調(diào)頻接收機(jī)課設(shè)說(shuō)明書(shū)畢業(yè)設(shè)計(jì)

目錄1課程目的12原理介紹121設(shè)計(jì)思路122工作原理23具體實(shí)施方案231方案論證232硬件及軟件電路部分333系統(tǒng)調(diào)試和分析94結(jié)論1441指標(biāo)分析1442改進(jìn)與提高145總結(jié)15附錄16參考文獻(xiàn)181課程目的通過(guò)本課程設(shè)計(jì)與調(diào)試，提高動(dòng)手能力，鞏固已學(xué)的理論知識(shí)，能建立無(wú)線電調(diào)頻接收機(jī)的整機(jī)概念，了解調(diào)頻接收機(jī)整機(jī)各單元電路之間的關(guān)系及相互影響，從而能正確設(shè)計(jì)、計(jì)算調(diào)頻接收機(jī)的各單元電路高頻放大、混頻、本地振蕩器、中頻放大、鑒頻及低頻功放。初步掌握調(diào)頻接收機(jī)的調(diào)整及測(cè)試方法。2原理介紹21設(shè)計(jì)思路整個(gè)電路由六部分組成，分別為高頻放大、混頻、本地振蕩器、中頻放大、鑒頻及低頻功放。（1）高頻放大高頻放大器是用來(lái)放大高頻信號(hào)的器件（在接收機(jī)中，高放所放大的對(duì)象是已調(diào)信號(hào)，它除載頻信號(hào)外還有邊頻分量）。根據(jù)高放的對(duì)象是載頻信號(hào)這一情況，一般采用管子做放大器件，而且并聯(lián)諧振回路作為負(fù)載，讓信號(hào)諧振在信號(hào)載頻。這樣做的好處是回路諧振能抑制干擾；并聯(lián)回路諧振時(shí)，其阻抗很大，從而可輸出很大的信號(hào)。（2）混頻混頻是將高頻放大信號(hào)和本振信號(hào)混合，輸出一個(gè)中頻信號(hào)，在調(diào)頻電路中，本振信號(hào)必須是獨(dú)立的，這是與調(diào)幅電路最大的一個(gè)區(qū)別?；祛l電路是一種典型的頻譜搬移電路，可以用相乘器和帶通濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)這種搬移。（3）本地振蕩器本振電路用LC諧振回路來(lái)產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的本地振蕩頻率，將這個(gè)穩(wěn)定的諧振頻率與高頻放大輸出信號(hào)混頻，得到一個(gè)中頻信號(hào)。（4）中頻放大如果外來(lái)信號(hào)和本機(jī)振蕩相差不是預(yù)定的中頻，就不可能進(jìn)入放大電路。因此在接收一個(gè)需要的信號(hào)時(shí)，混進(jìn)來(lái)的干擾電波首先就在變頻電路被剔除掉，加之中頻放大電路是一個(gè)調(diào)諧好了的帶有濾波性質(zhì)的電路，所以接收機(jī)的選擇性指標(biāo)很高。超外差式接收機(jī)能夠大大提高收音機(jī)的增益、靈敏度和選擇性。因?yàn)椴还茈娕_(tái)信號(hào)頻率如何都變成為中頻信號(hào)，然后都能進(jìn)入中頻放大級(jí)，所以對(duì)不同頻率電臺(tái)都能夠進(jìn)行均勻地放大。中放的級(jí)數(shù)可以根據(jù)要求增加或減少，更容易在穩(wěn)定條件下獲得高增益和窄帶頻響特性。此外，由于中頻是恒定的，所以不必每級(jí)都加入可變電容器選擇電臺(tái)，避免使用多聯(lián)同軸可變電容器，而只需在調(diào)諧回路和本振回路用一只雙連可變電容器就可完成接收。（5）鑒頻在鑒頻器部分，采用比例鑒頻器，普通鑒頻器的線性范圍較寬，調(diào)整較易，但在鑒頻器前必須加上一級(jí)限幅器，而比例鑒頻器則不需要但是為了得到良好的限幅特性，必須仔細(xì)調(diào)整比例鑒頻器的工作狀態(tài)與電路參數(shù)，也可以在前一級(jí)加一個(gè)限幅器。（6）低頻功放一般從鑒頻器輸出的信號(hào)都比較小，為了得到我們所需的信號(hào)，必須將輸出信號(hào)進(jìn)行放大。一般采用三極管放大電路來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能。因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)是音頻信號(hào)，所以采用運(yùn)算放大器效果比較好。