Що робить випрямляч у кристалічному радіо?

Я читав напівпровідники, і всі знайдені нами посилання говорять, що перше практичне застосування напівпровідникового діода було в кристалічних радіоприймачах, і що випрямлячі на основі напівпровідників швидко поступилися місцем підсилювачам на трубах.

Тому я намагаюся зрозуміти, чому випрямляч взагалі необхідний. Відмінне пояснення того, як працює кристалічне радіо (і чому зараз складно отримати компоненти для їх побудови), можна знайти тут . Для тих, хто не хоче натискати, ось схема:

Так котушка і конденсатор утворюють резонансний контур. Частоти, що перевищують поріг, переходять через котушку на землю, а ті, що перевищують поріг, проходять через конденсатор на землю, але ті, що мають резонансну частоту, застрягли і повинні пройти через діод до навушників. У кожному описі цієї схеми, яку я прочитав, йдеться про те, що діод якось демодулює сигнал, і я просто не розумію, як це можна зробити. Існує, скажімо, несуча частота 88 кГц, яка модулюється АМ сигналом людського голосу 300 Гц-3 КГц. Як діод, відсікаючи частини сигналу під нуль, робить це?

Діод демодулює радіосигнал AM. Для демодуляції (відновлення звукового сигналу) з радіосигналу AM все, що потрібно, - це отримати амплітуду сигналу:

Джерело: ця стаття

Ось що робить діод.

Він блокує негативну частину хвилі, але пропускає позитивну частину. Це разом з конденсатором відновлює звуковий сигнал.

Ваш приклад не містить резистора та конденсатора, вони присутні. Навушники можуть працювати лише на звукових сигналах, тому вони в основному виконують ту саму функцію (фільтр низьких частот), не потребуючи цих компонентів.

Це називається детектором конвертів. Діод запобігає отриманню базової частоти негативною. Початковий сигнал мав середнє значення 0. Якщо ви подавали це через фільтр низьких частот (він же є конденсатором), вихідний сигнал буде 0. Якщо діод на місці, сигнал ніколи не може вийти негативним, і тепер, якщо ви середній З вашого сигналу, використовуючи низькочастотний фільтр, ви отримуєте повільно мінливий сигнал (відносно базової частоти), який більше не має середнього значення 0. Цей сигнал зараз корисний для динаміка.

https://en.wikipedia.org/wiki/Envelope_detector

Ось фізичний опис, який може допомогти інтуїтивно -

Увімкніть тонус 1 кГц у мікрофон і транслюйте його на носії 100 кГц AM.

У вашому приймачі в ідеалі вам хотілося б, щоб діафрагма для навушників поперемінно зміщувалася назовні, а потім зміщувалася всередину кожні мілісекунди, а для гідної якості звуку, можливо, ви погодиєтесь з тим, щоб вона поперемінно зміщувалася назовні, а потім відходила до рівноваги кожні мілісекунди.

Без діода ваша діафрагма для навушників намагатиметься вібрувати зі швидкістю 100 кГц протягом півмільсекунда, а потім слабкіше або зовсім не наступну півмільсекунди. Навіть якщо навушник трохи реагує на такій частоті, ваше вухо не буде, і ви нічого не почуєте.

За допомогою діода на півмільсесени ваша діафрагма для навушників буде висуватися назовні кожні 10 мікросекунд (5 мікросекунд одночасно). Навіть без додаткових фільтруючих конденсаторів і, отже, з усіма цими 5 мікросекундними проміжками в струмі, 500 прямих мікросекунд постійного натискання діафрагми в одному напрямку в такі близькі інтервали повинні здійснити деякий зміщення. Тобто механічні характеристики вашого навушника, ймовірно, виконають деяку фактичну демодуляцію при роботі на випрямленому сигналі. Однак, працюючи на нерефлексованому сигналі, ті самі механічні характеристики демодулюють його до чогось близького до тиші.

Без діода середній струм у навушниках (1) був би 0, тому чути було б нічого.
Діод діє як нелінійний компонент (2), який створює ненульовий струм у навушниках.
Буває, що цей струм пропорційний амплітуді хвилі, отриманої антеною. Це точно відповідає (3) аудіосигналу.

(1) середній показник, що перевищує 0,1 мс (те, що чує може сприймати)
(2) точніше: нелінійний і не непарний (тобто парний або з певним "парним ефектом")
(3) в амплітудній модуляції ( AM)