Forum: HF, Funk und Felder Schaltungen mit im Arbeitspunkt eingestellter Diode


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von Matthias K. (kannichauch)


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Hallo, meine Frage:

Wie gut funktionieren Detektorschaltungen, Mischerschaltungen und 
andere, die eine Einstellung im Arbeitspunkt der Diode haben?
Oder habt Ihr vielleicht ein paar einfache Schaltungen mit Anwendung?

Hintergrund: Oftmals stört die Durchlassspannung von Dioden. Für 
Detektoren zum Beispiel in Demodulatoren, Tastköpfen, Volt- und 
Wattmetern usw. ist es sinnvoll, dieses Problem zu beseitigen, um 
überhaupt Wechselspannungen(HF) kleiner ca. 0,6V 
detektieren(HF-Demodulatortastkopf) zu können. Ich habe bisher 
Schaltungen gefunden mit zum Beispiel vorgegebenem Durchlassstrom aus 
Betriebsspannung und 1 MOhm.
Dagegen scheint das praktisch kaum angewendet zu werden.

Vielen Dank für Tips

Matthias

von Hp M. (nachtmix)


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Matthias K. schrieb:
> ist es sinnvoll, dieses Problem zu beseitigen, um
> überhaupt Wechselspannungen(HF) kleiner ca. 0,6V
> detektieren(HF-Demodulatortastkopf) zu können.

Nicht unbedingt sinnvoll.
Doie Diodenkennlinie ist ja viiiel länger und zu sehr kleinen Strömen 
gehören auch kleine Spannungen.
So bei -50dBm an 50 Ohm wirds langsam rauschig, und zwischen etwa -70dBm 
und -20dBm folgt die Richtspannung dem Quadrat der Wechselspannung bzw. 
verläuft proportional zur HF-Leistung.
Bei höheren Pegel erfolgt Spitzengleichrichtung und die Richtspannung 
ist nur noch Proportional zur HF-Spannung.
Man kann die Empfindlichkeit verbessern (auch bei Mischern), indem man 
etwas Vorstrom gibt, aber dann muß man die HF modulieren, sonst kann man 
nicht unterscheiden, ob der Gleichstrom aus dem Gerät oder von der HF 
stammt.

: Bearbeitet durch User
von Ralph B. (rberres)


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Matthias K. schrieb:
> Ich habe bisher
> Schaltungen gefunden mit zum Beispiel vorgegebenem Durchlassstrom aus
> Betriebsspannung und 1 MOhm.
> Dagegen scheint das praktisch kaum angewendet zu werden.

Das hat man früher in der Tat gemacht, als es noch keine Low-Barrier 
Dioden gab. Man hat etwas an Empfindlichkeit gewonnen zu Lasten der 
Linearität im oberen Pegelbereich. Zudem war es extremst 
temperaturabhängig.

Heute gibt es Low-Barrier auch als Zero-Bias Diode bekannt, welche 
Leistungen bis ca -70dbm erfassen können. BAT62 ist so ein Kamerad.

wie HP.M schon geschrieben hat ist bis zu etwa einer Leistung von -20dbm 
die Ausgangsspannung proportional der Eingangsleistung. ab ca 200mV 
Eimgangspannung ist die Ausgangsspannung proportional der 
Spitzenspannung. Dazwischen ist es ziemlich undefiniert.

Ralph Berres

von Possetitjel (Gast)


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Matthias K. schrieb:

> Wie gut funktionieren Detektorschaltungen, Mischerschaltungen
> und andere, die eine Einstellung im Arbeitspunkt der Diode
> haben?

???

Kannst Du die Frage mal bitte anders formulieren?

> Oder habt Ihr vielleicht ein paar einfache Schaltungen mit
> Anwendung?
>
> Hintergrund: Oftmals stört die Durchlassspannung von Dioden.
> Für Detektoren zum Beispiel in Demodulatoren, Tastköpfen,
> Volt- und Wattmetern usw. ist es sinnvoll, dieses Problem
> zu beseitigen, um überhaupt Wechselspannungen(HF) kleiner
> ca. 0,6V detektieren(HF-Demodulatortastkopf) zu können.

