矿石收音机二极管的应用和选择
矿石收音机原理
矿石收音机原理
矿石收音机是一种利用矿石晶体管来接收无线电信号的设备。
它的原理是利用
矿石晶体管的半导体特性来放大无线电信号，从而实现接收和播放无线电广播节目的功能。
矿石收音机的原理虽然比较复杂，但是通过简单的介绍，我们可以对其工作原理有一个初步的了解。
首先，我们来了解一下矿石晶体管。
矿石晶体管是一种利用矿石晶体的半导体
材料制成的电子元件。
它具有放大电流的作用，可以将微弱的无线电信号放大成可以驱动扬声器的音频信号。
这种特性使得矿石晶体管成为矿石收音机的核心元件。
当我们打开矿石收音机时，天线会接收到无线电信号，并将其送入矿石晶体管。
矿石晶体管会放大这些微弱的信号，使其变得足够强大，可以被扬声器转换成声音。
这样，我们就可以听到无线电广播的声音了。
矿石收音机的原理其实就是利用矿石晶体管的放大特性来处理无线电信号。
通
过合理的电路设计和天线接收，矿石收音机可以实现对不同频率的无线电信号进行接收和放大，从而让我们可以收听到不同的广播节目。
总的来说，矿石收音机的原理是利用矿石晶体管的放大特性来接收和放大无线
电信号，从而实现收听无线电广播的功能。
通过合理的电路设计和天线接收，矿石收音机可以实现对不同频率的无线电信号进行接收和放大，从而让我们可以收听到不同的广播节目。
希望通过本文的介绍，您对矿石收音机的原理有了更深入的了解。
矿石收音机原理
矿石收音机原理
矿石收音机是一种基于矿石晶体管的简单收音机。
它的原理是利用矿石中的晶体管特性来实现无线信号的接收和放大。
晶体管是一种半导体器件，具有放大和开关功能。
矿石中的某些晶体具有类似于晶体管的特性，可以被用来构建收音机电路。
这种矿石晶体管相比常规晶体管更为罕见，但由于其特殊的性能，逐渐受到收音机制造商的重视。
矿石收音机的电路通常由矿石晶体管、电容器和电感器等元件组成。
当无线电信号通过天线进入电路时，矿石晶体管将起到接收信号的作用。
接收到的信号经过放大电路，通过耳机或扬声器发出声音。
收音机中的电容器和电感器起到调谐和过滤信号的作用。
通过调整电容器和电感器的数值，可以选择接收特定频率的无线电信号。
这样，我们就能够接收到不同频率的无线电广播节目。
总的来说，矿石收音机利用矿石中的晶体管特性来接收和放大无线电信号。
它是一种简单且有效的收音机设计，但由于矿石晶体管的稀有性，矿石收音机并不常见。
收音机发展历程
收音机发展历程
1.矿石收音机是一个简单的无线电接收机，由长导线天线，用于选择信号频率的调谐器和由二极管解调器构成的检波器组成,这种收音机的最大特点是他不需要任何的电池和电能就能够工作。
（博物馆的矿石收音机）
2.19世纪20年代初期是电子管收音机疯狂增长的一个年代，电子管收音机相对于早期的矿石收音机来说，最大的优势在于其使用方便且音质浑厚，使用者不需要具有专业的电子基础就可以良好的对收音机进行操作。
（早期电子管收音机）
（1938年台式收音机）
3.晶体管收音机的放大单元使用晶体管代替了电子管，因而比电
子管收音机更小巧，更省电。
（晶体管便携收音机）
4.1953年中国研制出第一台全国产化收音机（“红星牌”电子管收音机），并投放市场。
（早期红星收音机）
5.九十年代到来的时候，收音机体型变小，电池也换成了更小的五号。
6.收音机大致向两个方向发展。
一是倾向更加专业化方向发展，主要面向爱好者和发烧友；二是向大众化方向发展，通过在手机、MP3、手表等产品中附加收音机功能，满足消费者的多样化需要。
7.随着智能手机兴起，人们获取信息的方式随之改变，可以观看视频新闻的设备-手机，可是取代所有电子产品。
手持收音机开始没落起来。
然而收音机却没有消失，它在汽车行业里面大放光彩。
是现代每个司机的必备节目。
或许有一天收音机会消失，但是人们对信息的获取不会消失。
谁也不能否认，收音机对人类进步带来的贡献。
