verbeterde diode detector

De ingang impedantie is heel hoog

Voor germanium zal dat wel meevallen denk ik.
Dan moet je de gelijkstroomweerstand van de twee dioden bij nul volt meten of weten. Dat kan je uit de doorlaatkarakteristieken halen. De HF-impedantie is dan de helft van de gemeten gelijkstroomweerstand. Voor HF staan de twee dioden immers parallel. De ene is geaard via de 100nF-condensator en de andere is geaard via de 180pF-condensator.
Helemaal correct zal voorgaand verhaaltje niet zijn, want de basis-emittordiode van de BC550 doet ook mee, maar niet voor HF. Door die diode moet een stroom lopen om de transistor te laten werken. Door die stroom verschuiven de werkingspunten van de twee germaniumdioden iets.
Als de loper van de potentiometer in de onderste stand staat, dan zal het HF-signaal te laag zijn om de drie dioden open te sturen.
Als de loper in de bovenste stand staat, dan geleiden de drie dioden allemaal en ziet de HF een kortgesloten ingang. Ergens ertussenin zal het HF-signaal het sterkst zijn. De spanning op de loper zal dan rond de 0,5V zijn.
Je kunt de potentiometer gebruiken als volumeregeling. De vervorming krijg je er gratis bij.

De potentiometer wordt zo ingesteld dat de 500µA meter net niet uitslaat, de gevoeligheid is dan maximaal.

Aan deze meting twijfel ik niet.

Ik zal de ingangs weerstand eens opmeten, ik ben toch bezig met een soort van ontvanger waar deze detector ook inzit.
Doordat de schakeling zo gevoelig is, kun je dit ook gebruiken als een veldsterkte meter, of als AM detector van een ontvanger.
Voor een veldsterkte meter zou ik de 220 ohm vaste weerstand vervangen door een regelbare van 2-5k ohm.
De schakeling doet het ook goed bij spanningen van enkele Volts piek-piek, het is immers een hoog niveau detector. Ook kleine spanningen worden goed gedetecteerd, al geeft de meter dat soms niet aan.
En dan bedoel ik spanningen tot een paar honderd millivolt piek-piek.
Alles wat ik meet met de oscilloscoop klopt meestal precies met de DC spanning op de emitter van de BC550.

Komt overeen met de van Techlib bekende schakeling, onder de naam Amazing All-Band ontvanger:

Behoorlijk gevoelig tot vast wel een 2-3 GHz. Ik geloof dat ik een 1SS90 Schottky diode gebruikte. En een LM386 voor de audio.

Het voordeel van jouw schakeling is dat de voorspanning nauwkeurig in te stellen is.

Maar wat zijn de pro's en con's van de 2x een diode direct aan de basis t.o.v. 1x een diode via een condensator aan de basis??

Ha Martin V,

Door de bias kan je een silicium klein signaal diode gebruiken een germanium wordt hier door overbodig.....
Ik gebruik een stroombron die iets stabieler is maar goed het werkt prima.

Groet,
Henk.

Hallo RonW en Electron920,

Goede vraag @RonW, wat de voordelen zijn om twee ipv. een enkele diode te gebruiken. Voordeel is dat met twee diodes de output spanning dubbel zo hoog is als met een enkele diode.
Zou ik één diode gebruiken in de schakeling, namelijk D2, dan wordt D1 vervangen door een smoorspoeltje of een weerstand. Beide zijn niet ideaal, een diode is de meest logische oplossing. Doordat er al een DC stroompje door de twee diodes loopt, is er geen spannings verlies over de dioden.
Over die 1k ohm potmeter in het schema kan ik beter nog een diode zetten, de 1N4148 in doorlaat richting.

Ik was bezig met een slordige test schakeling van een ontvanger. Vandaag ga ik opnieuw beginnen en ik begin met bouwen van die ontvanger aan het einde van de totale set-up, dat is de detector. Met de meetgenerator zal ik de ingangs weerstand van de detector opmeten, bij verschillende uitgangspanningen, ik kom hier later op terug.

