Keine Germaniumdiode für Radio mit kleinen Kristallen verfügbar - können aktive Komponenten die Aufgabe übernehmen?

Ich weiß, dass Germaniumdioden im Internet trivial zu finden sind, aber da dies eine Demonstration ist, würde ich lieber nicht mehr als 6-7 USD für den Versand eines einzelnen 5-Cent-Teils für ein Projekt ausgeben, das ohnehin akademisch in Bewegung ist. RadioShack hat sich bei der Lagerung von Germanien als stereotyp nutzlos erwiesen.

Ich habe Jellybean-Komponenten wie die 741 und 324 zur Verfügung. Ich habe auch verschiedene Arten von N & P-Kanal-FETs sowie BJTs. Gibt es eine kleine und unkomplizierte Schaltung, mit der ich das Niederspannungsabfallverhalten einer Germaniumdiode in einer Niedrigleistungsanwendung (Mikrowatt?) Emulieren kann?

Wie andere ( @Kaz ) festgestellt haben, kann eine Schottky-Diode eine einfache und kostengünstige Lösung sein. Ich persönlich habe kein mit ihnen hergestelltes Kristallradio gesehen, aber das kann sehr gut daran liegen, dass ich wirklich nie nach einer solchen Schaltung gesucht habe. Das sollte auf jeden Fall Ihr erster Versuch sein.

Eine Germaniumdiode ist am besten für zwei Eigenschaften bekannt:

• Niedrige Schwellenspannung
• Relativ hoher Widerstand im Gegensatz zu Siliziumdioden, was zu einer stärker gekrümmten Charakteristik führt.

Die niedrige Schwellenspannung (im Wesentlichen 0 V!) Kann problemlos mit einem aktiven Halbwellengleichrichter reproduziert werden (siehe Abbildung unten (siehe Elliott Sound Products )).

Der Operationsverstärker wird verwendet, um die Schwellenspannung der Diode (ganz rechts) durch Einfügen der Diode in die Rückkopplungsschleife zu beseitigen. Die positiven Halbwellen werden um -1 ( ) verstärkt, so dass es sich im Wesentlichen um einen invertierenden Gleichrichter handelt. Bei einer Sinuswelle werden Sie den Unterschied nicht bemerken, da beide Halbwellen symmetrisch sind.$A = -\frac{R2}{R1}$

Die Diode ganz links verhindert, dass der Operationsverstärker während der positiven Halbwerts-Eingangswelle in Sättigung (niedrige Schiene) betrieben wird. Anschließend wirkt der invertierende Eingang als virtuelle Masse (V- = V +), die die Schaltung stabilisiert.

Diese Schaltung funktioniert nur mit einer doppelten Stromversorgung zuverlässig, da der Ausgang des Operationsverstärkers etwa 0,6 V unter der Erde angesteuert wird.

Beachten Sie, dass die Ge-Diode des Quarzradios erforderlich war, um extrem schwache Signale von entfernten Stationen ohne Stromversorgung zu hören.

Um die nächsten AM-Stationen aufzunehmen, muss die Diode normalerweise kein Germanium sein. Nun, es sei denn, Sie sind unten im Keller oder auf dem Land weit zwischen den Städten. Oder wenn Sie keinen Boden mit einer Langdrahtantenne verwenden.

Heh, Sie können jederzeit eine einstellbare 0-1-V-Batterieversorgung mit einem 100-K-Spannungsteil hinzufügen und diese zur Vorwärtsvorspannung in Reihe mit Ihrer 1N914-Diode schalten. Stellen Sie dann die Volt ein, um den HF-Empfang zu maximieren (möglicherweise 0,6 Volt?) 0,1 uF Bypass-Kappe, um die HF an dieser DC-Vorspannungsversorgung vorbei zu leiten? Eine kleine Knopfzelle sollte hier mehr als genug sein.

Wenn eine 1N914-Diode dies nicht tut und Sie keine Masse + Antenne verwenden möchten, können Sie häufig Probleme beheben, indem Sie eine Ferritschleifenantenne mit extra langem Ferritkern verwenden ... oder indem Sie eine alte Antenne aufwickeln. Eine Rahmenantenne mit einem Durchmesser von 1 Meter benötigt eine Induktivität von ungefähr 250 uH, um mit einem 365pF-Abstimmkondensator für 550 kHz bis 1,5 MHz übereinzustimmen. In einer Stadt mit einem AM-Sender innerhalb von Meilen kann ein solcher Resonator eine HF-Amplitude von mehreren Volt entwickeln. Manchmal können Sie sogar einen Kondensator aufladen und damit eine LED blinken lassen. Ein Mann in Chicago sagte, er habe mehrere Volt bei ein paar Ampere gesehen und könne eine Siliziumdiode verwenden und Gleichstromsolarzellenmotoren betreiben (dies von einer AM-Station, die weniger als 1 km entfernt ist).

Cheat: Beobachten Sie den Ausgang des LC-Resonators mit einem Oszilloskop. Stellen Sie es ein, um die HF-Amplitude zu maximieren. Wenn es deutlich über 1 V pp liegt, muss Ihre Detektordiode kein Germanium sein.

