KN34PC - Избор на диоди за ВЧ волтметър

В радиолюбителската практика често се налага да се измерват високочестотни напрежения от порядъка на десетки миливолта до няколко волта, в честотния диапазон на късите вълни, та дори до честоти в УКВ диапазона. Често се използва външна високочестотна глава, изградена с полупроводников диод, свързана към наличния постояннотоков волтметър (за предпочитане с високо входно съпротивление, което е изпълнено от почти всеки цифров мултимер на пазара). Измерването е нелинейно, особено при малки входни напрежения, но е с достатъчна любителска точност в съответствие с простата конструкция.

При изработка на поредната измервателна ВЧ глава като помощ на приятел се наложи да измеря отново наличните си детекторни диоди и да намеря подходящия от купчината запазени точкови диоди.

Детекторният диод е включен като паралелен детектор и изходното му напрежение се доближава до амплитудната стойност на входното променливо напрежение:

Използвах временно наличния високочестотен генератор Г4-102 (tnx. LZ2PT, tnx. LZ2CH) на най-високочестотния диапазон (20-50 MHz), при честота 50 MHz и изходно напрежение 1.10⁵ μV (100 mV). Като волтметър използвам стария си китайски измервателен мултимер M890C, не гарантиращ голяма точност в измерването.

Споделям данните от измерването, като се надявам те да са в помощ на колеги за бъдещи конструкции.

Диод	Заб.	Тип	*Ur_max, V*	*Uизх., V*	Изглед
AA113		Ge	65	0,145
AA119		Ge	45	0,142
DOG52E		Ge	10	0,125
GA101		Ge	50	0,132
GAZ17		Ge	25	0,118
OA1180		Ge	30	0,139
OA91		Ge	90	0,125
SFD106	сив	Ge	25	0,144
SFD112	оранжев, зелен	Ge	24	0,104
SFD114	син	Ge	60	0,118
ГД507А		Ge	20	0,148
Д2Г ?	жълта, червена точка	Ge	50	0,112
Д9Б	червен	Ge	10	0,107
Д9В	оранжева точка	Ge	30	0,105
Д9Д ?	бяла точка	Ge	30	0,128
Д20		Ge	10	0,148
Д311		Ge	30	0,150
Japan ?	червен- червен	Ge	?	0,144
1N4148		Si	100	0,056
КД509А		Si	70	0,076
КД510А		Si	70	0,079
КД514А		Si	10	0,039
BAS70 ?		Si, Shottky	?	0,113

Получени данни от измерването при различни диоди

Генератор: Г4-102, Fизм. = 50 MHz, Uin = 100mV, Rin voltmeter = 10MΩ

Поради вероятната допустима грешка в показанието на изходната амплитуда на посочения генератор и грешката от измерването в показанията на цифровия волтметър допускам, че стойността на напрежението в изхода (максимално показание 150 mV), измерена с диода Д311 се доближава най-много до амплитудната стойност на приложението входно високочестотно напрежение от генератора и ще го използвам за сравнение межди различните видове диоди:

U = 100 mV => Up = √2 . 100 = 141 mV

Фаворит в експлоатацията от по-предишни мои опити, както и в това измерване е руския германиев диод с мезаструктура Д311.

В същата редица наред с Д311 са Д20, ГД507А, АА113, АА119, българският SFD106, както и някои случайно налични японски образци на германиеви диоди като показания с два червени пръстена в областта на катода.

След разглеждане на справочните данни за посочените подбрани диоди, на първи поглед сред избраните диоди е открояващото използване на златна връзка/острие (ГД507А, АА113 ...)

Според използваната литература по-долу вероятно съществуват и подходящи детекторни Шотки диоди, но не разполагам с такива на този етап. Ще допълня таблицата може би в бъдеще.

С показаната общоизвестна принципна електрическа схема на високочестотна измервателна глава с германиев диод ГД507А работя повече от 15 години, като абсолютната стойност на измерваното високочестотно напрежение не ми е била много важна. В повече случаи използвам показанието при настройка на максимум при трептящи кръгове, като ВЧ индикатор за наличие или липса на ВЧ напрежение и др.

За избягване на дефекти в измервателната глава трябва да се съобразяваме с максималното приложено високочестотно напрежение на входа: максималното обратно въздействащо напрежение на диода е около удвоената стойност на амплитудната стойност на приложеното напрежение:

Ur_max≥ 2 Um или Ur_max ≥ 2.√2 U

Например както случая при диод ГД507А с Ur_max = 20V, ефективната стойност на измервано напрежение на входа би трябвало да не надвишава:

U = Ur_max/ 2,82 = 20 / 2,82 ≈ 7V.

Следващата стъпка в прецизността и точността в измерването е използване на специализирани ИС (напр. AD8313).

Литература:
Измерение малых ВЧ напрежений (сп. "Радио", бр. 7, 1980 г.) [djvu][269kb]
Высокочастотный милливольтметр "Радио", бр. 8, 1984 г.) [djvu][223kb]
ВЧ головка к цифровому мультиметру "Радио", бр. 8, 2006 г.) [djvu][106kb]
ВЧ вольтметр на диоде Шотки "Радио", бр. 1, 2008 г.) [djvu][106kb]
Транзистори и диоди, справочник, Атанас Шишков, София, "Техника", 1981 г. [pdf][1,8mb]
Справочник на радиолюбителя, Димитър Рачев, София, "Техника", 1984 г. [djvu][376kb]