Ik heb een aangepaste versie in elkaar gezet, maar heb deze nog niet echt getest. Slechts eventjes met een heel kort draadje als antenne.

De bias voor de diodes kent een duidelijke piek.

De andere potjes zijn per ongeluk omgewisseld, maar dat zal geen groot verschil uitmaken.

De emitterpot heeft minder dramatische gevolgen voor de gevoeligheid.

Alle verlichting in de werkkamer bromt er flink op los. Dicht bij mijn tablet hoor ik duidelijk de piepjes van Wifi/G4.

Volgens mij staat er in het boek 'Jongensradio' ook zo'n ontwerp?
Supplement ontvanger o.i.d. even uit het hoofd

@RonW dat ziet er goed uit, je zou een 1N4148 diode kunnen plaatsen, op dat punt waar die 500mV voorspanning voor de diodes is.

@Hubie ik wordt nieuwsgierig zou je dat artikel of het schema alleen ervan hier kunnen plaatsen?

OK Martin V,ik ga morgen het boekje even opzoeken.

Is misschien bruikbaar voor je experimenten.

Op 20 december 2023 00:05:12 schreef ronw:

Maar wat zijn de pro's en con's van de 2x een diode direct aan de basis t.o.v. 1x een diode via een condensator aan de basis??

met de twee diode-schakeling bekom je een piek-to-piek detector, dus zowel de negatieve als de positieve piek worden gezien en doorgegeven naar de uitgang (als een piek-to piek gelijkspanning mocht je het afvlakken)

Nadeel is de dubbele diode drop, maar door de bias ben je die grotendeels kwijt.

bij de enkele diode schakeling ziet je gelijkrichter de negatieve pieken gewoon niet en tevens moet je een ontlaadweerstand voorzien aan de primaire kant, anders raakt de diode na enkele periodes voor gepolariseerd tot de piekwaarde en detecteer je enkel nog stilte. Gebruik je een Ge diode, dan werkt het vaak ook zonder die primaire lekweerstand, omdat de Ge diode uit zichzelf al voldoende lek heeft..

een piek-to-piek detector

Vergeet alleen niet dat dat er wel 'inhakt' op de bron - niets voor niets. Een rekenvoorbeeld met ideale dioden:
Stel, je HF-bron levert 1 Vrms, dat is dus √2 V piek. Uit de spanningsverdubbelende detectieschakeling komt dan U = 2√2 ≈ 2,83 V.

Als nu bijvoorbeeld de belasting RL = 10 kΩ is, dan ontwikkelt zich daarin een vermogen van U²/RL = 0,8 mW.
Wie levert dat vermogen? De HF-bron natuurlijk, van 1 Vrms. Omdat ook hier geldt dat P = U²/R, is de 'R' die de bron ziet dus maar 1250 ohm, dat is 1/8 maal de belastingsweerstand.

(Bij een gewone piekdetector met één diode zou de HF-bron in dit voorbeeld met RL = 10k een weerstand van 5000 ohm zien, 1/2 maal de belastingsweerstand, zoals een vergelijkbare berekening aantoont.)

@FET,

Je berekening is prachtig voor een hoogsignaalniveau, maar hoe ziet het gedrag van deze detector eruit bij een spanning van bijvoorbeeld 1mV_rms?
Het lijkt me dat als je de beschikking hebt over een HF-spanning van 1Vrms dat dan een extra voorspanning bij gebruik van germaniumdioden weinig winst oplevert. De doorlaatspanning bij een germaniumdiode is immers laag.

Mijn post ging alleen over het feit dat de spanningsverdubbeling niet voor niets gaat, en betaald wordt door een viermaal zo laagohmige belasting voor de HF-kring.