1938年的活动矿石收音机图纸首次曝光，揭开古董收音机的神秘面纱
1938年的活动矿石收音机图纸首次曝光，揭开古董收音机的神秘面纱揭开1938年矿石收音机的神秘面纱矿石收音机（以下简称矿石机）不需要昂贵的真空管，也不需要电源，成为了许多初学者的首选制作。
矿石机这个名字大家也许很陌生，矿石和收音机有什么关系呢？收音机最重要的就是解调器，对于那时普遍使用的调幅广播来说，解调即检波，需要一个具有单向导电性的器件，就像今天的晶体二极管。
而在那时，无论是真空二极管还是半导体二极管都不便宜。
有的矿石，比如红锌矿，方铅矿，黄铁矿具有一定的单向导电性，可以用于制作检波器，于是人们利用这些矿石制成的检波器所装置的收音机，便被称之为“矿石收音机”。
后来的爱好者虽然用半导体二极管替代了矿石检波器，但“矿石机”这个名字仍然保留了下来，如今，矿石机泛指不需要电源，仅靠广播电台信号的能量工作的收音机。
1938年8月出版的“大众机械”杂志中展示了一群年轻人正在用一套简单的矿石装置接收到一个强大的本地广播电台。
这本身并不是特别值得注意，因为很多孩子都会自己动手制作矿石收音机。
但是这位年轻人更加满意的是，在一个月之内，他将可以接收较弱的电台，他把这台矿石收音机升级后，可以在那些强大的电台上获得推动扬声器的音量。
这篇文章实际上是由两部分组成的文章，将在1938年9月份的期刊中继续展示“渐进式”接收器的两次升级。
第一次升级将用直热双三极管取代矿石探测器。
升级需要一些额外的部件，但研究后发现，所有原来的部件（12分检测器除外）将被重复使用。
升级后的设备使用的是叫做RK-43的直热双三极管，与1G6G管相似，如下图所示：RK-43管RK-43管RK-43管1938年第一次升级完成，最后的升级允许通过添加几个部件来接收短波。
原木制底盘将用于所有三款接收器。
从图示中可以看出，矿石组是一个非常基本的模型。
唯一有趣的角度是天线线圈具有可通过在次级上滑动来调节的初级线圈，允许该组达到峰值以获得最大灵敏度。
当升级设备（使用RK-43管）时，初级线圈成为简单再生接收器的滴答线圈，另一半管用作音频放大器。
矿石收音机制作详解
矿石收音机制作详解无线电通讯发明至今已经有一世纪的历史了，它在人类文明进步中，扮演着相当重要的角色。
藉由通讯技术的发达，一切知识的传播不再有障碍，使得科技进步一日千里。
在今天，无论是出门人手一支的行动电话或是越来越流行的无线网络及蓝芽接口(Blue Tooth)都是无线通讯的应用范围。
其中，最早融入人们生活中的无线电技术，应该就属于收音机广播了。
收音机，这个古早以前被视为"有钱人的象征"的"高科技产品"，到现在已经是超级平民化的东西了(甚至有公司行号大量制作印有自己品牌的迷你收音机作为具有广告效果的礼品)。
本装机报告所讲解的就是一台最简单的收音机。
当然，这个机器并非DZ的套件，其破烂的音质更与Hi-End音响没有任何关联，纯粹是好玩而已，如果您追求的是完美的音响系统，那么不妨可以略过这篇吧。
超级简单的电路架构小弟我喜欢听收音机广播，晚上睡不着觉，就喜欢拿出放在床边的迷你收音机来听，有时听听警广DJ那流畅到惊人的路况报导，有时候听听中广新闻网午夜的广播剧，或是转到非常具有乡土味的"健康食品介绍节目"，听听DJ用非常有趣的台语介绍着产品或是和听众聊天....收音机就这么陪伴着我度过无数个漫长的夜晚。
自从开始接触音响DIY以后，任何与音响有关的机器都想要自己动手来装一下，当然，收音机也不例外，于是我跑了几趟图书馆，逛了一些网站，决定来装一台简单的收音机玩玩！图说：没错，就是这么简单！您一定开始怀疑了..收音机的电路有这样简单吗？所以说才是最简单的收音机啊！这机器最特别的一点就是它根本不需要供应电源！看到这个电路，相信或许\勾起一些火腿老前辈们的回忆吧.....。
