实验：不同RD值的二极管对调谐回路影响的差别

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    众所周知二极管Rd值对矿石机的性能有着重要的影响，麦老师和小许老师都曾撰文详细讲述，拜读两位老师的文章后受益匪浅！
   大家在日常的矿机实验中也都能体会到了二极管RD值对矿机性能的影响。
   我一直都想认真做一次有关RD对矿机性能影响的相关的实验，实际体会一下不同RD值的二极管对矿机性能的影响，半年多以来几乎每天要去医院陪护家人，抽不出更多的时间做实验。几个月前终于开始筹备这次试验了，陆陆续续用了大约两个月终于完成了二极管RD值对调谐回路影响的实验，可是二极管RD值对矿机输出电路性能影响的实验还没有时间做，原打算这两个实验都做完了一块儿贴出来，可是后面的实验还不知道啥时候才有时间去做，只好先将前面做好的实验整理好，贴出来，也可起到抛砖引玉的作用，如果哪位兄弟有兴趣可做一下RD对矿机输出电路影响的实验，等我有时间也一定将后续的实验做完，以求得“功德圆满”吧，但愿过了元旦我能有点时间完成实验。


下面就是这次实验的具体过程和结果：
    对于普通的半波检波的矿机来说，无论是单回路、双回路或是三回路电路，调谐回路的负载值等于是二极管的RD和负载滤波电容的容抗串联后的值，这从下面的单回路矿机电路中可以看出，音频负载两端并联的电容一边都在1、2千微微法左右，对于矿机的接收信号频率的容抗值很小，大约在几十欧到一百多欧，而二极管的RD至少也有几K欧，高则有数百K欧乃至数千K欧，因此滤波电容的容抗值远远小于二极管的RD值，可以忽略不计，故我们可以认为二极管的RD是直接并联在调谐回路两端的，RD就是调谐回路的负载，因此RD值的大小直接影响着调谐回了的性能。

  
    不难看出，二极管的RD值越大调谐回路的负担就越轻，对调谐回路的影响就越小，调谐回路的有载Q值也就越高，调谐回路的性能就越好，输出的信号电压就高，通频带越窄，选择性就越好。反之，二极管的RD值越低调谐回路的负担就越重，有载Q值就越低，调谐回路的性能就越差，其输出信号电压就越低，频带就越宽，选择性就越差，从下面的实验可以得到证实。


实验分成了两个步骤完成：
    第一步分别测试不同RD的二极管接入调谐回路后调谐回路输出电压的变化。
    第二部分别测试不同RD的二极管接入调谐回路后调谐回路有载Q值的变化。

实验的准备：
    从经常使用的二极管中随机拿出了五只不同型号的二极管，分别是2AP9 ,1SS86、1N60、BAT85、假SD101A和真SD101A。
请见下面的照片：
  
   
      这几只二极管除了2AP9是从一台六管超外差机中拆出的外，其他的都是买到的新品，1SS86和1N60是在中关村信誉很好的商家买到的正规产品，BAT85是友谊电子张兄寄给我的，真SD101A有两个来源，一是上海杨兄寄来了一些，二是在中关村买到过，这两部分管子在保存时被放混了，无法确定这只管子准确来源，但是这些管子的外观都一致而且管子上都印有型号，应该不会错。那只假的SD101A 是当初在中关村寻找SD101A时无德奸商用其他滞销管子冒充SD101A买给我的，经试验发现这种假SD101A检波效果竟然很好。
   这几只管子都曾在以前的实验中使用过，在这次实验前都用万用表的电阻挡一一测量过，都是好的。
   使用小许老师设计制作的LC / RD表测试了这几只管子的RD值，测量结果如下：
   型号：       1SS86     2AP9    1N60    BAT85     假SD101A   真SD101A
   RD值(kΩ)：   10       15       162     223        1000        5300
各管RD测试照片。