Als je wilt kun je de berekening overnieuw doen voor kleine signalen. Het blijft zo dat als je een spanningsverdubbeling toepast, de belasting die de bron ziet viermaal zo laagohmig wordt. Je laat immers het signaal door de verdubbelde spanning het viervoudige vermogen leveren uit hetzelfde HF-signaal.
Zo laag als 1 mV wilde @TS trouwens niet gaan:

En dan bedoel ik spanningen tot een paar honderd millivolt piek-piek.

--
Zelf zou ik geen diodedetector voor lage spanningen gebruiken.
De uitgagsspanning is voor zulke kleine spanningen evenredig met het kwadraat van het ingangssignaal. Niet alleen krijg je daardoor vervorming in de modulatie, maar ook wordt (door kruismodulatie van de verschillende audiofrequenties, dus ook de ruis) de S/N-verhouding veel slechter dan zou hoeven.
De voorspanning helpt hierbij niet. Als je die zo hoog zou maken dat je 'uit de bocht' bent, dan is er ook geen detectie meer.
Vergeet niet dat de diodekarakteristiek geen knik is, maar een exponentiele grafiek, die er uiteindelijk op iedere schaal hetzelfde uit ziet.

--
e: O, dit is een leuk eenvoudig oefeningetje voor een sim.
@Martin V, voor welke frequentie had je dit gedacht? (i.v.m. de condensatorwaarden)

Op 21 december 2023 19:14:40 schreef Frederick E. Terman:
Vergeet niet dat de diodekarakteristiek geen knik is, maar een exponentiele grafiek, die er uiteindelijk op iedere schaal hetzelfde uit ziet.

Niet helemaal.
Bij een verschilspanning van 1mV ziet die karakteristiek 'rechter' eruit dan bij 1V. Bij zeer lage differentiële spanningen is het gedrag gewoon een weerstand en bij zeer hoge spanningen volgt de karakteristiek gewoon de xy-as. Negatief, de x-as. Positief de y-as. Bij 1000 Vac kan je gewoon de 0,6V spanningsval over de diode verwaarlozen.

Ha ohm pi,

Een diode is uiteraard een dynamische weerstand het voorbeeld van @Frederick E. Terman is dan ook meer in het licht van een examen vraag.
Bij een laag ohmige bron is het effect van de parallele diode weerstand dan ook te verwaarlozen......
Maar de attentie is goed dit geldt uiteraard met elke parallele weerstand.
Belangrijker als je zoals @rob007 wel eens doet er een veldsterktemeter van maakt dat het alleen opgaat bij een sinus golfvorm.
Met een of twee diodes maakt niet uit.....
Maar jou voorbeeld is een grootsignaal diode dan gelden er andere voorwaarden !
Ik zou dan ook de transistor bij @Martin V, als buffer gebruiken.....

Groet,
Henk.

Hebben Schottkydiodes nog voordelen tov Ge/Si?

Op 21 december 2023 16:51:09 schreef Frederick E. Terman:
[...]Vergeet alleen niet dat dat er wel 'inhakt' op de bron - niets voor niets. Een rekenvoorbeeld met ideale dioden:
Stel, je HF-bron levert 1 Vrms, dat is dus √2 V piek. Uit de spanningsverdubbelende detectieschakeling komt dan U = 2√2 ≈ 2,83 V.

Als nu bijvoorbeeld de belasting RL = 10 kΩ is, dan ontwikkelt zich daarin een vermogen van U²/RL = 0,8 mW.
Wie levert dat vermogen? De HF-bron natuurlijk, van 1 Vrms. Omdat ook hier geldt dat P = U²/R, is de 'R' die de bron ziet dus maar 1250 ohm, dat is 1/8 maal de belastingsweerstand.

(Bij een gewone piekdetector met één diode zou de HF-bron in dit voorbeeld met RL = 10k een weerstand van 5000 ohm zien, 1/2 maal de belastingsweerstand, zoals een vergelijkbare berekening aantoont.)

Op dat antwoord zat ik te wachten... de standaard berekening, maar beetje oneerlijk.

