二极管检波电路和场管检波电路特点简单分析比较

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二极管检波和场管检波电路矿石机都是最常用的电路形式，代表性的有二种电路，一种是调谐电路，一种是双调谐电路，本人就这二种电路简单分析一下电路各自主要特点，便于制作的朋友参考，分析得并不一定完全科学正确。只要个人的一点理解和认识，所以大家看了不必较真。主要是对一些想提高矿石机制性能，发掘矿石机的潜力的一些朋友作为选择矿石机电路和制作过程中的一些参考。每种电路都有自身的优势和不足，关键要看怎么应用得当。例如单回路的二极管矿石机制作容易，上手快，容易成功，音量也大，虽然选择性差一些，但适当初学者制作。随时制作者取成功后，想要慢慢改进电路，不断的完善提高性能和效果等，自然会在电路和制作工艺，元件的选择等方面进行不断的改进提高。不会一直停留在原来的基础上。所以，本人提供一些自己的理解和想法，就是便于其他朋友参考一下，所以，不足和错误的之处，希望大家能宽容谅解。感谢大家的支持。


（1）二极管单调谐电路和场管单调谐电路特点比较：图1为二极管电路，图2为场管电路，是二种代表性的电路。在二极管电路中，二极管接入调谐电路，对调谐回路的影响主要表现在三个方面，一是二极管的输入阻抗对调谐回路的影响，由于二极管的输入阻抗的存在，相当于在调谐回路两端并联一个阻抗，这样就造成了调谐电路的Q值的下降，显然，二极管的输入阻抗越高，对调谐回路的影响就越小。二是二极管的输入电容对调谐电路的影响，二极管输入电容的存在，相当于在调谐电路两端并联一只一定数值的电容。造成调谐回路的高端频率下移，三是因为二极管检波输出是高阻抗输出，负载阻抗要求为高阻抗耳机或喇叭，如果采用低阻抗的耳机或喇叭，就会造成阻抗不匹配，相当于负载过重，引起调谐回路的Q值严重下降，最终造成输出信号下降达不到好的效果。所以，二极管双回路单调谐的电路中要求二极管的输入阻抗要高，输入电容尽量小，输出负载耳机或喇叭阻抗要高，以尽量接受阻抗匹配的条件。如果耳机阻抗不满足要求，则要采用阻抗变压器来满足阻抗匹配条件。
（2）图2是场管电路，在场管电路，对调谐电路的影响也表现为三个方面，一个是场管的栅极输入阻抗对调谐电路的影响。栅极信号取自调谐回路，不过栅极的输入阻抗跟二极管电路相比有着极高的输入阻抗，这样对调谐回路的影响就比二极管要小许多。二是栅极的输入电容也要比二极管小许多，这对频率接收范围的影响也要小许多，就是说对高端的接收影响较小。第三是因为采用了匝数较少的检波线圈。使得检波电路对调谐回路的影响进一步大大减小，而且较小的检波线圈使得场管的输出阻抗较低，可以采用中阻抗或低阻抗的耳机或喇叭，通过改变检波线圈和调谐线圈的匝数比就能满足阻抗匹配的要求，这个在应用上就非常灵活。因此，二种电路相比较，场管电路的优势就明显要高出许多。在能量损失方面，由于场管的开启电压只有10mV,而二极管的正向压降在200mV左右，因此，在弱信号下更有利于场管电路工作。如果条件处在强信号的情况下，两者的区别不再明显。强信号检波时，二极管的线圈更好一些，而场管的非线性明显一些，这样会造成二极管的音质更好一些。不过可能一般人的耳朵并不一定能区分出来。场管的不足，是在强信号时，有时候会产生阻塞现象，即满刻度只能收到一个台，调节可变不起作用。这个是时候要关机一段时间，让阻塞信号释放后，再开机，就能恢复正常，实际是拔掉天线就行。

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场管双调谐电路的主要优势。前面讲了，在二极管双调谐电路中，二个调谐回路之间是通过电磁耦合或电容耦合传送或输送能量的，这个过程必然会有能量损失，我们称做耦合损失吧，这种能量耦合方式，虽然进一步提高电路的选择性，但由于能量的耦合损失，必然会造成灵敏度的下降。这是一对矛盾体，在二极管电路形式的双调谐电路中是难于克服和避免的。但对于场管双调谐电路来说，除了采用和二极管一样的耦合方式外，还可以采用另外二种双调谐电路的工作方式，这二个双调谐电路之间的关系不再是能量输送的关系。也就避免了能量的耦合损失。这里有代表性的二种场管双调谐电路，一种是合并栅极控制方式，一种是分栅极控制方式。图5采用二个栅极合并连接使用，栅极的触发信号取于另一个独立的调谐回路，绿色部分。检波线圈的能量通过电磁耦合方式取自主调谐回路，红色部分。这就带来了很大的益处。因为场管的栅极不再接入主调谐电路，这样栅极的输入阻抗和输入电容对主调谐回路就没有了影响。使得主调谐电路的Q值进一步提高，能量损失进一步下降。这样，电路的灵敏度和选择性同时得到了大大的提高。这个电路的主要要求是二个调谐回路必须同步调谐。但要求并没有前面讲到的双调谐耦合方式的要求那么高，因为在付调谐电路略有不同步的情况下，只是减少了栅极的触发信号强度，对主回路的工作并没有太大的影响。只要二个调谐电路同步偏离不是太大的情况下都能良好的工作。而双调谐电路耦合方式的电路，二个调谐电路要是同步不好的话，性能就会明显下降。这个也是场管双调谐电路的优势所在。这个电路的不足的地方，主要是如果原来二个调谐回路调整同步的情况下，由于场管栅极的接入，对付调谐电路多少会有一些影响，使得二个调谐电路的同步性能受到一定影响。为了改进这个不足， 可以象图6那样，采用分栅极接入方式，即二个栅极分开，分别接二个调谐电路，这样同时对二个调谐电路的影响相同，同步性能得到改善。但由于主调谐电路因为栅极的接入，其独立工作性能不如没有接入的时候好，这是眷顾灵敏度和选择性中庸方式。整体性能都也能得到改善。