2AP9的RD值：
  

1N60的RD值：
  

1SS86 RD值：
  

真SD101A的RD值：
  

假SD101A的RD值：
  

BAT85的RD值：
  

实验电路如下：

  
    天线接入调谐回路后会使其Q值有较大的影响，不利于测试，为了避免这种影响，实验中不使用全波等效天线。信号发生器与矿机采用弱耦合，为了使矿机在弱耦合的环境下得到足够强的测试信号，高频信号发生器的输出信号经增益29dB天线放大器放大后再送至单环天线（信号发生器输出信号频率定在1000KHz，调幅度30%，调制音频信号频率1000Hz）， 矿机与高频信号发生器之间没有连接线而是靠磁性天线接收单环天线输出的信号。
    为了测试调谐回路的输出信号，调谐回路两端并联了一个由12pF和2.2pF电容组成的电容分压器，高频毫伏表跨接在12pF电容两端，忽略高频毫伏表输入电容和分压电容误差的影响分压比大约是（12+2.2）/ 2.2 = 6.45 ，之所以这样忽略是因为测量有载Q之和调谐回路输出电压时需要的是比值，绝对误差对测量结果影响不大。两只分压电容采用介质损耗小的高频瓷管电容，实测矿机的线圈Q值630，调谐回路接入电容分压器和高频毫伏表后空载Q值是476，可以满足实验要求。


    首先测量了在同样信号强度下，使用不同RD值的二极管，调谐回路输出信号电压的变化情况，为此高频信号发生器输出信号1000KHz的调幅信号，调幅度30%，音频调制信号频率1000Hz。
    先将RD最低的1SS86接入矿机，矿机磁性天线轴线与单环天线的轴线平行，调整矿机可变电容使之与高频信号源的输出信号谐振，此时高频毫伏表的指示最大，然后调整磁性天线与单环天线的距离使高频毫伏表的指示为5mV并记录，仍然保持磁性天线与单环天线的距离不变，依次分别换上2AP9、1N60、BAT85、假D101A、真SD101A，每换入一只二极管就重新微调可变电容使毫伏表的读数最大，然后记录毫伏表的读数。得到的测量数据如下：
二极管型号：       1SS86    2AP9   1N60     BAT85   假SD101A   真SD101A
高频毫伏表读数：    5mV     6mV    7.6mV    13mV     16mV       20.5mV


测量不接二极管时（即调谐回路空载时）毫伏表的度数是210mV。
从测量的数据看可以得到以下两点结论：
   1.二极管的接入使调谐回路的输出电压大幅度下降。
     即使是RD最高的真SD101A接入也使调谐回路的输出下降到空载的十分之一左右
   2.RD越高调谐回路的输出电压就越高，RD越低调谐回路的输出电压越低。
     使用RD最高的真SD101A 调谐回路输出电压是使用RD最低的1SS86的4倍还多。

第二步，采用3DB法依次测量每只不同RD值的二极管对调谐回路有载Q值的影响：
    实验电路是临时搭出来的，可变电容没有安装减速缓动装置，在Q值较高时调整谐振点会比较困难，为了能准确找到谐振点采取了如下步骤的变通方法测量有载Q值。
    a．调整可变电容尽可能的接近谐振点。
    b．以0.1KHz的步进量微调高频信号输出频率找到谐振点，记录该点频率为“中心频率”。
    c．调整高频信号发生器的输出信号幅度并微调磁棒线圈与单环天线的距离，使高频毫伏表的指   示为10mV。
    d．保持高频信号发生器输出信号幅度不变，保持磁棒线圈与单环天线的距离不变，逐渐降低高频信号发生器的输出信号频率，使高频毫伏表的读数下降到7mV，记录此时信号发生器的频率为“下限频率”。
    e．保持高频信号发生器输出信号幅度不变，保持磁棒线圈与单环天线的距离不变，逐渐升高信号发生器的输出信号频率，使高频毫伏表的读数下降到7mV，记录此时信号发生器的频率为“上限频率”。
    f．用上限频率减去下限频率求出通频带，简称“带宽”。
    g．用中心频率除以带宽求得调谐回路的有载Q值。
按上述方法逐一测量这几只二极管接入电路后调谐回路的有载Q值，得到了如下的测量结果：
  

    从以上测量到的数据看二极管的RD值对调谐回路有载Q值的影响非常大！调谐回路不接入二极管时测到的空载Q值是476，接入RD值只有10K的1SS86后调谐回路的Q值下降到7.1，下降了98.5%，有载Q值只有空载Q值的1.5%  而接入RD值很高的真SD101A后测到的有载Q值是294.5，只下降了38.1%，有载Q值高达空载Q值的62% 。