ALs je er hetzelfde vermogen uit wil, dan mag bij de dubbeldiode detector de belastingsweerstand evenredig naar omhoog. In het voorbeeld houdt je dezelfde weerstand aan, uiteraard dat ie de meting dan harder belast, hij geeft meer vermogen, en voor niets gaat de zon op.Btw, In de schakeling van TS volgt na de detectie een emittervolger , de belasting van de gelijkrichter is sowieso zeer klein.

Maar een beetje vergeten groot voordeel van de dubbeldiode detector is dat je ongestraft een condensator in serie met de ingang mag zetten om een (ongewenste ) DC spanning kwijt te raken.

bij de enkelfazige gelijkrichter/detector kan je dat niet zomaar. Je bent dan verplicht een weerstand parallel te zetten aan het knooppunt condensator/ diode, die, als je de meetfout klein wil houden, veel kleiner uitvalt dan de totale belasting die de dubbeldiode detector uitoefent, zelfs met een gelijke belasting..

Op 21 december 2023 20:49:54 schreef Henry S.:
Hebben Schottkydiodes nog voordelen tov Ge/Si?

Jazeker Henry, Schottkey diodes zijn de snelste diodes die er maar te krijgen zijn.
Ze hebben een veel lagere capaciteit als silicium diodes en een lagere spanningval over de diode. Bij hoge frequenties is de interne dissipatie lager als die van silicium dioden.
Nadelen zijn: Schottkey diodes gaan niet erg hoog in sperspanning. Meestal is dat tot 30 á 40V. dit beperkt het toepassings gebied tot laag vermogen toepassingen en lage spanningen.

Ik ben gisteren en vandaag bezig geweest om wat metingen aan de detector uit te voeren. In de onderstaande tabel is:
Vin in mVp.p. de ingangspanning op de detector gemeten met de oscilloscoop.
Vout in mV de spanning op de emitter van de transistor welke met een weerstand van 4700 ohm naar de GND gaat.
Voor de frequentie gebruikte ik 455kHz. De ruststroom door de diodes en de transistor heb ik ingesteld op 5µA. Dat is een spanningsval van 23,5mV over de emitterweerstand.

Voor de tweede test heb ik de BAT85 diodes gebruikt. En ik vind deze test even wat beter als die met germanium dioden.

Ik vind de metingen wat tegenvallen, eerlijk gezegd. Ik dacht dat de detector veel gevoeliger zou zijn.
Daarom heb ik verbetering aangebracht door een extra DC spanning (eigenlijk stroom) versterking te gebruiken.
Het schema ziet er nu zo uit:

Dit is een hele verbetering!
Met slechts 100mV p.p. op de ingang slaat de meter op maximaal uit.
Maar ook wel gelijk een nadeel van zo overgevoelige schakeling, is dat ik met mijn hand al bij de ingang kom, maar nog niet eens aaraak, de meter al uitslaat.
Maarja dat vereist een zorgvuldige opbouw met korte bedrading tussen de componenten.

@Martin V

Je hebt nog niet verteld bij welke frequentie je deze schakeling wil gaan gebruiken.

En hoe dat van invloed kan zijn op de keuze van de diodes?

Ik neem aan, door het toepassen van een bias op de diodes, dat de Vforward van deze een minder belangrijke factor (of totaal onbelangrijk?) wordt t.a.v. hoe efficient/effectief het ingangssignaal gelijkgericht wordt tot een signaal op de basis van de BC550.

Wordt dan niet de capaciteit van de diode een belangrijkere factor?

Kan je stellen dat hoe lager de capaciteit van de gebruikte diodes, des te hoger de frequentie die nog gedetecteerd kan worden?

En, indien je veel lagere frequenties wil detecteren, het beter is om diodes met een hogere capaciteit te gebruiken?

En dat afhankelijk van de te detecteren frequentie, er een "sweet spot" is voor welke diode hier het meest geschikt voor is...?

Zie ook de experimenten met verschillende type diodes in kristalontvangers.

http://www.crystal-radio.eu/endiodes.htm
http://www.crystal-radio.eu/endetunittest1.htm (test bij 1.5 MHz)

http://qrp.gr/ultimatextalset/index.htm

Hopelijk kan iemand dit goed uitleggen...

