 城上斜阳 时间: 2018-8-6 08:35
提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

作者: 安庆矿友 时间: 2018-8-6 08:39

城上斜阳发表于 2018-8-6 08:35
你是安庆哪个区的？

光彩大市场

作者: 城上斜阳 时间: 2018-8-6 08:47
提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

作者: 安庆矿友 时间: 2018-8-6 08:50

城上斜阳发表于 2018-8-6 08:47
是前几年在枞阳门的吗？发我站内信吧

一直在光彩

作者: gxg0000 时间: 2018-8-6 17:38

安庆矿友发表于 2018-8-6 08:50
一直在光彩

前两年庐江小住，距安庆不到100公里，带上德生R-9700DX，县城的中波接收环境非常好，基本无干扰，而且中波电台也不少，估计有十几个电台，
我想安庆那边AM应该也不错

作者: 安庆矿友 时间: 2018-8-6 19:34

gxg0000 发表于 2018-8-6 17:38
前两年庐江小住，距安庆不到100公里，带上德生R-9700DX，县城的中波接收环境非常好，基本无干扰，而且中 ...

现在本地就一安庆台1584,白天就这一个台，晚间能收到远地台

作者: 安庆矿友 时间: 2018-8-30 08:56
矿机的接收能力取决于电感和电容
就是磁场和电场的接收能力
线圈越大接收能力越大
天地线之间的电容中需要的电场越大接收能力越大
而谐振电路和检波电路的提高是检波效率的提高和选择性的提高

作者: zfp2433 时间: 2018-9-14 23:03
楼主思路很独特，这里有一个多年前的帖子，对弱信号检波做过理论计算，可以参考一下:http://www.crystalradio.cn/forum ... hlight=%BC%EC%B2%A8

作者: 安庆矿友 时间: 2018-9-15 23:33

zfp2433 发表于 2018-9-14 23:03
楼主思路很独特，这里有一个多年前的帖子，对弱信号检波做过理论计算，可以参考一下:http://www.crystalrad ...

传统认为谐振阻抗为LC内阻，当R=谐振阻抗时得到功率最大，我认为这是不正确的，解实不了强信号低阻抗弱信号高阻抗的特点
至于小信号检波问题随信号电压升高而效率提高，不同RD不同类型二极管是不同的

作者: zfp2433 时间: 2018-9-16 18:12
二极管检波，在弱信号时，工作点在二极管的0点电压附近，相对于LC谐振网络呈现出来的阻抗约等于二极管的RD值，所以呈现高阻抗。强信号时，属于包络检波了，如果耳机阻抗为RL，整个负载相对于LC网络呈现出来的阻抗约等于0.5RL，当然这是两种极端的情况，在矿机上大部分应该介于两者之间，更接近弱信号的平方率检波状态，也就是说LC网络的负载就约等于二极管的RD值。

作者: 安庆矿友 时间: 2018-9-16 18:48

zfp2433 发表于 2018-9-16 18:12
二极管检波，在弱信号时，工作点在二极管的0点电压附近，相对于LC谐振网络呈现出来的阻抗约等于二极管的RD ...

只有特高Q匹配好电路后，强弱信号匹配效率变化不大，常用RD达到100K以上二极管就有相当弱信号检波能力，如果RL和RD匹配，RP达RD十倍以上，强弱检波效果都不错，不考虑介质等损耗，LC电路自身消耗能量主要有2个，①L和C谐振时，L和C阻抗互抵，电流加载在LC有效直流电阻上②LC对负载R回路中LC自身直流有效电阻消耗上。R值很大时，能量主要消耗在①，R值小时，能量主要消耗在②
以上论点是LC接收对信号源弱耦合
加入天地线时要考虑天地线内阻

作者: CZ黄进武 时间: 2018-9-19 10:22

老虎哥01 发表于 2018-8-2 21:48
楼主的分析很有见地，非常简单明了。在确保阻抗匹配的情况下，调谐回路的有载Ｑ值也绝对重要，不能忽视，在 ...

虎哥；
很有见地，我的矿机就是减轻负载，提高有载Ｑ值。

作者: 安庆矿友 时间: 2018-9-19 10:59
提高矿机有载Q值对弱信号灵敏度和矿机选择性非常有利

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