继续试验：给检波二极管加了点偏置电压

lq19512003

《试验：线性检波与平方律检波及滤波电容》（http://www.crystalradio.cn/bbs/thread-112007-1-1.html）贴出后，天风雪雨兄提议我再做高频信号电压逐渐减小的实验，这是一个极好的建议，可以在实验中体会到从线性检波到平方律检波的过渡过程，我有两台可用于此实验的高频信号发生器，一台最大输出的等幅波是90mV左右，另一台可到十几伏，但是输出电平的调节电位器有毛病，0.5V以下不好用，满足不了实验中变换信号幅度范围的要求，本想修好后就可做中天风雪雨兄提议的试验了，打开仪表后发现这个毛病不好修，只好又原封不动的复原了。实验虽不能做从线性检波到平方律的检波了但是小范围的变换信号幅度还是可以的。
正好本坛矿友求知无足兄建议做给二极管加正向偏置的实验，刚好上个周末一起做了这两个实验，下面是实验的情况。

实验电路：


测试环境：




首先在无偏置的情况下分别测试了1N60和BAT85在输入的高频信号相差一倍时音频信号的大小，测试结果如下：

二极管型号        高频信号电平  （dBu）           负载上的音频电压（mV）

1N60                   99                                  12
                       93                                  2.2

BAT85                  99                                  8.8
                       93                                  1.2

在上述的测试中，高频信号的电平下降了6个dBu，即高频信号的幅度下降了一半，可以看出对应的音频信号下降的更加剧烈，1N60音频信号下降到了原来的18.3%，BAT85音频信号下降到原来的13.6%（如果符合平方律的关系，高频信号下降一半，音频信号应该下降到原来的四分之一，也就是25%），这个数据说明了在二极管阀值以下的检波，随着高频信号的减小，音频输出信号急剧减小，二极管的检波效率急剧下降。从数据看在同样小信号的条件下，不同型号的二极管的检波效果有较大的差别，本实验中1N60明显优于BAT85。

下面是给二极管加正向偏置的实验：

在实验中发现二极管的正向偏置如果达到0.15V以上时，检波的音频幅度基本是接近与高频信号的幅度成正比的变化，也就是说检波的线性已经比较好了，当二极管的正向偏置下降时，我测试的这支1N60正向偏置下降到27.8mV时，另一只BAT85的正向偏置下降到54.8mV时，戏剧性的场面出现了：此时高频信号幅度下降到1/2，音频信号幅度差不多降到了1/4，具体数据如下：

二极管型号   偏置电压（mV）     高频信号电平（dBu）     负载上的音频电压（mV）

   1N60         27.8                 99                       14.5
                27.8                 93                        3.5

   BAT85        54.8                 99                       14.5
                54.8                 93                        3.5
下面是试验照片：

偏置电压27.8mV：


检波后未经滤波的波形：


滤波后的波形：


音频毫伏计的读数14.5mV   


检波后未经滤波的波形：

         
滤波后的波形：


音频毫伏计读数3.5mV


检波后未经滤波的波形：


滤波后的波形：


检波后未经滤波的波形：


滤波后的波形：


    在小信号检波时二极管的非线性是比较严重的，从上述的实验的波形和数据中可以看出：适当的正向偏置不但可以减轻失真还可以提高检波的输出幅度，也就是提高了检波的灵敏度和效率。
  试验中还发现当高频信号发生不大的幅度变化时，只要较低的直流偏置，检波的输入和输出便有了平方的关系了。当高频信号电平从99dBu下降到98dBu时幅度大约是原先的89%多点，如果音频输出对应下降是高频信号比率的平方，音频电压下降大约是80%点左右，下面是测到的数据：

二极管型号     偏置电压（mV)     高频信号电平（dBu）     负载上的音频电压（mV）

  1N60             20                 99                       13.5
                   20                 98                        11

  BAT85            48.1               99                        14
                   48.1               98                        11
下面是实验照片：

偏置电压20mV：


检波后未经滤波的波形：


滤波后的波形：


检波后未经滤波的波形：


滤波后的波形：


     以上的实验仅仅是对二极管检波规律的一点探索，并不指望通过几次并不准确的简单实验就能总结出什么，因为矿机不具备信号放大电路，所以小信号检波对矿机具有特殊的意义，非常值得好好研究，这也是许多矿友喜欢探索的课题。
    上面实验中寻找不同直流偏置时输入输出对应关系上接近平方关系的部分，纯属处于个人兴趣，与平方律检波的规律无关，特此声明，以免造成不必要的争论。
二极管加偏置的确能较好地改善检波性能，但因矿机无电源故做不到，但这并不妨碍我们用这一方法去探索二极管检波的性能。在我们能够找到的关于晶体二极管平方律检波的资料里,说到平方律检波时,都是将二极管的静态工作点固定在二极管伏安曲线的阀值附近的弯曲部分，单凭这一点，在矿机上就很难实现，因此平方律检波的一些文献中描述的二极管的工作状态肯定与矿机在很弱的信号下检波的工况有差别，如果要提高矿机的灵敏度，这部分的研究也是必不可少的。如果这次占用了我两个周末所有时间的粗浅实验能给大家带来点什么想法和启示就值得了。

[ 本帖最后由 lq19512003 于 2010-4-14 12:48 编辑 ]

60年代的爱好者

非常有实际意义的实验，对没有仪器的爱好者想必有很多启发和帮助。

lq19512003

感谢60版主的鼓励！

wangge

支持试验！

wang445281

无条件顶了，学习

lq19512003

谢谢您加分鼓励！

lq19512003

谢谢！

呜呼

原帖由 lq19512003 于 2010-4-14 11:03 发表
《试验：线性检波与平方律检波及滤波电容》（http://www.crystalradio.cn/bbs/thread-112007-1-1.html）贴出后，中天风雪雨兄提议我再做高频信号电压逐渐减小的实验，这是一个极好的建议，可以在实验中体会到从线性检 ... 。

建议改进实验电路，理由是您的分压式偏置电路本身有损耗，同时扼流圈对输入信号或多或少存在分流作用，影响实验结果。建议，改用下面的“倍压检波电路”结构就可以消除这两个问题，进而提高试验的真实性与准确性：


[ 本帖最后由 呜呼 于 2010-4-14 15:25 编辑 ]

lq19512003

谢呜呼版主！等我抽时间按您的方法试试。

kukukaka

一篇不能不强烈支持的技术贴

rthk

很好很直观，对照来看，有偏置和没偏置的结果就是不同，大偏置和小偏置也不同

lq19512003

谢谢您的加分！

求知无足

楼主的不间断的钻研精神，是很值得学习的。有了这种精神，就一定会从实践中掌握真知，总结出难能可贵的经验。拜读了。

lq19512003

谢谢您的关注！

lq19512003

还要感谢您提出的好建议！