Ha Martin V,

Als je geen bias wil gebruiken dat kan met een zero bias Schottky diode bijvoorbeeld de SMS7630-001 kost € 0,65
Germanium de echte is er niet meer maar de surrogaat types zijn redelijk !
Met zo'n zero bias heb je geen voor stroom meer nodig ik kan wel zeggen dat ik de afgelopen 10 jaar niets anders gebruik,
maar dit zijn klein signaal diodes.....
Als ik een patentje zou gebruiken zoals jij schetst of wat @ ronw laat zien dan zou ik de transistor voor de diodes schakelen je omzeilt het punt wat @Frederick E. Terman aangeeft.
Al hoewel dit laatste alleen relevant is waneer de bron een hoge impedantie heeft.......

Groet,
Henk.

Hi,

Ik heb aan een klein beetje aangepast schema wat HF metingen gedaan met AM modulatie 30, 70 en 95% en een modulatie Frequentie van 1KHz.
De aanpassingen betreffen vooral wat extra onderdelen voor filtering, zodat er beter te meten is en ook performance verbetering.
De DC waarden zijn antuurlijk niet echt stabiel, dit door de temperatuur gevoeligheid van de dioden en de transistor,
maar dit is ongeveer het gemiddelde wat in het schema staat.

Door aan de trimpotmeter te draaien kan je een punt kiezen waarbij je de vervorming zo laag mogelijk wilt hebben.

Deze detector blikt niet uit in lage vervorming voor de AM detectie.
In mijn schema staan de 1N4148 vermeld voor detectie, deze leverde wat lagere vervorming dan verschillende Germanium dioden.
Ik denk dat de modulatie ook de RD moduleerd en dat de vrij hoge vervorming geeft bij de Germanium typen.
Hele hoge gevoelighied willen hebben, dus zo dat de dioden net geleiden dit samen met met de baisstroom, resulteerd in het omhoog schieten van de ruisvloer.

Wat betreft de belasting van de kring gelevert door de detector, is als omschreven door Frederick E. Terman.

Het schema waarmee ik gemeten heb.

.
Gebouwd op een stukje koperprint, als je naar de onderdelen kijkt zie je het schema.

.
Ik heb gebruik gemaakt van mijn HF generator de Siglent SSG3021X, voor voor het aansturen van de schakeling.
Maar voor HF frequenties kan dat b.v. ook de Siglent SDG1032X zijn of iedere andere moderne functie generator.
Ik heb al meer aangegeven, dat moderne functie generatoren een groot inzet gebied hebben,
bij deze test maar ook de test die ik pas heb gedaan aan power Supply Darlington configuraties.

De rede van het gebruik van de HF generator is, omdat ik nog wat testen op stafel heb staan voor HF/VHF amplitude metingen, de schakeling hier afgebeeld werkte zeker tot 250MHz goed.

.
Dit is het blok schema, hoe het een ander aan elkaar hangt tijdens de metingen.
Er is gebruik gemaakt van een van mijn meetversterkers, deze heeft een 50Hz Notch om de brom voor een deel weg te halen en
om de SN van de Quant Asylum wat te verbeteren door de +20dB gain.
Met de scoop kijk ik naar het audio dat uit de detector komt.
De Quant Asylum ADC hangt aan een computer en ik kijk daarmee naar het audio uit de detector bij verschillende sterktes van het HF signaal en modulatie diepte.

.
Als je wil kan je heel veel metingen doen om deze schakeling te karakteriseren, dat zou je eigenlijk automatisch moeten doen, zoals HF amplitude sweeps, Modulatie sweeeps enz.
Een aantal meetapparaten zijn nieuw voor mij en ik gebruik deze schakeling met de metingen er aan om vertrouwd te raken met deze apparatuur.
En ik hoop dat jullie het ook leuk vinden om dit soort metingen eens te zien.