高Rd带来的好处显而易见的：
    高的有载Q值能够为检波器提供更高的信号电压，这从第一步实验测到的数据中可以看出，而且从测到的通频带宽度上看出RD越高通频带越窄，选择性越好。
高RD带来些麻烦问题：
    如果RD越高，调谐回路有载Q值就越高，调谐回路的通频带就会越窄，如果矿机的带宽小于接收信号的带宽，部分信号就不能通过调谐回路被丢失了，检波器输出的音频信号中就会缺少丢失的那部分信号携带的音频信号，就会使听到的音质变坏，由于检波器送出的音频信号功率是分布在不同音频频率的功率总和，如果丢失了部分的音频频率也就丢失了这部分频率信号的功率，就使检波器送出的音频功率变小，所以在音质变坏的同时声音也会变小，小信号时会影响使用真SD101A时的带宽仅有3.4KHz，远小于中波广播信号的9KHz的带宽，在这种情况下矿机的选择性虽然很好，不易出现混台现象，可是由带宽过窄带来的上述缺点会相对比较明显。
    从矿机调谐回路的角度看，我们当然希望在可能的情况下二极管的Rd尽量高些好，这样可以向检波器提供更高的信号电压，但是从音频负载的角度看，希望RD低些好，RD低了音频负载阻抗就可以低些了，使匹配容易实现。遗憾的是只有一个RD，只好照顾一头了，那就是使用高RD二极管获得高有载Q值，然后再想办法解决音频负载的匹配问题。
    以上实验仅仅只是二极管RD对调谐回路的影响，其实RD对音频负载的影响也很大，如果仅仅关注其对调谐回路的影响而忽视了其对音频负载的影响，同样会影响矿机的整体品质。
    RD越高就需要更高的音频负载与之匹配，而高音频负载制作的困难较大，直接改绕超高阻耳机不易准确地得到所需要的阻抗，匹配变压器虽然可以多留些抽头以求得到最接近需要的阻抗，但是超高阻抗是以超大电感量为基础的，为了得到超大电感量就需要较大幅度的增大变压器的匝数，这就会使变压器的分布电容和漏感增大，使变压器的品质变差，效率下降，为了克服这一缺点就要改变变压器的绕制工艺，这就会使绕制难度加大，成本增加。变压器的变比太大也会降低效率，为此在高阻耳机的基础上再用匹配变压器可能会好些。
    总之，RD对音频负载的影响的测试困难程度会远大于对调谐回路的影响，这也是我一直想做而没有做的原因。
    RD虽然对检波影响很大，但是不能仅仅用RD值的大小去判断二极管检波效果的好坏，二极管还有其他的一些指标也会影响其检波的效率，例如结电容、阀值电压、频率特性、反向漏电流等等。我们也不能用晶体管图示测出的二极管伏安特性曲线判断二极管的检波性能高低，因为测试频率太低，只有几十Hz，反应不了二极管的高频工作情况，只能判断二极管是否损坏。

声明：
    1.测试结果对被测管有效，不能代表所有这个型号的二极管。
    2.测试是在业余条件下进行的，仪表精度没有检测，方法很简陋，只是凭兴趣玩玩而已，谈不上准确，欢迎有兴趣的矿友参与讨论，但是切莫对测试精度过于较真。
    3.由于测试环境的影响，测试信号不能太小，否则背景噪声的干扰使测试无法进行，因此本次测试的信号强度远大于矿机接收弱台时的信号强度，也远离了小信号检波时对小信号的定义，所以测到的结果不能代表矿机收到弱信号的实际情况。
下面是测试现场的部分照片：







       

qg2007

应用Rd表的精彩实验！

lq19512003

多谢2007版主加分鼓励！

lq19512003

多谢2007版主将此贴加入精华！

L.D.XIONG

园丁

精品文章，谢谢分享。

爱鼓捣无线电

非常好的实验， 老师辛苦，学习了受益匪浅

湘斜阳

这个实验报告很专业！

lq19512003

L.D.XIONG 发表于 2012-12-31 22:26

多谢梁兄！

lq19512003

园丁 发表于 2012-12-31 22:46
精品文章，谢谢分享。

多谢您加分鼓励！

lq19512003

爱鼓捣无线电 发表于 2012-12-31 23:02
非常好的实验， 老师辛苦，学习了受益匪浅

多谢您加分鼓励！

lq19512003

湘斜阳 发表于 2013-1-1 00:53
这个实验报告很专业！

谢谢您的支持！

胆小生石

好帖。值得学习及借鉴的实验报告。

maojc

支持楼主。 弱弱地问一下，楼主何不做个抽头试验呢，以前矿机好像都有抽头，直接接在调谐线圈两端对Q值影响是很大的。期待。

lq19512003

胆小生石 发表于 2013-1-1 09:41
好帖。值得学习及借鉴的实验报告。

多谢！