O que o retificador faz em um rádio de cristal?

Eu tenho lido sobre semicondutores e todas as referências que encontrei dizem que a primeira aplicação prática do diodo semicondutor foi em rádios de cristal, e que retificadores baseados em semicondutores rapidamente deram lugar a amplificadores baseados em tubos.

Então, eu estou tentando entender por que o retificador é necessário. Uma excelente explicação de como um rádio de cristal funciona (e por que agora é difícil conseguir os componentes para construí-los) pode ser encontrada aqui . Para quem não quer clicar, aqui está o diagrama do circuito:

Portanto, a bobina e o capacitor formam um circuito ressonante. As frequências abaixo de um limite passam da bobina para o terra e as que estão acima de um limite passam do capacitor para o terra, mas as freqüências de ressonância ficam presas e precisam passar pelo diodo até os fones de ouvido. Todas as descrições deste circuito que li dizem que o diodo de alguma forma desmodula o sinal, e simplesmente não entendo como ele pode fazer isso. Existe, digamos, uma frequência portadora de 88Khz que é modulada AM com um sinal de 300Hz-3KHz da voz humana. Como o diodo, cortando as partes do sinal abaixo do zero, faz isso?

O diodo desmodula o sinal de rádio AM. Para desmodular (recuperar o sinal de áudio) de um sinal de rádio AM, tudo o que é necessário é recuperar a amplitude do sinal:

Fonte: este artigo

É isso que o diodo faz.

Ele bloqueia a parte negativa da onda, mas permite a passagem de parte positiva. Isso junto com o capacitor recupera o sinal de áudio.

Seu exemplo não contém um resistor e um capacitor; eles estão presentes. Os fones de ouvido só podem funcionar com sinais de áudio, portanto, basicamente, desempenham a mesma função (um filtro passa-baixo) sem a necessidade desses componentes.

É chamado de detector de envelope. O diodo impede que a frequência base fique negativa. O sinal original tinha um valor médio de 0. Se você alimentasse isso através de um filtro passa-baixo (também conhecido como capacitor), o sinal de saída seria 0. Com o diodo no lugar, o sinal nunca poderá ficar negativo e agora, se você estiver na média Ao emitir seu sinal usando um filtro passa-baixo, você recebe um sinal que varia lentamente (em relação à frequência base) que não possui mais uma média de 0. Esse sinal agora é útil para o alto-falante.

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

Aqui está uma descrição física que pode ajudar intuitivamente -

Coloque um tom de 1kHz no microfone e transmita-o em uma operadora de 100kHz AM.

No seu receptor, idealmente, você gostaria que o diafragma do fone de ouvido se deslocasse alternadamente para fora e depois para dentro a cada milissegundo, e para uma qualidade de som decente, talvez você decida que ele se desloque alternadamente para fora e depois recupere para equilibrar a cada milissegundo.

Sem o diodo, o diafragma do fone de ouvido tentará vibrar fortemente a 100kHz por meio milissegundo e, em seguida, mais fraco ou nada durante o próximo meio milissegundo. Mesmo que o fone de ouvido responda levemente nessa frequência, seu ouvido não atenderá e você não ouvirá nada.

Com o diodo, por meio milissegundo, o diafragma do fone de ouvido será deslocado para fora a cada 10 microssegundos (5 microssegundos por vez). Mesmo sem capacitores de filtragem extra e, portanto, com todos os 5 intervalos de 5 microssegundos na corrente, 500 microssegundos retos de ter o diafragma continuamente empurrado na mesma direção em intervalos tão próximos devem realizar algum deslocamento. Ou seja, as características mecânicas do seu fone de ouvido provavelmente realizarão parte da desmodulação real ao operar com um sinal retificado. Ao operar com um sinal não retificado, essas mesmas características mecânicas o desmodularão para algo próximo ao silêncio.

Sem o diodo, a corrente média nos fones de ouvido (1) seria 0, portanto não haveria nada para ouvir.
O diodo atua como um componente não linear (2) que cria uma corrente não nula nos fones de ouvido.
Acontece que essa corrente é proporcional à amplitude da onda recebida pela antena. Isso corresponde exatamente (3) ao sinal de áudio.

(1) média acima de 0,1 ms (o que uma audição pode perceber)
(2) mais precisamente: não linear e não ímpar (ou seja, par ou com um certo "efeito par")
(3) na modulação de amplitude ( SOU)