场效应管3DQ检波器的输入阻抗测试及与二极管检波器的比较

lq19512003

自从友谊电子张兄找到了零开启栅压MOS管ALD110800的替代品3DQ的货源后，做MOS管检波实验的成本大幅度下降了，因此坛子里玩儿MOS管的矿迷们多了起来。     MOS管虽然输入阻抗极高，但是从MOS管检波电路的构成上可以看出，作为MOS管检波器的输入阻抗远不如MOS管自身的输入阻抗高。MOS管的输入阻抗一般是指共源极放大电路时栅极与源极之间的阻抗，因为MOS管是绝缘栅管，栅极与其他极之间是绝缘的，所以输入阻抗极高。而MOS管检波器共有两个输入端：一个是栅极与地线组成的输入端，是检波控制端，另一个是源极与地线组成的输入端，是检波的能量汲取端。对于L1与可变电容组成的调谐回路来说，栅极到地线组成的输入端和源极和地线组成的输入端都是负载，整体输入阻抗大小取决于这两个阻抗的并联值，在这两个输入端中栅极这个输入端阻抗极高，对于输入阻抗的整体影响很小，而源极这个输入端的阻抗就不那么高了，检波器的整体输入阻抗主要取决这个端的阻抗。实际上还有一个问题要考虑：从电路图中可以看出来，源极与地线组成的这个检波器的输入端是通过L2与调谐回路耦合的，所以L2与L1之间的耦合强度也影响着检波器的输入阻抗，耦合越强从调谐回路向检波器看过去的阻抗越低，也就是说检波器的输入阻抗越低，相反，耦合越弱检波器的输入阻抗就越高。     由于MOS管检波器存在这两个端口，给输入阻抗的测量带来了困难。一个比较简单的办法是“替代法”，我用这一方法试着测了3DQ检波器的输入阻抗，具体方法步骤如下：     1.高频信号发生器产生700KHz的调幅信号，调幅度30%，音频1000Hz，送入单环天线。     2.将高频毫伏表通过12pF和2.2pF组电容分压器接到矿机的调谐回路上，毫伏表接在12pF电容两端。测试电路：         3.调整可变电容找到谐振点，此时高频毫伏表读数最大。     4.调整磁棒线圈到单环天线的距离使高频毫伏表的读数为一个方便记录的值，并记录下这一数值。     5.拔掉3DQ,将一只2M的电位器并联到调谐回路两端，调整电位器使高频毫伏表的读数与记录值相等，拆下电位器测量电阻值，即是MOS检波器的输入阻抗。为了减小电位器的分布参数影响测量的准确性和考虑到调整的方便，使用了一只体积很小的多圈电位器。 电路如下：     用上述方法实测一只3DQ检波器的输入阻抗。 下面是测试现场照片： 当L1=65，L2=6T，L1L2距离25mm左右时，检波负载用的是阻抗1K多的大罐头耳机，滤波电容2200pF，测到的高频电压是3.8mV，见下面照片： 用电位器替换检波器后调到同样的电压，测得电位器的电阻值是335K，即3DQ检波器的输入阻抗是355K。见如下照片： 用同样的方法测试了使用2200pF滤波电容，SC2-300耳机，T725匹配变压器超阻抗到400K，但是没有班尼电路的二极管BAT85和2850检波电路，电路图如下： 上图测到的高频电压很低，还不到1mV，这就说明3DQ检波电路的输入阻抗要比BAT85和2820不加班尼电路检波时高很多。下面是测试照片和匹配变压器超阻抗使用照片：     接下来给二极管检波器增加了由1uF电容和510K电阻组成的班尼电路，电路如下图： 上图测到使用BAT85时的高频电压是5.7mV，测得替代电位器阻值是554K。