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前机分析了单调谐电路中二极管电路和场管电路的特点，现在来看一下双调谐电路中的二极管电路和场管电路的特点分析。图3是二极管检波双调谐电路。图4是场管检波双调谐电路。二种电路中，双调谐回路的工作原理是完全一样的，从天线上获得的信号，经过第一调谐回路。红色部分的选频后，耦合到第二选频回路，绿色的部分。这儿耦合方式是电磁耦合，也可以通过小电容耦合方式。后面部分电路，也就是检波电路部分，跟前面的介绍的单调谐电路完全相同。因此电路性能的比较也基本上完全一样。场管电路同样具有一定的优势。就不同详细分析。这儿主要分析的是双调谐回路工作过程的主要能量损失是耦合过程的能量损失。如果采用图3和图4的电路，二种电路的耦合损失是基本上一样的，而场管电路具有的自身特性，在弱信号情况下的表现要更特出一些。这种双调谐电路的主要缺点是灵敏度和选择性难于同时提高，只在在实际中适当兼顾。另外二个调谐电路的调谐同步性要尽量一致，如果相差偏离过大，Q值和灵敏度会有明显的影响，为了克服这种现象，可以采用后面讲到的场管双调谐电路改进型工作方式。

xinlizixun0207

顶一个。请科普一下，阻塞现象是怎样产生的。

另外，3dq开启电压只有10mV,而二极管的正向压降在200mV左右，因此，在弱信号下更有利于场管电路工作。请问版主3dq优于二极管的检波性能，有没有一个大致的量化值。
谢谢。 ，

安庆矿友

场管热稳定性比二极管应该也好不少，二极管冬夏RD变化大

llllllxing

xinlizixun0207 发表于 2018-1-31 14:11
顶一个。请科普一下，阻塞现象是怎样产生的。

另外，3dq开启电压只有10mV,而二极管的正向压降 ...

没有定量计算分析，但可以设计检波开关，转换成二极管模式和场管模式，天线线圈，调谐线图共用的情况下，只替代一下检波元件，并且和耳机同时尽量保持匹配的情况下，场管的收台数量比二极管多，音量也相应大一些，无数次比较都是如些，做了几十只矿石机，二极管和场管模式，结论都是一样，在强信号下时，区别并不大，因此就算有强台的情况下，要接近远地台和弱台，场管还是有优势的。举行特别的例子吧，如果调谐电路输出的信号强度为200mv,如果采用二极管，那么基本上就没有输出了，也就听不到电台信号了，对于二极管来说，就是临界强度，而同样的信号，如果采用场管电路，接近零开启电压的场管。损失的能量还是只占很少的比例，还有足够的能量输出，对比一下，效果自然很明显了，

llllllxing

安庆矿友 发表于 2018-1-31 14:41
场管热稳定性比二极管应该也好不少，二极管冬夏RD变化大

是的，场管的热稳定性，抗辐射能力等都很好。

138139l

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lq19512003

我想有些是不能一概而论，要具体问题具体分析：
1.不见得MOS管的输入端的电容一定小于二极管的结电容，例如常用来做调频矿机检波的二极管1SS86、1SS99的结电容就很小，一些可工作在微波频段的二极管结电容就更小了。而最早用来做矿机检波的真正零栅压的MOS管ALD110800 和ALD110900 以及后来的ALD210800 栅极电容就比较大，以至于做短波检波性能极差。另外，不同的器件对输入端表现出的阻抗不一样，即使输入电容值相等，该电容对器件高频特性的影响也不同，换句话说，不同的器件之间输入电容值大些未必高频特性极差，它内部工作机制不同，没有可比性，同样的器件才有可比性。
2.MOS管的栅极阻抗与用MOS管组成的检波器的输入阻抗是两回事，MOS管检波器的输入阻抗是由栅极和能量汲取端（L2端）共同形成的，其值远小于栅极阻抗，而且受很多因素影响，其值未必就一定大于二极管检波器的输入阻抗，小信号下的高RD二极管加班尼电路的输入阻抗在一定的条件下会大于MOS管检波器。
3.栅极关断或开启电压小的MOS管未必检波灵敏度就高，用耗尽管子举例，关断栅压越接近零管子在零栅压时的跨导就越低，检波灵敏度就低了，相反，一些栅极关断电压稍微高一些又不太高的耗尽型管子在零栅压时的跨导比较高，而且由高跨导引起的收益抵消了高一点的栅压带来的损耗，检波效果反而要好于低关断栅压的管子，例如3DQ就是这样的管子！其检波效果远好于关断栅压几乎等于零的ALD110800。

以上3点是有实际例证的。

llllllxing

lq19512003 发表于 2018-1-31 18:25
我想有些是不能一概而论，要具体问题具体分析：
1.不见得MOS管的输入端的电容一定小于二极管的结电容，例 ...