这个电路在20世纪初就被发明，当时人们发现了一些天然矿石具有单向导通的特性，于是就制作为最早的二极管，利用这样的二极管，制成了最早期的收音机，于是就命名为矿石收音机(Crystal Radio或是缩写为X’tal Radio)。
2 矿石收音机
用电阻档测量 耳机的直流电
阻, 有声音。
电容器
符号为C，电容的单位为F（法拉弟）。 1 F=106 F 1 nF=109 F 1 pF=1012 F
在收音机中的主要作用： 1. 隔断直流电, 通过交流电。
电容充放电.AVI
2. 与电感线圈一起组成调谐回路，选择电台。
电容量的大小与介质的种类有关, 还与电
电感量越大，感抗 XL(对交流电阻力)越大 ； 频率越高，感抗越大。
并联调谐回路
ICILBiblioteka U并联电路电压相等 电容与电感上的电流方向相反 总电流为两者之差
并联调谐回路
XL
频率越高, 容抗越小；感抗越大。 频率越低, 容抗越大；感抗越小。
在某一特定频率时, 容抗与感抗相等, 总电流为零。
此时总电抗(对交流电的电阻)无穷大。
线圈中若插有磁芯, 电感量会大大增加， 增加的量与磁芯的种类有关。
磁芯线圈的电感量还与磁芯在线圈中的位置有关。 磁芯越在线圈中间, 电感量越大; 磁路越闭合, 电感量越大。
电感器阻碍交流电
电流变化快时电压高, 电流不变时电压为零。
电流比电压滞后90度。
电感器阻碍交流电
X L 2fL
并联调谐回路的谐振频率f0
电流在调谐回路内交替地转 变为电场和磁场，对电容器交替
地充放电。由于有损耗就形成一
种衰减地振荡。若能由外电路补 充能量，就形成等幅振蒎。
谐振频率f0为容抗与感抗相等的频率
XC X L 1 2fL 2fC 1 f0 2 LC
电容量与电感量的 乘积越大，f0越低。 电容量与电感量的 乘积越小，f0越高。
并联调谐回路
极的形状有关。
面积越大, 电容量越大。
如何选择适合的二极管
如何选择适合的二极管二极管（Diode）作为一种最简单的电子元器件之一，广泛应用于各个领域。
在电路设计和应用中，选择适合的二极管是非常重要的。
本文将介绍如何根据特定需求来选择适合的二极管。
一、了解二极管的基本概念和结构在选择适合的二极管之前，首先需要了解二极管的基本概念和结构。
二极管是由一个P型半导体和一个N型半导体组成的。
其中，P 型半导体中的杂质含有的电子少，形成空穴；N型半导体中的杂质含有的电子多，形成自由电子。
它们结合在一起形成的结区，在未施加外加电压时，两侧形成的势垒会阻止电流的迁移。
当施加正向电压时，势垒减小，电子从N区迁移到P区，形成正向电流；当施加反向电压时，势垒增加，电流阻断。
这样的特性使得二极管可以作为电路中的整流器、保护器等元器件。
二、根据电流和电压要求选择二极管在选择适合的二极管时，首先需要考虑的是电流和电压要求。
根据电流和电压的不同范围，常用的二极管主要分为信号二极管和功率二极管两大类。
1. 信号二极管信号二极管主要用于低功率电路和小信号放大电路中。
它们通常能够承受较小的电流和较低的电压。
常见的信号二极管包括Schottky二极管、肖特基二极管和小功率快恢复二极管。
根据具体应用需求选择适合的信号二极管，可以保证电路的正常工作。
2. 功率二极管功率二极管适用于大功率电路和电源回路中。
它们通常能够承受较大的电流和较高的电压。
在选择功率二极管时，需要考虑动态电阻、最大正向电压和最大反向电流等参数。
大功率的应用往往需要具备更高的效率和更好的热稳定性。
三、根据工作频率选择二极管在选择适合的二极管时，还需要考虑工作频率。
根据二极管的工作频率范围，二极管可以分为高频二极管和射频二极管两种类型。
1. 高频二极管高频二极管主要应用于高频信号放大电路和射频电路中。
它们具备较小的串扰和较低的噪声，能够在高频范围内提供较好的性能和稳定性。
2. 射频二极管射频二极管是一种专门针对射频电路设计的二极管。
矿石收音机元件参数