下面是测试照片： 而使用2820时的高频电压是6.4mV，测得替代电位器阻值是798K，见下面照片： 所以使用上述班尼电路的二极管检波器的输入阻抗远高于使用3DQ检波的输入阻抗，使用BAT85是使用3DQ的1.65倍，使用2820是使用3DQ的2.38倍。     还有一点特别值得注意，就是现在使用的T725匹配变压器在超阻抗后也只能达到400K，对于RD大于1000K的2820还远远未达到阻抗匹配，如果要达到阻抗匹配，就需要再提高变压器的阻抗喝班尼电路的电阻，所以如果2820真正达到了阻抗匹配，2820检波器的输入阻抗还要比目前的测量值大很多！所以说使用了大阻值班尼电路的高RD二极管检波器的输入阻抗要远大于MOS管检波器的输入阻抗。 实验中还发现一下几个有趣的现象：     1.        正如预料的一样，L2移动到L1附近时高频毫伏表的读数最小，随着L2远离L1高频毫伏表的读数逐渐变大，这证实随着L2远离L1，检波器的输入阻抗逐渐增高，检波器对调谐回路的影响逐渐变小，调谐回路的有载Q值逐渐升高。     2.        检波器的输入阻抗与耳机的阻抗有关，这也是意料之中的事，把实验的阻抗为1K多的大罐头耳机换成300欧的SC2-300耳机，高频毫伏表测到的电压下降了很多，这正好说明检波器的输入阻抗是随着耳机阻抗的降低而降低。     3.        将3DQ用3DP 替换，检波器的输入阻抗变低了，这与以前测到的这两种管子的转移曲线的情况符合，由于3DP的零偏漏极电流大于3DQ的零偏漏极电流，故在同样的栅压下3DP的漏极到源极的等效电阻值要小于3DQ的等效电阻，所以3DP呈现更低些的检波输入阻抗。     4.        无论是哪种型号的二极管，即使是高RD的二极管只要不用班尼电路，检波输入阻抗都低于我上述实验中的MOS管检波器的输入阻抗，可见班尼电路在提高二极管检波输入阻抗起到了重要的作用。 通过上述实验可以得到如下结论：     1.        与调谐回路耦合适当的MOS管检波器的输入阻抗要高于没有使用班尼电路的高RD二极管检波器，但是明显低于使用了电阻值较大的班尼电路高RD二极管检波器。     2.        MOS管检波器的输入阻抗值主要取决于管子特性、耳机阻抗、L2与调谐回路的耦合程度等因素，与MOS管自身的栅极阻抗关系不大，耳机阻抗越大检波器的输入阻抗越高，L2与调谐回路的耦合越弱检波器的输入阻抗越高。     值得注意的是：我们不能通过无限制的提高耳机阻抗和减弱L2与调谐回路的耦合程度来提MOS检波器的输入阻抗，耳机阻抗过高使检波器的输出阻抗失配，将造成耳机的得到的音频功率下降，影响音量和灵敏度，同时声音的音调变得低沉，高音严重损失。L2与调谐回路耦合过弱，送到检波器的能量过少，音量会变得很小，灵敏度严重下降，恐怕只能收到个别强台了。 声明：以上实验方法未必严谨，所有实验数据都是单次结果，没有冗余量，难免误差较大，因此只能作为定性的参考，不能作为定量分析的依据。     由于时间关系，本次实验中原打算测试的MOS管检波器的输出阻抗未能如期进行，只好留到以后再做了。