Ist endlich ein professioneller Signalgenerator verfügbar? Stellen Sie den Sinusausgang auf 1 MHz ein, schalten Sie die AM-Modulation bei etwa einem KHz ein und schließen Sie den Ausgang an einen Schleifeninduktor mit einigen Windungen an, der möglicherweise einen Fuß breit ist (Heh, oder ziehen Sie eine Schleife mit einer Windung um das Labor herum oder sogar aus das Fenster und das gesamte Gebäude.) Verwenden Sie diesen "Sender", um HF für die Gestaltung Ihres Kristallradios bereitzustellen. Wenn Sie ein starkes Signal empfangen können, drehen Sie den Senderausgang ganz nach unten und gestalten Sie Ihr Radio neu, um es wieder hochzufahren. Fahren Sie es nach ausreichenden Zyklen von Designverbesserungen herunter und stellen Sie Umgebungssignale ein.

PS
Fallen Sie nicht auf ein Missverständnis herein, das von Kristallfunkstellen verbreitet wird: Sie sagen, dass der LC-Resonator nur ein Bandpassfilter ist. Nein, falsch, und es dient nicht dazu, andere AM-Stationen zu blockieren, während nur eine passiert wird. Stattdessen ist der Resonator Teil einer "elektrisch kurzen Resonanzantenne" -Konfiguration, bei der die effektive Apertur "EA" durch Resonanzkopplung an eingehende EM-Wellen immens verbessert wird. Mit anderen Worten, das Trennen des LC-Resonators funktioniert nichtLassen Sie Ihr Kristallradio alle AM-Sender gleichzeitig empfangen. Stattdessen verstummt es, weil der "elektrische Durchmesser" des Antennendrahtes auf nahezu Null gesunken ist. Ohne Resonator koppelt die zu kurze Antenne nicht mehr stark an nahegelegene EM-Felder und absorbiert keine EM-Energie mehr. (Der gleiche Antennendraht kann, wenn ein Resonator mit hohem Q angeschlossen ist, stark erhöhte Milliwatt abfangen. Er verändert die Felder, die Antennen umgeben, die kürzer als eine halbe Wellenlänge sind, vollständig. Er fokussiert die EM-Wellen auf sich selbst, ähnlich wie der "Direktor". Elemente in einer Yagi-Antenne.) Sehr coole Physik, ein klassisches Analogon von Gasabsorptionslinien, Teilchenkollisionsresonanzen und sogar stimulierter Emission (heh, zeigt es Rabi-Oszillationen an, wenn plötzliche Impulse gegeben werden? !! ) Siehe Produkte, die auf dieser wenig bekannten EM-Physik basieren: Select-a-Antenne und Terk AM-Antenne. Hör zu:

• https://scholar.google.com/scholar?cites=12255458343984770096
• https://scholar.google.com/scholar?cites=477284299795847297
• http://amasci.com/tesla/nearfld1.html#flux

Also gingen alle immer davon aus, dass Kristallradios zu einfach sind, um Zeit mit Nachforschungen zu verbringen? Sie sind zu einfach für Ingenieur-Post-Doc "Science Fair-Projekte?" Rate nochmal!

Sie sprechen hier von aktiven Schaltkreisen. Dies bedeutet, dass Strom verfügbar ist. Die aktiven Gleichrichter von Opamp benötigen einen guten schnellen Operationsverstärker. Geleebonbons wie LM324 sind viel zu langsam. Wenn Sie einen Vorwärtsvorspannungsstrom an die Diode anlegen, können Sie das Problem des Vorwärtsabfalls überwinden Wenn dies erledigt ist, funktioniert die übliche Si-Diode say 1N4148 ebenso wie die seltene say OA81 Ge-Diode. Diese Vorverzerrung wurde bei frühen Festkörperradios durchgeführt, bevor ich geboren wurde. Wenn Sie keine Vorverzerrungen haben, erhalten Sie eine nicht vorhandene schwache Signalleistung und schreckliche Verzerrung bei mittleren Signalen. Die alten Vakuumröhrendetektordioden waren hochohmige Geräte, die keine Präbias benötigten. Es kann gesagt werden, dass das Kontaktpotential die Präbias gemacht hat. Sicher, ich habe viele Ge-Geräte, aber dies ist eine nicht kommerzielle Seite und ich empfehle Ihnen, Ihre Diode zu prebias.

Eine aktive Komponente funktioniert nur, wenn Sie den gesamten Punkt eines Quarzradios besiegen möchten (dh, es ist keine Stromquelle außer dem Signal selbst erforderlich).

Die Germaniumdiode wird verwendet, um das abgestimmte Signal zu gleichrichten, genauso wie eine Signaldiode in einem verstärkenden AM-Empfänger verwendet werden würde (was im Wesentlichen die versorgte Version eines Kristallradios ist: Sie filtert, korrigiert und leitet das Signal tief durch so kann man es hören, so einfach es sein könnte).

Der Wikipedia- Artikel beschreibt, wie sie das Signal vor modernen Germaniumdioden korrigierten. Es gibt einige interessante Lösungen für die Herstellung prähistorischer Dioden, obwohl ich mein Senior-Projekt nicht darauf verlassen würde, dass sie funktionieren.

Vielleicht möchten Sie eine der kleinen Signaldioden ausprobieren, die sie möglicherweise bei Ihrem örtlichen Teilelieferanten anbieten (ich habe auch einen tiefen, bitteren Hass auf Radioshack). Bei ein paar Cent lohnt sich das Experiment, wenn es sich um eine akademische Übung handelt. Vielleicht können sie eine 5-Cent-Germaniumdiode bestellen, damit Sie keinen Versand bezahlen müssen? Viele Einzelhändler lassen Sie über sie bestellen und essen nur die Versandkosten zu ihrem Geschäft.