2016年3月26日土曜日

Checked how the envelope detector works by the traditional theory in about 1925

I checked how the envelope detector which used a diode worked to decode AM modulated E/M wave.

I knew that figures followings were the theory established in about 1925 when the crystal radio was invented in USA. I think it was great invention in those days and I respect it for the inventor. Because it changed the method of human's communication.


According to the envelope decoder theory, I configured the circuit in the LTspice,
and checked how it worked.



Unfortunately, outcome from my LTspice is in the negative.

See the figure above. 
Blue line is AM modulated input RF E/M wave.
The rate of AM modulation is 100% here.

Green line is output on the envelope detector.
Apparently, AM signal is not decorded to AF signal.
Frequency spectrum indicates AM modulated signal there on expected HF frequency.



I gave Bios voltage 2V to the diode 1N914, then AM signal was decorded to AF sine wave as the green line showed.
The decoding process seems to improved.

As many people know, this bias voltage makes the diode work better and that shot-key diode can get better result rather than switching diode 1N914.

The magnitude gain of switching diode decreases on AF frequency range, and it passes RF frequency almost pass through.
This is caused by the AC characteristics of the diode.

Beside, the diode detector on the IF amp stage similar to this circuit but it is not the same. 

In the Crystal radio, the impedance at the input of the diode is very high. [1]

In the IF stage, the impedance of it is lower than that.

I'm happy if you check these works OK or not.
Please let me know your advice. 




This figure is very famous explanation of the crystal radio in Japan. 
(Ref. from a famous free dictionary in internet.)
However, I'm afraid this work may not be different from the actual principle or the real works of the radio.

After a diode AM demodulator, a condenser such as 0.001uF to 0.02uF passes RF signal (Green area) is fed to grand. So, it should be written as only base band AF signal without green indication.
And a diode characteristics on RF frequency doesn't behave as a rectifier.
It behaves as a kind of frequency convertor between Carrier frequency and base band modulated sidebands (USB and LSB).

 i.e. 
A diode converts RF AM frequency to AF base band signal.
It is not working as Envelope detector or Peak detector.


(Pretty girl on the picture is "Ms. Mayuyu Watanabe" of AKB48.)

This is the LTspice simulation result of the crystal diode.
This works is different from the traditional theory of so called "Envelope detector" or "Peak detector."

Harmonics frequencies of the demodulated base band signals are be able to calculate by Taylor series math operation.  

By using the formula by Shockley's ideal diode. i=Is*(exp(K*v)-1), current of the diode calculated. 

AM modulated RF signal can be written by "v" = (1+x(t))*A*sin(ω*t).

As the differential math operation of "i=Is*(exp(K*v)-1)" becomes "di/dv=K*Is*(exp(K*v)-1)",  "d^2i/dv^2=K^2*Is*(exp(K*v)-1)", "d^3i/dv^3=K^3*Is*(exp(K*v)-1)" and so on. 

Here, K << 1 . This is the reason why the harmonics frequencies of the demodulated base band AF signals degrees for 2nd, 3rd, ... Nth differential math operation.


Please read the precise description as following analysis.

Related document:

[1] I designed 1 shot-key diode crystal radio


[2] A simulation example of 1 shot-key diode "crystal radio" by LTspice4






2016年3月12日土曜日

現代のアンプとクロスオーバ歪のキャンセリング技術

クロスオーバー歪の波形画像


出展(Copyright reserved by Google, and the information respected)



古くから知られたクロスオーバ歪の課題を示した画像。
B級プッシュプルアンプやOTLアンプのPush Pull回路でおなじみのよく知られたアンプが、0V近辺で歪む現象。
現代では、この課題が、フィードバック技術の応用で、キャンセリングできるようになっていました。

1. 国内メーカの5.1ch シアター
 
知られないところに高い技術が眠っているようです。[1]
(Copyright by JVC inc.)



2. フィードバックなしでクロスオーバ歪を無くすデジタルアンプ製品例


3. フィードパック制御での歪低減の概説。
http://amplet.com/tu/pdf/9.pdf


4. デジタル信号処理+フィードバック制御でクロスオーバ歪みをキャンセルする技術

(お勧め情報)
MIT opencourseware Fall, 2011 6.003 Signals and Systems, Feedback
Prof. Dennis Freeman [2]

こんなことまでできるのか!これは凄い!!と驚きました。

飛行機もsimulinkでSystem simulationできるとは・・・。
A300の乗り心地の良さも多分。
日本では飛行機造りずっとやってないからおそらく世界から遅れてるのではないかと気になった。航続距離3000kmが実現できていたなんて現代でも難しいとふとおもた。

参考文献
[1]JVC 5.1 サラウンドシステム(Copyright by JVC inc.)
[2] MIT opencourseware Fall, 2011 6.003 Signals and Systems, Feedback, Prof. Dennis Freeman
[3]MAX9709 25W/50W、フィルタレス、スペクトラム拡散、ステレオ/モノラル、D級アンプ


[4]アプリケーションノート3977 D級アンプ:基本動作と開発動向


2016年3月5日土曜日

SONY 地デジ用枕元スピーカ+リモコン?

この記事は宣伝ではありません。お年寄り向きのテレビを考えた記事です。SONY社のサイトには現在、この製品情報はありません。

仕様が不明ですが、地デジ用 枕元スピーカ+リモコン? が話題になっているようです。僕は面白い製品と思います。

特に、お年寄りの枕元スピーカとして使えるとしたら便利です。
枕元スピーカは高音強化増幅アンプが大変重要です。
お年寄りは高音の音が聞こえなくなってくるのです。

若い人から人気下降のTVでも、高齢の方々はたいていタブレットを使えませんので、テレビを楽しみに見ている人も沢山いるのではないでしょうか。
ボタンが少なく、お年寄りの操作にも優しそうです。

アンテナ端子、HDMI出力端子が無いので、地デジ/BS/CATVテレビ音声を聞ける機能を持っているようです。

画像がどの部屋でも映るどこでもテレビがあると便利です。

類似機能製品にタブレット端末やiPhoneに地デジTVを映すWiFi無線接続地デジチューナもありますが、TV本体にどこでもTV機能があると便利です。