22工作原理電路的開(kāi)始部分是由高頻放大電路和本振信號(hào)混頻，輸出一個(gè)中頻信號(hào)。因?yàn)檫@是調(diào)頻接收機(jī)，所以混頻電路和調(diào)幅接收機(jī)有著明顯的不同，在調(diào)頻電路中，本振電路是獨(dú)立的。在放大電路部分，采用場(chǎng)效應(yīng)管共源極放大電路。本振電路才用LC振蕩電路，兩個(gè)信號(hào)分別輸入混頻器，得到一個(gè)中頻信號(hào)。為了得到高的增益，而整個(gè)電路的增益取決于中放，同時(shí)也抑制了鄰近干擾。在中頻放大電路的輸出端，接一個(gè)限幅器，其目的是如果直接接鑒頻器，很可能得到很多不需要的波形，用濾波器很難濾除，所以在鑒頻器的輸入端加一級(jí)限幅器，去除不需要的波，使輸出更為純凈。鑒頻器是將原調(diào)制信號(hào)解調(diào)出來(lái)，在本次設(shè)計(jì)中采用比例鑒頻器。為了能夠得到我們所需要的效果，在電路的最后采用低頻放大電路。調(diào)頻接收機(jī)的原理框圖如圖21所示。圖21調(diào)頻接收機(jī)原理框圖3具體實(shí)施方案31方案論證理解低頻功率放大電路的工作原理，掌握功率、效率的測(cè)量方法，學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)比較器，將正弦波轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)，學(xué)習(xí)集成功率放大器基本技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試，鞏固和加深對(duì)電子電路基礎(chǔ)知識(shí)的理解，提高綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力。前置放大本實(shí)驗(yàn)由弱信號(hào)前置放大級(jí)、交換電路、功率放大級(jí)等部分組成。前置放大級(jí)用來(lái)放大輸入的信號(hào)，以推動(dòng)后面的功率放大器。放大電路有很多，但是弱信號(hào)的前置放大電路必須要由低噪聲、高保真、高增益的集成電路。符合運(yùn)放有NE5532、OP07、LM318等。這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，采用的是NE5532和LM318，NE5532具有高精度、低噪聲、高阻抗、寬頻帶等優(yōu)良的性能，能使電路的指標(biāo)大大的提高。功率放大功率放大有兩種的方式，一種是用分立元件構(gòu)成OCL電路，一種是用專用的功放集成芯片。其中，集成功放具有工作可靠，外圍電路簡(jiǎn)單保護(hù)功能比較完善等有點(diǎn)，分立元件比較復(fù)雜，只有有一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，則性能就會(huì)低于集成功放，所以本實(shí)驗(yàn)采用的是用集成功率芯片做功率放大電路。波型轉(zhuǎn)換正弦波型轉(zhuǎn)換為一般用比較器或運(yùn)放做成的比較器電路實(shí)現(xiàn)。常用的比輸入回路高頻放大混頻本地振蕩器中頻放大鑒頻低頻功放較器有過(guò)零比較器，任意電平比較器，滯回比較器。過(guò)零比較器和任意電平比較器都屬于單限比較器，但輸入電壓在在閾值電壓附近任何微小的變化，都將引起輸出電壓的躍變，因此單線比較器抗干擾能力差，不予采用。在這里我們用滯回比較器，因?yàn)樗袘T性，具有一定的抗干擾能力；且若兩個(gè)閾值時(shí)，就可以輸出占空比接近于21THTU50的方波信號(hào)，可以達(dá)到題目要求。方案一用運(yùn)放做比較器電路，利用正反饋電路，將小的交流信號(hào)轉(zhuǎn)化為峰峰值比較大的方波信號(hào)，再經(jīng)過(guò)電阻的分壓，可以得到信號(hào)比較小的方波信號(hào)；將分壓電阻換成滑動(dòng)變阻器，可以通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，得到峰峰值為200MV的方波信號(hào)；運(yùn)放的輸出端加入兩個(gè)正負(fù)極性相反的穩(wěn)壓管，用來(lái)控制輸出電壓的幅值，使輸出信號(hào)穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。