你说的是有道理的，我这儿说的仅仅试验的3dq和常用的检波二极管对比而言，可能考虑不周，不是泛指的，有些场管虽然不是零偏压，但加上适当的偏置电压后，效果胜过3DQ的场管也有许多，但是输入电容可能比3DQ还要大一些，我这儿的试验就是纯指3DQ对比得出的结果，并不适合所有情况，这是实践的偏面性导致的，对于二极管也如此，本人的实践是很大的局限性，也是就用的元件就事论事的，你说的考虑的更为全面，也是本人实践的局限性所达不到的，希望看贴的朋友能一分为二的看问题，不过以上也是本人实际实践体会的感受和理解。不管正确是否到也不是想当然的，正因为实践的局限性和认识的局限性，才需要多实践多探索才能获得更为科学合理的认知。由于手头元件器来源的局限，许多可以用来试验的元件都没有看到过或拥有过，所以实践试验的心得只能是就使用的具体元件作有限的试验，本人所用的场管就是3DQ。二极管主要1N60，2AP9等常用的元件进行比较而得，可能没有表达清楚，一时半会没有条件涉及更多的其它元件，理解上也是一些感性认识。也是不完整的，限于知识上的局限性，希望大家能谅解，相信并不是有意误导，也是实实在的实践过程的体会感受，并不会影响大家的探索热情。其实我学习制作和研究矿石机只是近二三年的事，许多知识特别是场管的使用都是从论坛上学来的，加上自己的实践摸索。还有许多不足的地方需要好好学习。感谢你的指点。正因为学无止境。所以才让实践探索更有意思，更有兴趣值得研究，学习和摸索过程就是一种乐趣。所以看贴的朋友要有分析的对待，考虑不同的地方也要见谅。因为是摸索性的实践和体会，不是下科学结论，不足的地方大家来补充指正，这样更方便大家获得更全面的认识和更宝贵的经验，非常感谢关心帮助和指导。

安庆矿友

目前来看3DQ匹配好弱性号强信号都会优于二极管
相同开启电压（如0.2V）高RD的二极管“跨导”高于低RD的二极管

安庆矿友

二极管栓波效率分三个阶段，第一阶段0电压到反向饱和电流的电压时效率很低，第二阶段反向饱和电流变化不大之正向所谓开启电压约0.2V之间，而第三阶段正向过0.2V之后效率最高，但这时也有0.2V以上压降

llllllxing

安庆矿友 发表于 2018-1-31 19:19
目前来看3DQ匹配好弱性号强信号都会优于二极管
相同开启电压（如0.2V）高RD的二极管“跨导”高于低RD的二 ...

由于每个人手头的元件的局限性，只能从能够考虑到的因素上一点点改进。矿石机的性能是个综合因素体现的结果，每个环节都要考虑得越周到合理，性能才能充分得到发挥。你说得对，就目前一般能容易得到的元件3DQ和常用的二极管1N60或2AP9来说，合理使用情况下，场管的优势还是能得到体现的，我安装的数十只矿石机对比来说，二极管在有些条件情况下也能获得较好的效果。不过就我目前的试验过程来看，好象场管还要在整体上占有优势。因为使用条件的局限，暂时就是这样的结果。例如各种矿石的试验，感觉方铅矿要好于黄铁矿等，红锌矿因没有机会获得，也就没办法试验，听有关使用过的人说，红锌矿效果比方铅矿还要好，甚至比一些二极管效果还要好等等，相信也可能是真的，只是我们没有条件没有零件去试验。只能在有限的条件而实践。所以有条件实践多的经验也丰富，心得也多，体会和感受更全面一些。

lq19512003

llllllxing 发表于 2018-1-31 19:19
你说的是有道理的，我这儿说的仅仅试验的3dq和常用的检波二极管对比而言，可能考虑不周，不是泛指的，有 ...

我所说的3点也是多年矿机实验的体会，不是否定您的体会，只是做点补充，3DQ小信号检波优于二极管是事实。其实无论是二极管矿机还是MOS管矿机多很值得玩，深入研究也很必要，每人玩的侧重点虽不同但是都很有意义。

lq19512003

llllllxing 发表于 2018-1-31 19:29
由于每个人手头的元件的局限性，只能从能够考虑到的因素上一点点改进。矿石机的性能是个综合因素体现的结 ...

如果您需要可以送您点红锌矿做实验。