如何用好“班尼电路”

bobby_jack

在二极管检波器的后面串接一个阻容并联电路，也就是所谓的班尼电路，可以提高检波器的输入阻抗，提高调谐回路的Q值是众所周知的，但此电路的工作原理及如何很好的应用却鲜有报导。因此，经常有矿友发文叙述遇到了问题，如效果方面，音质方面等。

根据包络检波理论，在非线性状态下工作的检波器的输入阻抗等于它导通时那瞬间的内阻再加上负荷阻抗的二分之一（指半波检波。如果是全波检波，则是负荷阻抗的四分之一）。由于输入电压，即信号强度，并非恒定值，因而其检波器的内阻也随之变动。在处理强信号时可低到几千欧姆到几百欧姆，而微弱信号时可超过几百千欧姆。

班尼电路

在无电源收音机中检波器的负荷通常是高阻抗耳机，或者阻抗匹配变压器。由于耳机是个感性件，对直流及不同频率的音频电流有着不同的阻抗，因此，检波器的负荷也会因信号调制频率（即音乐或语言的音调）变化而相应变化，其输入阻抗也随之变动。举例来说，如果有直流（即检波前的载频），300HZ，1000HZ及3000HZ三个信号同时流出检波器，信号的调制率是30%，三个音频的幅度相同，检波器的负荷及输入阻抗情况如下：

输入阻抗 = 检波器内阻 + 负荷阻抗 X50% （指强信号时）
         =5K  + 2K   X  50%  =  5K  +  1K（直流，R0）
或   = 5K  +  12K  X  50%  =  5K  +  6K（300HZ，R300）

或   = 5K +  35K  X 50%  =  5K  +  17.5K （1KHZ，R1000）

或   = 5K + 100K   X  50%   = 5K +  50K （3KHZ，R3000）

而总输入阻抗为各频率的加权并联值，等于 6.38K （具体运算比较复杂。有兴趣者可参考幅度调制及包络检波方面的文章）。
从上面数据可以看出，输入阻抗基本上等同于检波器内阻加上直流负荷的二分之一。如果把这阻抗直接联到调谐回路上去，必将降低其Q值，从而影响选择性。
如果在检波输出后面串接一个由100K电阻及0.1UF电容并联的“强尼电路”时，电容对不同频率的音频信号容抗分别为5.3K（300Hz），1.6K（1000Hz）和0.5K（3000Hz），因此输入阻抗为：

输入阻抗 = 检波器内阻 + 负荷电阻 X50%  

    = 5K + 102K  X 50%  = 5K + 51K  （直流，R0）

或    = 5K + 17.3K  X  50%  = 5K + 8.7K （300HZ，R300）

或    = 5K + 36.6K  X  50%  = 5K+ 18.3K （1KHZ，R1000）

或    = 5K + 100.5K  X 50%  =5K + 50.3K （3KHZ，R3000）

而总输入阻抗则等于 为43.6K （同上）。
很明显，串接的阻容并联回路减轻了对调谐回路的压力，提高了其有载Q值。在此同时，由于电容C1的旁路作用，对音频的阻抗增加不多，对实际音量几乎没有影响。
（如果用户在输出回路中串接了电流表的话，则可以发现此时的直流电流读值变小了。这就是为什么有人反映直流电流的大小与音量并无直接关系。
但话又说回来，只要没有用班尼电路，即没有在输出回路中串接阻容并联件，电表读数与实际音量还是有几乎成正比的关系，可以用来对接收效果进行优劣检验。）

从上面例子可以看出，如果要进一步提高有载Q值，R1的阻值要大，而为了减小R1对音频的影响，C1的容量也要大。但不恰当的选择会带来包络检波所特有的二种失真，即惰性失真和负峰切割失真。前者是因为当输入电压上升时，C1被充电，而当输入电压下降时，由于C1的容量太大，或R1的阻值太大，无法及时放电。而后者则是因为检波器的实际交流负荷远小于直流负荷而造成对二极管形成反向负电压，使得检波器所需的导通电压增加，造成小于此负压的信号被切除，检波器从正半周变成正半周峰值导通。这就是为什么许多矿友反映用了班尼电路后，音质会变差，声音会“发干”。

要避免此二类失真只需做到：

1，         C1与R1相乘后的时间常数小于15毫秒（注：指用SHH-1耳机，频响在300-3000Hz情况下）。即，如果C1为0.1UF，则R1不得超过17K。如果为0.01UF，则不超过170K。