另外，為達(dá)到輸出方波的上升下降時(shí)間小于1S和雙極性方波,要求使用的運(yùn)放為壓擺率較高且為雙電源供電的運(yùn)放。方案二用比較器做成的比較器電路，比較器的功能是比較兩個(gè)電壓的大小，從而輸出電壓的高或低電平。電壓比較器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈敏度高，壓擺率比較大，容易達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求。這里我們用電壓比較器LM311仿真后，發(fā)現(xiàn)LM311只能輸出單極性，若用其他高速比較器，性價(jià)比較低，市場(chǎng)上也很難買到，所以此方案不采納。32硬件及軟件電路部分弱信號(hào)前置放大級(jí)設(shè)計(jì)（1）電路的組成因?yàn)閷?shí)驗(yàn)要求，前置放大電路的輸入端接地時(shí)，在8的負(fù)載上的噪聲功率要小于10MV，所以要盡量減小噪聲。為了選用低噪聲芯片，所以用NE5532構(gòu)成前置放大電路，為了提高前置放大電路的輸入電阻和共模抑制比，必須采用同相比例放大電路。（2）測(cè)量放大器原理圖圖31測(cè)量放大器原理圖（3）工作原理為了阻抗匹配，增大輸入電阻，在前置放大電路的前面設(shè)計(jì)了電壓跟隨器，由題目可知，在功率放大的8負(fù)載上要獲得額定輸出功率W，根據(jù)10ORPV（31）65282ORLOMUMV（32）3561MININMV（33）8702AXIOMDB（34）51LOGDB（35）623由上式可知，整個(gè)電路的放大倍數(shù)要介于182530倍之間，即在25DB68DB之間手動(dòng)可調(diào)，有因?yàn)閱渭?jí)的放大倍數(shù)大概在20DB左右，因此要采用兩級(jí)前置放大，再加上一級(jí)功率放大來(lái)達(dá)到實(shí)驗(yàn)的要求。（4）電路仿真的原理圖圖32電路仿真的原理圖（5）各電阻阻值的確定前置放大電路由NE5532用電壓跟隨器和兩級(jí)同相比例放大電路組成。其中電壓跟隨器，實(shí)現(xiàn)了阻抗匹配，增大輸入電阻。V（36）6512082ORLOMPUMV（37）3561MININMV（38）8702AXIOM由上式可知，電壓的放大倍數(shù)要達(dá)到182530倍，又因?yàn)镹E5532采用正負(fù)12V電壓供電，題目要求峰峰值10MV14V輸入，電路放大的電壓超過(guò)20V會(huì)失真，所以第一級(jí)設(shè)計(jì)放大13倍，這樣14V輸入的時(shí)候，放大13倍，約為18V不超過(guò)20V，就不會(huì)失真。由于第一級(jí)放大13倍，則（39）132R電阻的取值不宜過(guò)大，取1K，由上式可知，12K。23其中，（310）324/由上式可知，所以平衡電阻約為1K。4R為了使輸出電壓放大倍數(shù)可調(diào)，所以在第一級(jí)和第二級(jí)之間加了電位器進(jìn)行分壓，取電位器K。105R第二級(jí)同相比例放大電路中，和第一級(jí)的差不多，因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)最大放大倍數(shù)為2630，假設(shè)功率放大部分放大10倍，第一級(jí)放大13倍，為了提高輸出功率，第二級(jí)放大倍數(shù)設(shè)為21倍。（311）2167R電阻的取值不宜過(guò)大，取1K，由上式可知，20K。67（312）68/由上式可知，平衡電阻約為1K8R（6）PCB板設(shè)計(jì)圖33前置放大電路PCB變換電路設(shè)計(jì)（1）電路的組成用運(yùn)放做比較器電路，利用正反饋電路，將小的交流信號(hào)轉(zhuǎn)化為峰峰值比較大的方波信號(hào)，再經(jīng)過(guò)電阻的分壓，可以得到信號(hào)比較小的方波信號(hào)；將分壓電阻換成滑動(dòng)變阻器，可以通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，得到峰峰值為200MV的方波信號(hào)；運(yùn)放的輸出端加入兩個(gè)正負(fù)極性相反的穩(wěn)壓管，用來(lái)控制輸出電壓的幅值，使輸出信號(hào)穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。