Hmm. Nee. Das stimmt in dieser Form nicht.

Der Punkt ist, dass es diese "Durchlassspannung" gar nicht
gibt. Die Dioden haben lediglich eine sehr krumme I-U-Kennlinie.

Das klingt nach Prinzipienreiterei und Wortklauberei - ist es
aber nicht: Wenn Du den Strom durch die Diode immer kleiner
machst, sinkt auch die Flussspannung immer weiter ab. Bei sehr
kleinen Strömen (Nanoampere und geringer) ist das dann einfach
ein (relativ großer) ohmscher Widerstand.

Die "Durchlassspannung" entsteht dadurch, dass man üblicherweise
Messströme im unteren Milliampere-Bereich verwendet. Schraubst
Du Deine Ansprüchen an den Strom herunter, indem Du die Folge-
schaltung hochohmiger machst, sinkt auch die Flussspannung ab.
Für normale Si-pn-Dioden müsste man mit ungefähr 100mV je
Dekade im Strom dabei sein; bei Schottky-Dioden weiss ich
es nicht.

Die Demodulatortastkoepfe, die ich kenne, koennen deutlich
kleinere Spannungen als 600mV detektieren. Wenn die Folge-
schaltung hochohmig genug ist, kommt dann auch bei 300mV
oder noch weniger ein Ladestrom für den Querkondensator zu
Stande. Es muss ja auch nicht sehr schnell gehen; man hat
ja viele Millionen Halbwellen je Sekunde zur Verfügung... :)

> Ich habe bisher Schaltungen gefunden mit zum Beispiel
> vorgegebenem Durchlassstrom aus Betriebsspannung und 1 MOhm.

Ja, das ist der übliche Weg. Der Ruhestrom senkt den wirk-
samen Widerstand der Diode schonmal einige Größenordnunge
ab.

> Dagegen scheint das praktisch kaum angewendet zu werden.

Was "DAS"?

von Possetitjel (Gast)


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Ralph B. schrieb:

> Matthias K. schrieb:
>> Ich habe bisher Schaltungen gefunden mit zum Beispiel
>> vorgegebenem Durchlassstrom aus Betriebsspannung und
>> 1 MOhm.
>> Dagegen scheint das praktisch kaum angewendet zu werden.
>
> Das hat man früher in der Tat gemacht, als es noch keine
> Low-Barrier Dioden gab. Man hat etwas an Empfindlichkeit
> gewonnen zu Lasten der Linearität im oberen Pegelbereich.
> Zudem war es extremst temperaturabhängig.

Ich wollte immer mal einen Schaltungsvorschlag nachbauen,
der zwei gleiche Dioden mit identischen Ruhestrom genommen
hat, von denen aber nur eine mit HF beaufschlagt wurde -
habe das aber bisher nie gemacht.

Gibt's da Erfahrungen, wie gut so eine Temperaturkompensation
funktioniert?

von Ralph B. (rberres)


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Possetitjel schrieb:
> Ich wollte immer mal einen Schaltungsvorschlag nachbauen,
> der zwei gleiche Dioden mit identischen Ruhestrom genommen
> hat, von denen aber nur eine mit HF beaufschlagt wurde -
> habe das aber bisher nie gemacht.

Schaue dir mal die ALC-Schaltungen in Rohde&Schwarz Signalgeneratoren 
an. SMY z.B.

Die machen das genau so.

Ralph Berres

von Matthias K. (kannichauch)


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Possetitjel schrieb
>> Wie gut funktionieren Detektorschaltungen, Mischerschaltungen
>> und andere, die eine Einstellung im Arbeitspunkt der Diode
>> haben?
>
> ???
>
> Kannst Du die Frage mal bitte anders formulieren?
Nein.
Ohne Einstellung ist der normale Gleichrichter, mit Einstellung lässt 
die Diode bereits ohne Signal mit einem bestimmten kleinen Strom 
arbeiten.