矿石收音机，也被称为无源收音机，是指用天线、地线以及基本调谐回路和矿石做检波器而组成的没有放大电路的无线电接收装置。
它主要用于中波公众无线电广播的接收。
为保证矿石收音机的综合性能，所有元件都是经过精心挑选的。
例如，其中等容调谐电容C1，采用的是全新军用3联铜片瓷座可变电容器，容量为3X9-325pF，以保证调谐同步。
具体元件参数可能因不同的矿石收音机设计而异，但一般常见的元件参数包括：硬纸拼接骨架尺寸（例如：150 x 165 mm）、导线外径（例如：1.3mm）、空气可变电容（例如：365Px2）、场效应管（例如：3XP）和舌簧耳机（例如：SH091）等。
值得一提的是，尽管现在人们对半导体收音机非常关注，认为其体积小、耗费少、寿命长，但实际上矿石机就是半导体收音机的一种形式。
不过与半导体收音机不同，矿石机只有半导体检波功能，没有半导体放大功能。
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矿石收音机二极管的应用和选择
二极管
哪些二极管最适合我的矿石收音机？
你可能以为是一个有尽可能低的电压降（voltage drop），同时又能对小信号检波的二极管。
但是，具有低电压降的二极管，也有较大的反向电流（reverse current，又称为 leakage current，即漏泄电流）。
一部分检波信号将会因此漏泄掉，于是检波器电路成为沉重的负载，导致它的品质因数Q降低，使接收机的频带宽度增大（即选择性降低）。
电压降每减少20mV，反向电流大约将会加倍。
因此，我们需要在低的电压降和小的反向电流之间寻求妥协。
二极管的选择取决于接收机所用的负载电阻RL。
在我们所举的例子里，负载电阻就是音频变压器的阻抗。
如何确定RL的数值，我们将在另一篇章说明。
二极管在零电压的时候有一个确定的电阻。
这个在零电压时的二极管电阻我们叫它Rd。
二极管的反向电流越小，电阻Rd就越大。
当Rd等于调谐电路的阻抗Rp和负载电阻RL的时候，接收机得到最高的灵敏度。
Rp随调谐频率而定，我们采用调谐范围中间的Rp数值。
例如在中波范围，可以用1 MHz时的Rp值。
如果已经知道检波电路的品质因数Q和检波器线圈的电感（L），可以用下面的公式计算Rp的数值：
Rp = 2.pi.f.L.Q （Ω）
pi = 3.14
f = 调谐范围中间的频率（Hz）
L = 检波器线圈的电感（H）
Q= 检波电路的品质因数
如果频率是1 MHz，电感是0.2 mH （0.0002 H），品质因数Q是250，则Rp等于314KΩ。
我们必须使使负载电阻也大约是314KΩ。
实际上就是说要用一个音频变压器把314KΩ转换成扬声器的阻抗。
二极管的Rd是多少呢？我们可以用这个公式计算：
公式之一：Rd = 25,000,000 × n / Is
Rd = 在零电压时的二极管电阻（以Ω为单位）
n = 理想系数（ideality factor）这个系数越小越好，在1.0 和 1.1 之间是好数值。
Is = 饱和电流（saturation current ）（以nA为单位）
n 和 Is 的数值有时可以在二极管的数据表找到。
下面的表格列出几种肖特基二极管（ Schottky diode ）的特性参数，包括它们的理想系数、饱和电流、零电压时的二极管电阻、最大反向电压和零电压时的电容等。
二极管电阻Rd不需要精确地等于负载电阻RL，相差2或3个系数（注：不太了解原文factor在这里的意思，是否可以解释为倍数？）是可以接受的。
为了降低Rd的数值，我们可以把二极管并联。
两个相同的二极管并联的时候Rd 的数值将会减半；三个二极管并联的时候Rd的数值将会变成三分之一…
我们也可以输入一个小的直流偏置电流（例如0.1uA）通过二极管，降低Rd的数值。
偏置电流越大，Rd就越小。
当我们使用直流偏置电流的时候，可以用下面的公式计算二极管电阻Rd：