另外，為達(dá)到輸出方波的上升下降時(shí)間小于1S和雙極性方波,要求使用的運(yùn)放為壓擺率較高且為雙電源供電的運(yùn)放。（2）變換電路原路圖圖34變換電路原理圖（3）電路的原理上圖中，和構(gòu)成正反饋回路，對(duì)輸出的波形具有分壓作用；由兩個(gè)相反1R23RZU極性的穩(wěn)壓二極管構(gòu)成，用來(lái)限制輸出信號(hào)的幅值；之后和電路為一個(gè)分壓電路，4R5最后由一個(gè)電壓跟隨器加在輸出端，以提高帶負(fù)載能力。（4）各電阻和電容的確定若設(shè)電阻100，題目中輸入信號(hào)為1KHZ，幅值沒(méi)有要求，經(jīng)過(guò)第一級(jí)正反饋，1R輸出電壓的幅值達(dá)到電源電壓5V，但由于穩(wěn)壓管的存在，V，電路OU92ZOU中所用的穩(wěn)壓二極管是反向穩(wěn)壓幅度為22V，正向?yàn)?7V。假定輸入電壓為MV,為了保證輸出的信號(hào)為方波信號(hào)，則,即0ITHI28K,因此取33K，阻值任意，可取100；2R23為分壓電路，取值分別為10K和5K。54（5）電路仿真的原理圖圖35電路仿真的原理圖（6）PCB板設(shè)計(jì)功率放大電路設(shè)計(jì)（1）電路的組成功率放大的芯片有TDA2040A、TDA1514，但TDA2040A的功率裕量不大，TDA1514的外圍電路比較復(fù)雜，又容易自激。而LM1875是一款功率放大集成塊，它的優(yōu)點(diǎn)是外圍電路簡(jiǎn)單，輸出的功率大，芯片內(nèi)部有感性負(fù)載反向電勢(shì)安全工作保護(hù)，又容易制作和調(diào)試，所以本實(shí)驗(yàn)選用LM1875芯片作為功率放大的芯片。（2）測(cè)量放大器原路圖（3）各電阻和電容的確定為了阻抗匹配，同相輸入端1M，和組成了高通濾波器，令10R2C1R100K，47F，則截止頻率1R2CHZ10W所以達(dá)到了實(shí)驗(yàn)的要求。LPRU286342當(dāng)輸入的幅值為700MV時(shí)分析從下圖可以看出，當(dāng)輸入幅值為700MV時(shí)，輸出電壓的峰峰值為348V，根據(jù)189W10W所以達(dá)到了實(shí)驗(yàn)的要求。LPRU28342圖311前置放大輸入幅值700MV（2）帶寬分析當(dāng)輸入的幅值為5MV，頻率為50HZ時(shí)圖312前置放大輸入頻率50HZ分析從上圖可以看出，當(dāng)輸入幅值為5MV，頻率為50HZ時(shí)，輸出電壓的峰峰值為334V，根據(jù)174W10W所以達(dá)到了實(shí)驗(yàn)的要求。LPRU28432當(dāng)輸入的幅值為5MV，頻率為10KHZ時(shí)圖313前置放大輸入頻率10KHZ分析從上圖可以看出，當(dāng)輸入幅值為5MV，頻率為10KHZ時(shí)，輸出電壓的峰峰值為334V，根據(jù)174W10W所以達(dá)到了實(shí)驗(yàn)的要求。LPRU2842效率分析圖314前置放大輸出電壓峰峰值348V分析如上圖所示輸出電壓的峰峰值為348V，所以輸出的功率為W（318）9182342）（LPORU又因?yàn)椋?19）IOMR其中123V（320）2POMU834由上式得，A（321）54139OMRI又因?yàn)楣β史糯蠹?jí)用正負(fù)18V的電壓供電，所以U154182766W（322）IP電源所以，55，所以符合實(shí)驗(yàn)的要求。368102798電源效率OR輸出噪聲功率分析圖315前置放大輸入端接地分析如上圖所示，當(dāng)輸入端接地時(shí)，在輸出端8負(fù)載上，輸出的電壓為352PV，輸出的噪聲功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于10MV，所以符合本實(shí)驗(yàn)。