Diody vzaty na milost

30. dubna 2019 v 5:47 | Petr |  Elektro
Občas se stane, že na tomto blogu prudce vzroste návštěvnost. Většinou je příčinou to, že některý ze čtenářů dá odkaz buď na Facebook, nebo někam do diskuse k článku. Pak se dost často stane, že další diskutující píšou "Jó Kubáč, toho jsem četl dokud dělal elektroniku, ale teď už jen žvaní o politice !" Takže dvěma manželkám, dvěma dcerám, dvěma psům a třem zaměstnavatelům navzdory - elektronika šnečím tempem pokračuje dále. Takže pracuji na konstrukci, kterou absolutně nechci zveřejnit, nicméně její součásti je moje achillova pata - usměrňování vysokofrekvenčních signálů diodami.

Ptáte se proč je usměrňování diodami achillova pata ? Protože k této věci jsou celkem tři přístupy.
  1. Střídavý signál proženete diodou, a nějaké nelinearity diod, úbytek napětí na diodě, nebo její ( mizerné ) vysokofrekvenční vlastnosti vůbec neřešíte. Konec konců pradědečkům krystalka - založená na usměrnění rádiových vln diodou - taky nějak hrála.
  2. Precizní usměrňovače, kde diodou neprochází usměrňovaný signál, ale dioda je ve zpětné vazbě operačního zesilovače, který selektivně zesiluje každou půlvlnu vstupního signálu jinak - buď v protifázi u dvoucestných, nebo jednu polaritu vůbec u jednocestných usměrňovačů - až vznikne stejnosměrné napětí ( příbližně ) úměrné vstupnímu střídavému signálu. Zásadní nevýhodou je, že v oblasti 0-0,7V je dioda prakticky zavřená a operační zesilovač musí v tuto obast ukrutně rychle překmitnout, což omezuje maximální frekvenci takto zpracovatelného signálu na 1/10 až 1/100 "šířky pásma" použitého operačního zesilovače - takže se de facto musíte pohybovat v akustickém pásmu.
  3. Řešení alá Kubáč - to jest vyhnout se diodě za každou cenu, přímou digitalizací do procesoru, náhradou diody směšovačem - jakkoliv je ne diody !!!
V "tajném projektu" varianta 1, 2, ani 3 nepřipadá příliš v úvahu, takže jsem se snažil "po Čínském vzoru" něco "obšlehnout". A to se mi podažilo, protože jsem narazil na "Anténní analyzátor MFJ 295B" kde je následující zapojení vysokofrekvenčního usměrňovače :

Jak tedy celá věc funguje ? Při malých signálech se část signálu ztratí na kapacitě diody D1 ( vůbec se neusměrní ) a část signálu zmizí, protože dioda se malými napětími úplně neotevře. Ta část, která se ztratí kapacitou diody - je ztracená navždy a dá se tomu bránit použitím ultra-rychlých málo kapacitních diod ( zde BAT81 ), ale ta druhá část signálu se dá "obnovit" korekčním zesilovačem z operačního zesilovače. Princip je v tom, aby usměrňovací dioda i dioda ve zpětné vazbě OZ byly stejného typu a aby jimi protékal přibližně stejný proud. Proud diodou D1 nemůžeme příliš nastavovat, proto se stejný proud nastaví u D2 odporem R5 - místo kterého by se dal použít i trimr.

Malé signály pak ne-úplně otevřou diodu D1 a protože diodou D2 ( teoreticky ) protéká stejný ekfektivní proud - dioda D2 se taky zcela neotevře a tím má operační zesilovač ve zpětné vazbě "odpor" přivřené D2 a tudíž nějaké zesílení, které koriguje úbytek signálu na D1
Jeden obrázek je za 1000 slov : Červeně je vstupní střídavý signál mezi odpory R1 a R2. Zeleně je signál na kondenzátoru C1 usměrněný ( i se ztrátou ) diodou D1. Modře je signál po "korekci" zesilovačem s diodou D2 ve zpětné vazbě.

JASNÉ ?

Otázka zbývá co se silnými signály ( několik voltů ) - ty zcela otevřou obě diody a zapojení s operačním zesilovačem se nám svým způsobem mění jen ve sledovač signálu alias "impedanční měnič". Přesněji na D1 ( která je Schottkyho typu ) vznikne úbytek kolem 0,3V, který se pomocí D2 zase "nadežene", ale jinak v systému žádné zesílení není.

JASNÉ ?

Samozřejmě, že ani toto zapojení není samospasitelné, protože u opravdu malých signálů se začnou projevovat i nepatrné rozdíly ve vlastnostech diod + zásadní rozdíl, že jedna pracuje s vysokofrekvenčním a druhá s nízkofrekvenčním signálem, ale linearitu obvodů s VF usměrňovači lze takto rozšířit až do oblasti usmerňování signálů v desítkách milivoltů a to je ( bylo by ) pro některé moje vidlácké konstrukce rovno zázraku.

JASNÉ ?
 

5 lidí ohodnotilo tento článek.

Aktuální články

Reklama