公式之二：Rd= 83,300 × n × T / (Ib + Is)
Rd = 在某一个直流偏置电流数值Ib 之下的二极管电阻
n = 理想系数
T = 绝对温度K （K = 摄氏温度 + 273）
Ib = 通过二极管的直流电流（以nA为单位）
Is = 二极管饱和电流（saturation current ）（以nA为单位）
公式之一和之二实际上是相同的，只是在公式一中，假定温度是300K， Ib是零。
在二极管的两个连接点之间，有一个确定的电容。
如果这个电容相当大，则在高
频的调谐范围将会受到限制。
锗二极管、硅二极管和肖特基二极管
随着制造时所用的材料不同，我们可以把二极管区分为硅二极管、锗二极管和肖特基二极管。
硅二极管的电压降最大（约0.5V），因此不很适合用于矿石收音机。
除非使用一个小的直流偏置电流，使二极管提升到导通状态。
锗二极管的电压降比较小（约0.2V），经常用于矿石收音机。
但是，即使是相同型号的两个锗二极管之间，它们的电压降和反向电流也可能相差很大。
实际上我们可以在矿石机上测试几个锗二极管，然后挑选最好的。
在大多数情况下，锗二极管的电阻Rd不能满足高Q值检波电路的要求，最好是选择具有正确电阻Rd的肖特基二极管。
肖特基二极管的电压降也比较小（约0.2V），相同型号的两个二极管之间，它们的电压降和反向电流也相差很小。
因此具有适当Rd数值的肖特基二极管非常适合用于矿石收音机。
参加竞赛的矿石收音机
2003年在荷兰，我用这个Wedstrijdontvanger 矿石收音机参加命名为“Back
To the Future”（BTTF，回到未来）的矿石收音机竞赛活动。
在七天的竞赛中，我们每天接收尽可能多的电台。
我接收到的电台总共是460个（约每天65个），取得了胜利。
其中不同的电台113个，遍布整个欧洲和北非洲。
这个收音机有两个回路― 天线回路和检波回路。
接收电台的时候必须同时调整两个回路。
调整可变电容器和线圈抽头使天线回路和天线得到最佳耦合。
在竞赛中我多数用50%的抽头。
连接天线的可变电容器一定要转到较低数值（例如50pF）从而使接收机得到高选择性，相邻的电台能较好地分离。
天线线圈和检波线圈之间的距离可以调整，相距12公分最好。
缩短距离将使选择性变坏。
线圈是蜘蛛网式，电感0.2mH，Q值是250。
线圈在1MHz的并联电阻Rp是314kΩ。
音频变压器的负载电阻RL和二极管电阻Rd选择到与Rp的314kΩ匹配，以取得最大功率传输。
我用四个初级阻抗各80kΩ的变压器串联，因此总阻抗达到
320kΩ。
一个变压器的输出阻抗是16Ω。
通过既并联又串联的组合，使四个变压器的阻抗仍然保持16Ω。
扬声器是一个用在运动场的号筒喇叭的驱动器。
本来这个驱动器是安装在号筒上的，但是收听的时候我不用号筒，只是把驱动器直接贴近耳朵。
驱动器的效率很高，达到112.5dB/watt/meter（即输入1W的时侯，在距离喇叭1公尺的地方，声压达到112.5分贝）。
这个驱动器比一般的耳机或晶体耳塞灵敏得多。
当接受强信号电台的时候，保持变压器初级的音频阻抗（320kΩ）和变压器的直流电阻相等很重要，否则将会出现严重的失真。
因为变压器的直流电阻很小（只有几个kΩ），我加入一个串联的330kΩ电阻，再并联一个电容器让音频电流通过，所以在电阻两端的音频信号没有损失。
在330kΩ电阻两端可以测量直流电压，指示所接收电台的信号强度。
在这里应该用高阻抗（例如10MΩ）的电压表。
在竞赛中我使用这条天线：
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参加比赛用的天线
2006-9-28 11:02 上传
在天线杆的左边可以看到这条天线从杆顶拉下来。
天线长度是22公尺。
天线的最高点是18公尺。
地线用 48公厘直径，3公尺长的金属管插入地下。