[ 本帖最后由 lq19512003 于 2011-5-10 09:53 编辑 ]

安庆矿友

这个实验3DQ的负载应该用固定电阻负载代替耳机重新做一遍，（如600欧）
二极管也用固定电阻代替，去掉班尼电路
同时计算下各负载得到功率

lq19512003

因为MOS管检波是近几年才被应用，大家对这种检波的特性还不是很了解，通过这个实验主要是想搞清楚MOS管检波的一些基本特性，以及这些特性与我们常见并且非常熟悉的二极管检波器的差别，只有搞明白了这些才有可能在理论指导下有针对性的使用MOS管检波器，也才能取得更好的效果。二极管和MOS管做检波各有千秋，也各有不足，搞明白了就可以扬长避短，发掘出最好的效果，这里不存在谁比谁好的问题，谁的爸爸都不是李刚！

我也要试试

嗯，这个我看不懂。

[ 本帖最后由 我也要试试 于 2011-5-10 02:41 编辑 ]

我也要试试

好想是说3DQ不如二极管，受再生反馈影响输入阻抗成变性。

我也要试试

L2多绕几圈声音是大了，输入阻挡也低了，声音大点但选择性差，L2少绕几圈输入阻挡就高，声音小。整体来说不如二极管。

我也要试试

还是搞个电牛好！

L.D.XIONG

lq19512003

谢梁兄加分！   

蒙古乐忽门

辛苦了,李老师,给我们做出了珍贵的实验,可惜我还不能加分,要不给您这种精神也得多加几分

锡钛镀锌

“替代法”是一妙招，学习了。

“耳机阻抗过高使检波器的输出阻抗失配，将造成耳机的得到的音频功率下降，影响音量和灵敏度，同时声音的音调变得低沉，高音严重损失。”

在矿机实验中，我也注意到使用高阻抗耳机时，音调变的低，无高音。
还请高手解释一下之其中的关系，就是说，阻抗是怎样影响到音调的？ 高频是怎样消耗了？ 多谢批讲。

lq19512003

谢谢您的支持，这个实验折腾了一天多才做完，主要是准备过程很麻烦，如果对大家还有点用处我就感觉这个劲费得值得了。

lq19512003

我不是高手，试着解答一下您的问题，如答错了请见谅：
回答问题的要点：
1，耳机是电感性负载。
2，感抗随频率变化，故耳机的阻抗随频率变化。
3，阻抗匹配时负载得到最大功率。
原因分析：
众所周知耳机是一个呈电感性的负载，在其阻抗中感抗值充分大于电阻值，因此耳机的阻抗明显地表现出感抗的特性。大家也知道感抗是随频率变化的（感抗等于2 π f L)故当加载到耳机上的信号频率越低时耳机的阻抗值就越低，反之信号频率越高则耳机阻抗值就越高。在实际应用中，我们往往把耳机在1000Hz或是800Hz频点上的阻抗称作耳机的阻抗，假如我们使用1000Hz频点上的阻抗作为耳机的阻抗，那么如果耳机与变压器的抽头阻抗匹配，耳机则在1000Hz的频点上获得最大功率，而在几百Hz或是两三千Hz的频率上虽然未达到匹配，但失配（失去匹配）并不是很严重，且高、低频失配基本上是对称的，故听起来效果还不错。
如果耳机的阻抗超过了矿机需要的阻抗值，我们常常把这种情况叫做“负载阻抗偏高失配”，在这种情况下对于标定阻抗的1000Hz信号来说阻抗已经失配了，而且由于耳机是电感性负载，频率越高的耳机感抗值也越高，相反，频率越低耳机的感抗值就越低，这就是说对于频率越高的信号失配就越严重，而频率越低的信号来说失配越不严重，当频率低到一定的程度时耳机的阻抗与矿机内阻相等了，这时就是在这个低频率上耳机与矿机的阻抗匹配了。
从上面的分析中就可以得出结论了：在耳机阻抗高于矿机的内阻时的耳机时，发生了负载阻抗偏高失配，这时对于频率越高的信号失配越严重，频率低的信号失配不严重，甚至不失配，又因为 “在阻抗发生匹配时耳机才能获得最大的功率“ 的原因，故在这种情况下频率越高的信号耳机获得的功率越小，频率低的信号耳机获得的功率大，所以发生了耳机里听不见高音，只有低音的声音低沉现象。
同理，如果耳机阻抗低于矿机内阻则发生的是”负载阻抗偏低失配“ ，则会发生耳机内低音丢失现象，在耳机中听到的声音很尖，无低音。

[ 本帖最后由 lq19512003 于 2011-5-10 13:25 编辑 ]

skyrusher

如果把电容性耳机和电感性耳机联合起来用效果会怎样？

锡钛镀锌

原帖由 lq19512003 于 2011-5-10 12:50 发表
我不是高手，试着解答一下您的问题，如答错了请见谅：
回答问题的要点：
1，耳机是电感性负载。
2，感抗随频率变化，故耳机的阻抗随频率变化。
3，阻抗匹配时负载得到最大功率。
原因分析：
众所周知耳机是一 ...

IQ19512003 乃一高高手。
深入浅出，佩服佩服。
矿坛就是由你这样侠士的努力才日新月异，欣欣向荣。

lq19512003

惭愧！您实在是过奖了！论坛兴旺靠大家，兴趣所致，多多交流！