¿Por qué usaría un transformador en lugar de un inductor en un conjunto de cristal?

Hay tres ventajas de conducir el tanque LC resonante a través del acoplamiento del transformador que directamente desde la antena:

1. Cambia la impedancia. La impedancia de la señal proveniente de la antena probablemente esté en el rango de 50-300 Ω. Las radios de cristal se suelen escuchar con auriculares de alta impedancia, normalmente alrededor de 2 kΩ. Tener una fuente de 100 Ω impulsando una carga de 2 kΩ es ineficiente, lo que en última instancia significa un volumen más bajo.

2. La caída del diodo detector es una fracción más pequeña del voltaje de salida. El transformador aumenta el voltaje, haciéndolo más alto que lo que sale directamente de la antena. La caída directa del diodo dector es fija, por lo que es menor en relación con la señal después de que el transformador haya aumentado el voltaje de la señal. Esto significa que las estaciones de radio de menor intensidad aún producirán algo de salida, y la salida que obtenga tendrá menos distorsión.

3. Mejor selectividad. La impedancia relativamente baja de la antena amortigua la resonancia del circuito del tanque LC. Otra forma de decir esto es que reduce la Q del circuito resonante. Esto significa que su pico resonante está más disperso, lo que significa que la radio no se puede sintonizar tan bien en una sola estación. El efecto es que las estaciones fuertes parecerán extenderse a las frecuencias cercanas.

Hacer o no hacer : usar un transformador o una señal de antena con fugas en el circuito sintonizado a través de una pequeña tapa realmente funciona. Por trabajo quiero decir que hace que el circuito sintonizado formado por L1 y C1 sea mucho más resonante y esto significa selectividad de canal y señales más altas.

¿Qué pasa con la antena? La impedancia de la antena será bastante baja y "resistiva" y esto no es ideal para conectarse directamente a través del circuito sintonizado formado por L1 y C1: amortiguará la resonancia y hará que la selectividad sea pobre y la amplitud de la señal más pequeña.

Esto es lo que quiero decir: -

He seleccionado L1 para que sea 100uH y C1 para que sea 220pF; esto forma el circuito sintonizado básico. He filtrado en el circuito sintonizado a través de un condensador de 33pF una señal de entrada de una fuente de 50 ohmios. En la parte superior central de la imagen hay una etiqueta amarilla. Esto dice 1.001MHz y 32.93 - los 32.93 son en realidad dB de ganancia de salida a entrada. Aquí está el circuito simple si quieres recrearlo: -

32,93 dB de ganancia es una ligera exageración: se perderán 6 dB en los 50 ohmios de la antena, por lo que la ganancia es en realidad 27 dB y, en términos reales, es un aumento de voltaje de 22. He usado 50 ohmios para representar la resistencia de la antena, que es un compromiso valor entre 37ohm para un dipolo de cuarto de onda y 73ohm para un dipolo de media onda. No me he molestado en presentar los elementos reactivos de ninguna de las antenas por simplicidad. No afectarán la idea general.

Eche un vistazo a cuán selectiva es la respuesta: -

A 1.001MHz el pico es de 32.93dB. A 1,011 MHz, la amplitud se ha reducido en 16 dB y esta es una selectividad decente para un receptor de AM basado en un circuito sintonizado.

En la práctica, habrá más pérdidas que deben tenerse en cuenta, a saber, auriculares, diodos, etc., pero si comienza con el enfoque correcto para obtener una selectividad y una ganancia decentes, es posible que obtenga un conjunto xtal de trabajo decente.

Sin la bobina de acoplamiento o la tapa de fuga, obtendrá, en el mejor de los casos, una ganancia de 0dB y poca selectividad, no una ganancia de 27dB y una buena selectividad.

L1 es la bobina primaria de un transformador de RF. Este está unido magnéticamente a la bobina L2 y aumenta el voltaje recibido por L1 (y la antena) por la relación de vueltas de las bobinas dando una señal de voltaje más grande. La señal de voltaje más grande ayuda a superar el voltaje de encendido del diodo detector, lo que hace que el conjunto sea más sensible. También ayuda con la adaptación de impedancias entre la antena y el circuito resonante (L1 VC1).

Lo que están 'cortando' los conductores (alambres) de L1 es el campo magnético de alta frecuencia producido por L2. Un conductor en un campo magnético cambiante tendrá un voltaje inducido (ver leyes de Faraday).

Sí, puede construir un conjunto de cristal conectando directamente la antena al circuito del tanque LC, pero descubrirá que no es tan sensible ni tan 'afinado' como esta versión.

No es necesario utilizar un transformador, pero es conveniente. Si aumentara C en 10 y disminuyera L en 10, la frecuencia de resonancia permanecería igual pero la impedancia característica disminuiría en 10. Esto no sería conveniente si C tuviera que ser variable.