> Hmm. Nee. Das stimmt in dieser Form nicht.
>
> Der Punkt ist, dass es diese "Durchlassspannung" gar nicht
> gibt. Die Dioden haben lediglich eine sehr krumme I-U-Kennlinie.
Verstehe, brauchst Du nicht weiter ausführen.
Bei rein hohen Frequenzen, in Mischern z.B., sieht das aber etwas 
schwieriger aus.

> Ja, das ist der übliche Weg. Der Ruhestrom senkt den wirk-
> samen Widerstand der Diode schonmal einige Größenordnunge
> ab.
Ok, danke. Ich werde es jetzt einfach mal mit LTSpice testen.
Das fällt mir leider jetzt erst ein.

> >> Dagegen scheint das praktisch kaum angewendet zu werden>
> Was "DAS"?
Damit ist gemeint, das man eine Arbeitspunkteinstellung in den meisten 
Rundfunk- bzw. Radiogeräten normal nicht findet.

MfG
Matthias

von eric (Gast)


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Matthias K. schrieb:
> Wie gut funktionieren Detektorschaltungen


In einfachen Detektorempfängern ohne zusätzliche Verstärkung
arbeiten die Dioden nicht durch Schwellwertgleichrichtung
wie in populären Darstellungen beschrieben.

Selbst bei Ge- und Schottky-Dioden erreicht das von der Antenne
kommende Signal nur in seltenen Fällen den "Schwellwert"
von ca. 300 mV. Ein Fernempfang wäre damit absolut unmöglich.

Die korrekte Darstellung sieht die Diode vielmehr
als nichtlinearen Widerstand um den Nullpunkt herum
und erreicht durch optimale Widerstands-Anpassung
der Gesamtschaltung erstaunliche Empfangsleistungen.

Näheres findet sich in der Literatur zu Crystal Sets.
Als Beispiel sei nur der Fernempfangsdetektor von Prof. Bosch
genannt, zu finden bei der GFGF und beim Radiomuseum.org-

eric

von Ralph B. (rberres)


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eric schrieb:
> Ein Fernempfang wäre damit absolut unmöglich.

Naja was nennst du Fernempfang

Mit einen Detektorempfänger war in der Regel der Ortssender oder 
Inlandssender im 100KW Beeich zu hören. Auslandsender waren nur im 
Ausnahemfall zu hören.

Der Schwingkreis am Antenneneingang hatte nicht nur die Aufgabe der 
Selektion, sie diente auch zur Anpassung. Mit umschaltbaren Abgriffen an 
der Antennenspule muste man den Abgriff suchen wo das Signal am 
lautesten war.

Der Kopfhörer war hochohmig meist so 4Kohm.

Nach Erfindung der Elektronenröhre kam dann sehr schnell das 
Rückkopplungsaudion in Mode, welches den Schwingkreis so stark 
entdämpfte ( bis kurz vor der Selbsterregung ) das man damit tatsächlich 
auch ferne schwache Stationen hören konnte.

eric schrieb:
> Die korrekte Darstellung sieht die Diode vielmehr
> als nichtlinearen Widerstand um den Nullpunkt herum
> und erreicht durch optimale Widerstands-Anpassung
> der Gesamtschaltung erstaunliche Empfangsleistungen.

ähm jain

Die Kennlinie der Diode hat im positiven Bereich einen im etwa 
exponentiellen Verlauf. Sie geht mit dieser immer noch nicht ganz 
waagrechten Verlauf durch den Nullpunkt,um sich auf der negativen Seite
mit genau der Steigung fortzusetzen.

Die Grenze der Demodulation ist dann erreicht, wenn die Steigung auf 
positiver und negativer Seite gleich groß ist. Das ist bei der BAT16 so 
bei etwa -70 dbm der Fall. Die Schwllenspannung 0,3V bzw 0,7V beschreibt 
den Punkt, ab wo die Kennlinie fast linear wird. Ein wenig hängt dieser 
Punkt auch ab , welche Last die Diode sieht. Demodulatoren werden in der 
Regel hochohmig abgeschlossen , wenn die maximale Empfindlichkeit 
erzielt werden soll.