2，         在整个频响范围内，总直流电阻负荷的阻值不得超过交流负荷的3倍（指电台最大调制率为0.3的情况下）。在上面的例子中，对300Hz的阻抗是11K，则R1不得超过33K。此时C1则不得超过0.047UF。

因此，从某种意义上来说，负荷（耳机或输出变压器）的交流阻抗越大，R1的取值可以越大，检波器的输入阻抗会越大，提高调谐回路有载Q值的作用也就越大。

班尼电路还有一个作用，即可以减少检波器在强弱信号不同时相对应的输入阻抗差异。如上例所述，在没引入时检波器强信时输入阻抗为6.38K（负荷1.38K，内阻5K，见上），而弱信号时为101.38K（负荷1.38K，内阻100K），相差近16倍。而引入班尼电路后则分别为43.6K和138.6K，差别缩小为3倍多一点。在实际应用时，矿友们可以明显感觉到强台的频宽占用得到了限制，选择性得到了提高。

安庆矿友

楼主计算下在微信号下，如20mv，倍数号源内阻近似为0忽略不算，负载多大（和RD的关系）时得到功率最大?

bobby_jack

致二楼：
从理论上来说，在不考虑信号源内阻的情况下，负荷与二极管内阻相同，即可得到最大功率输出。但从实际应用上来讲，信号源内阻是个关键因素，能量守恒不可能被突破。因此，信号源内阻是忽略不得的。
很对不起作了这样的回答。可能不是你所需要的。

xiaoweihappyday

班尼电路的电阻是可调的，不知道能否通过微安表指针摆动或者耳机音量音质来判断是否已经调到最佳状态。

安庆矿友

班尼电阻应等于输出音频阻抗
考虑常用舌簧耳机的频率响应不是平坦
所以班尼电阻应小于音频阻抗而照顾低音

安庆矿友

xiaoweihappyday 发表于 2019-4-8 11:36
班尼电路的电阻是可调的，不知道能否通过微安表指针摆动或者耳机音量音质来判断是否已经调到最佳状态。

矿机许多研究往往是在弱信号下的体现，给检测带来一定的困难
而强信号反而容易实现

安庆矿友

二极管在弱信号如5mv   10mv  20mv 25mv下的检波效率值得研究下
看看二极管最小在多少V的情况下栓波效率达到一个不错的结果
二极管的检波效率应该随信号电压升高而升高

bobby_jack

回答四楼
R1数值的增大会直接影响到直流表的读值，因此无法再用直流电流大小的方法调最佳状态。而最佳的选择就是参照我贴子中的数值。
还有，班尼电路不会提高灵敏度，不会增加音频输出功率。如果有人发现用了以后声音变响了（这很少会发生），只是说明先前的阻抗不匹配。
谢谢关注。

bobby_jack

致七楼
我对这方面有不同的看法，很对不起。
我认为，到了二十一世纪的今天在无电源收音机方面的所有问题在理论上已经全部解决了，而人们在日常中至所以碰到问题，原因就在于无法把理论应用于实践，见木而不见林。
就拿很多人感兴趣的RD来说，由于二极管是非线性器件，RD会随着输入信号的强弱面变化。即使是对同一个二极管，21mv时与22mv时的就不一样，何况不同品牌不同批次还存在离散性。因此，我个人认为完全没有必要把精力放在这上面，而只要懂得，在恒流情况下，负荷阻抗与检波器内阻的比值越大，效率就最高。而在恒压情况下，比值等于1，效率最高，就可以了。
而在无电源收音机中，由于从天线得到的信号功率有限，第二种状况是不可能出现的，也就没必要加以考虑。
谢谢交流。如有认为我的看法有误，可尽情批驳。

bobby_jack

再回复四楼
对不起，上次的回复有点苍促，可能与你询问的主意不符。现补充如下：
1，班尼电路的阻容值是可调的，但为了避免失真，以参考我提出的二个原则为佳。
2，尽管引入班尼电路后，由于直流负荷电阻的增加，直流表的读值会变小,但其数值仍与检波器接收到的信号强度成正关联。也就是说仍可以用观察直流电流大小的方法来做天线检波回路匹配的调整。如果嫌数值太小的话，可改用高内阻的直流mv表，只要并接在检波输出与系统接地线之间即可。

xiaoweihappyday

bobby_jack 发表于 2019-4-9 07:50
再回复四楼
对不起，上次的回复有点苍促，可能与你询问的主意不符。现补充如下：
1，班尼电路的阻容值是 ...

谢谢老师解答

夕阳好

将图纸倒过来看方便

bobby_jack

致12楼
谢谢。我对上图并不熟悉。所以还要多多学习呀。