（3）變換電路和功率放大測(cè)試輸入信號(hào)為大于200MV,頻率為1KHZ時(shí)圖316變換電路輸入信號(hào)為大于200MV分析在輸入端加1KHZ，幅值為200MV的正弦信號(hào)，通過(guò)滑動(dòng)變阻器的調(diào)試，可以輸出200MV的方波，由仿真圖可以看出，輸出的方波為200MV,上升下降時(shí)間分別為831NS和824NS,可以達(dá)到題目要求。用方波激勵(lì)放大通道時(shí)，在8的情況下LR圖317變換電路負(fù)載8分析由上圖可以看出，信號(hào)經(jīng)過(guò)放大之后，輸出的電壓峰峰值為358V，所OMU以輸出的額定功率W10W可以達(dá)到題目要求。054823）（LPORU將方波與功率放大連在一起時(shí)的上升和下降時(shí)間分析由下圖可以看出，當(dāng)方波輸入到功率放大電路中時(shí)，上升的時(shí)間為164S12S，下降時(shí)間為161S12S，所以滿足實(shí)驗(yàn)的要求。圖318變換電路上升和下降時(shí)間4結(jié)論41指標(biāo)分析（1）從上面的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以看出，額定輸出功率、帶寬、非線性失真系數(shù)、效率、交流噪聲功率、方波的頻率、上升和下降時(shí)間等都達(dá)到了實(shí)驗(yàn)的要求。（2）對(duì)于功率放大器，有不同的方法來(lái)做，可以有分立的元件做，也可以用集成的功率芯片來(lái)做，功放芯片也有很多不同的種類，對(duì)于不同的功率芯片要合理的選中，有的功率比較小，達(dá)不到實(shí)驗(yàn)的要求，有的外圍的電路比較復(fù)雜，所以也要舍去。本實(shí)驗(yàn)選用的是LM1875，它是一種比較好的功率芯片，但是也有它的缺點(diǎn)，它是美國(guó)國(guó)半公司生產(chǎn)的，可是它兩年前就停產(chǎn)了，所以現(xiàn)在市場(chǎng)上買到的大多是假的，這是這款芯片的不足之處。（3）1KHZ正弦波經(jīng)過(guò)比較器輸出的方波抖動(dòng)比較厲害,抖動(dòng)較多的話，可以減小。電容消抖不能加在輸出端，否則，輸出方波的邊沿會(huì)變得較平坦后，后續(xù)測(cè)量12/FFR電路又會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)。如果調(diào)節(jié)還不能解決問(wèn)題，可以在滯回比較器的輸入前加12/FFR一個(gè)無(wú)源的RC低通濾波器。（4）對(duì)于波型轉(zhuǎn)換而言，通過(guò)改變電阻的阻值來(lái)減小閾值電壓，可以實(shí)現(xiàn)更小信號(hào)的輸入而輸出方波信號(hào)，但是上升下降時(shí)間就會(huì)隨之增大，這個(gè)問(wèn)題尚未得到解決（5）通過(guò)本次的實(shí)驗(yàn)，熟悉了NE5532和LM1875芯片，懂得了音頻功率放大器的基本工作原理，對(duì)于前置放大部分，我用的是一個(gè)電壓跟隨器和兩級(jí)的同相比例放大構(gòu)成的，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)一步一步的調(diào)試，以達(dá)到了實(shí)驗(yàn)的要求，在這過(guò)程中學(xué)到了很多的東西，增添了對(duì)電子的興趣。（6）本次的實(shí)驗(yàn)基本達(dá)到了實(shí)驗(yàn)的要求，但由于自身的知識(shí)還比較局限，學(xué)到的知識(shí)還沒(méi)有那么完善，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果存在少許誤差，以后我會(huì)在這方面多花時(shí)間，培養(yǎng)自學(xué)能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，以后我會(huì)做的更好。42改進(jìn)與提高（1）就波型轉(zhuǎn)換而言，可以嘗試用其他高速比較器實(shí)現(xiàn)，可以達(dá)到輸入最小電壓幅值更小且上升下降時(shí)間更低，但目前還尚未找到。（2）就波型轉(zhuǎn)換而言，輸入端可以加一個(gè)比例放大電路模塊，可以提高輸出電壓的帶寬，可達(dá)到5700MV的正弦波輸入，實(shí)現(xiàn)200MV的方波輸出。（3