Ralph Berres

von eric (Gast)


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@ Ralph Berres

Das Wiederkäuen von Anfänger-Bastelanleitungen
bringt keinen Erkenntnisgewinn.
Informiere Dich lieber erst einmal an den genannten Stellen.

Interessant ist auch der elektromechanische Empfänger
von Jim Moritz, der völlig ohne Dioden demoduliert.

von Günter Lenz (Gast)


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von Wilhelm S. (wilhelmdk4tj)


Angehängte Dateien:

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Hallo zusammen

@ Possetitjel

> Ich wollte immer mal einen Schaltungsvorschlag nachbauen,
> der zwei gleiche Dioden mit identischen Ruhestrom genommen
> hat, von denen aber nur eine mit HF beaufschlagt wurde -
> habe das aber bisher nie gemacht.

Anbei ein Beispiel wie es vor ca. 40 Jahren W. Hayward (W7ZOI) und
D. DeMaw (W1FB) gemacht haben [1].
Das war mein erstes Milliwattmeter bis ich etwas Anderes (Besseres)
gefunden habe.
Über die verwendeten Bauelemente mag man streiten. Heute gibt es
Besseres ohne Zweifel. Das stand den Jungs damals nicht zur
Verfügung.
Damals waren wir doch froh, wenn der Zeiger zuckte. ;-)
Ja, Messen, ein unendliches Thema; gestern wie heute.

73
Wilhelm

[1]
W. Hayward und D. DeMaw
'Solid State Design for the Radioamateur', S.147
ARRL, Newington, Conneticut, 1977

von Mast (Gast)


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Man kann auch einen spannungsverdoppelnden Diodendetektor in 
Geradeausempfängern benützen, aber er muss von einer Quelle mit 
niedriger Ausgangsimpedanz angesteuert werden. Ein Emitterfolger als 
Impedanzwandler kommt ins Spiel. Der Diodendetektor muss mit einem 
kleinen Strom vorgespannt werden, da er schon ein bisschen geleitet. Für 
Empfang schwacher Fernstationen ist das notwendig.

Siehe Schaltpläne unten:

https://www.mikrocontroller.net/attachment/337668/DiodeDetectors.gif

von Ralph B. (rberres)


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Mast schrieb:
> Siehe Schaltpläne unten:
>
> https://www.mikrocontroller.net/attachment/337668/DiodeDetectors.gif

Naja Die 1N4148 ist wohl nicht die beste Wahl als HF Gleichrichterdiode 
für niedrige Pegel.

Bei niedrigen Frequenzen würde ich die gute alte Germaniumdiode 
vorziehen.

Bei höheren Frequenzen käme eine Diode wie BAT62 in Frage.

Eine Diode vorzuspannen bringt nicht nur Vorteile.

Ralph Berres

: Bearbeitet durch User
von Mast (Gast)


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Ralph B. schrieb:
> Bei niedrigen Frequenzen würde ich die gute alte Germaniumdiode
> vorziehen.
>
> Bei höheren Frequenzen käme eine Diode wie BAT62 in Frage.
>
> Eine Diode vorzuspannen bringt nicht nur Vorteile.

Sind Germaniumdioden noch immer verfügbar bei Conrad usw.?

Was sind die Nachteile um eine Diode vorzuspannen?

von michael_ (Gast)


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Mast schrieb:
> Sind Germaniumdioden noch immer verfügbar bei Conrad usw.?

Warum nicht:

https://www.reichelt.de/1N-UF-AA-Dioden/AA-143/3/index.html?ACTION=3&LA=446&ARTICLE=3751&GROUPID=2987&artnr=AA+143&SEARCH=germanium

Aber vorspannen braucht 99,999% der Menschheit nicht.

von Ralph B. (rberres)


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Mast schrieb:
> Was sind die Nachteile um eine Diode vorzuspannen?

Nachteile sind die Temperaturabhängigkeit und die Tatsache das die die 
Kennlinie noch unlinearer wird. Besonders am oberen Ende.

Ralph Berres

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