Laten we beginnen met een audio spectum plaatje gemaakt met de QuantAsylum QA403 meet ADC, HF = 5MHz, 1KHz 95% Modulatie

.
Deze is bij 100mV en 70% modulatie diepte.

.
Deze is weer bij 100mV en 30% modulatie diepte.

.
Nu vier scoop fotos allen genomen bij 100mV HF signaal maar met verschillende modulatie diepte.
Let op de onderzijde van de Sinus en bij 30% modulatie diepte op de ruis in het signaal.

.

.

.
Dit is een plaatje met een blokgolf als modulatie om de audio bandbreedte een beetje aan te geven, door de extra filtering aan de basis van de BC550c zijn de flanken niet echt stijl.

.
Nu nog een paar foto's bij 10mV HF signaal en dan hoe het signaal er op de scoop uit ziet.

Ik heb geprobeert er iets van te maken door filtering enz. toe te passen, hier nog net goed zichtbaar.

.
Nu bij 30% modulatie diepte, er is weinig zinnigs meer van te maken.
Ik kan jullie wel een mooi plaatje laten zien van de 1KHz toon bij deze signaal sterkte en modulatie diepte, maar dan moet ik mijn "Lock In" mV meter aan de uitgang hangen.
Een PLL lokt dan op de 1KHz en onderdrukt dan de andere signalen, zie het maar al een heel smal band pass filter, maar het gaat er juis om om te laten zien hoe het signaal in de ruis verdrinkt.

.
Omdat de signalen aardig in de ruis zitten bij 1mV HD signaal, nu alleen nog een paar plaatjes gemaakt met de Quant Asylum.
Hier is het HF signaal 1mV en 95% modulatie diepte bij 1KHz.

.
Hier is het HF signaal 1mV en 70% modulatie diepte bij 1KHz.

.
Hier is het HF signaal 1mV en 30% modulatie diepte bij 1KHz.

.
De metingen met de QuantAsylum samen met de meetversterker en Notch filter zorgen er voor dat ej toch nog relevantie informatie uit het signaal kan halen.
Wat ik in het begin al aangaf, dit is geen lage vervorming AM detector.
Maar dat is voor hoe de gene die het leuk vinden om deze detector te bouwen niet zo van belang,
dominant is de 2e harmonische en dat geeft de nabouwers vast een heel warm buizen gevoel.
De tweede harmonische klink niet aggressief en zal meestal niet opvallen tussen de storing op de HF banden.

Nu leeg getypt en gemeten.

SHOOT!

Groet,
Bram

Op 19 december 2023 19:28:40 schreef ohm pi:
[...]Dan moet je de gelijkstroomweerstand van de twee dioden bij nul volt meten of weten. Dat kan je uit de doorlaatkarakteristieken halen. De HF-impedantie is dan de helft van de gemeten gelijkstroomweerstand. Voor HF staan de twee dioden immers parallel. De ene is geaard via de 100nF-condensator en de andere is geaard via de 180pF-condensator.

De Ri van een klein signaal diode als de 1N4148 kun je berekenen door 25,9/I diode (mA).

Heeft er iemand Rob007 ge… ?
Veldsterkte metertje? ( Henk heeft het helemaal goed! Heb pas gewoon domweg gevoelige metertjes gekocht! )
Ja Graag! Liefst gevoelig tussen de 70 en 100MHz?
Ha Ha Haaa LOL
.
zat al mee te lezen met de gedachte is het voor mij bruikbaar?
.
zelf ook al bezig geweest welke van de diodes die ik heb zijn goed voor veldsterkte rond 70..100MHz
http://qrp.gr/ultimatextalset/index.htm
.
https://www.amazon.nl/stroompaneelmeter-DC0-50UA-Amp%C3%A8remeter-elek…
.
https://www.amazon.nl/Amp%C3%A8remeter-Analoge-Meetinstrument-Eenvoudi…
.
Dus ja ik kijk mee! ( vind het erg interessant! )

VrGr Rob