CD4011設(shè)計簡易的收音機

1、成 績 信息工程學(xué)院本科生課程設(shè)計報告課程名稱：電子綜合設(shè)計設(shè) 計 題 目： CD4011制作簡易收音機設(shè)計 系 別： 計算機與電子工程系 專 業(yè) (方 向)： 電子信息工程 年 級、 班： 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號： 指 導(dǎo) 教 師： 2015 年 12 月 20 日目錄一、【設(shè)計目的】2二、【指標(biāo)要求】3三、【設(shè)計的原理】31、系統(tǒng)模塊框圖32、電路工作原理分析43、各模塊工作原理的分析與介紹5(1)調(diào)諧回路模塊5(2)高頻放大和倍壓檢波模塊6(3)低頻放大模塊7(4)電源放大模塊7四、【仿真與仿真結(jié)果分析】8五、【元器件清單】12六、【總結(jié)及改進(jìn)思路】121、總結(jié)122、改進(jìn)思路13CD

2、4011制作簡易收音機設(shè)計一、【設(shè)計目的】 1、知道電子元器件的名稱并了解他們的特性；2、學(xué)習(xí)并掌握簡單的電子線路；3、學(xué)習(xí)并了解收音機的工作原理；4、根據(jù)電路以及所了解的收音機工作原理掌握其調(diào)試方法；二、【指標(biāo)要求】1、通過改變電感和電容的大小來接收中段550kHz到1600kHz內(nèi)的簡易收音機。2、收音機音頻輸出基本達(dá)到人耳能夠聽出的程度。三、【設(shè)計的原理】 1、系統(tǒng)模塊框圖調(diào)諧回路高頻放大倍壓檢波低頻放大電源放大圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計框圖收音機的基本工作原理可以簡單歸納為：第一步要接收到相應(yīng)頻率的無線電波，第二步是從無線電波上取出調(diào)制在其上的聲音信息，第三步為把聲音信息還原成人耳能聽到的聲音

3、。如圖1所示，簡易的收音機的系統(tǒng)由五大模塊組成。調(diào)電臺信號有調(diào)諧回路選擇接收后，接收到的無線電信號是非常微弱的，再通過調(diào)諧電路后，還需要經(jīng)過高頻放大電路進(jìn)行高頻放大到一定幅度后，才能送往二極管和濾波電容構(gòu)成的倍壓檢波電路進(jìn)行檢波，將調(diào)幅信號包絡(luò)解調(diào)下來，得到調(diào)制前面的音頻信號，將音頻信號進(jìn)行低頻放大，聲音信息此時還是一種幅度很低的電信號，我們?nèi)硕锹牪坏降?，在?jīng)過晶體管電流放大后，送到揚聲器，還原成可聞得聲波信號。根據(jù)上述基本工作原理用芯片CD4011設(shè)計出了如圖2所示的簡易收音機的工作原理電路圖。 圖2 電路原理圖2、電路工作原理分析電路圖如圖2所示，通常情況下，這類與非門電路都作在開、關(guān)兩

4、種狀態(tài)，即輸出高電平和低電平上。事實上，在高低電平的轉(zhuǎn)換過程中，存在一個過渡區(qū)，過渡區(qū)的中間部分基本上呈線性狀態(tài)。因此，可以利用反饋電路選擇適當(dāng)?shù)墓ぷ鳡顟B(tài)，使得各與非門都處于放大狀態(tài)。電路及工作原理如圖2所示，分別將每個與非門的輸入端并接在一起作反相器用，轉(zhuǎn)換高低電平。L1，C1為接收諧振回路，R1為直流反饋電阻，C2為交流旁路作用，接收到信號經(jīng)U1A高頻放大后，通過C3耦合，送到由D1、D2、R2、C4構(gòu)成的倍壓檢波電路進(jìn)行檢波，再經(jīng)門U1B、U1C、U1D進(jìn)一步放大后送到耳機輸出。途中的C1可選單串可變電容，線圈L可在50MM的磁棒上繞80100T，耳機應(yīng)該選用高阻耳機，也可增加一級集成音

5、頻放大電路如LM386，或用三極管作阻抗變換，通過增加和減少磁棒上線圈的匝數(shù)，以保證收音機處于合適的頻率接收范圍之內(nèi)。注意：(1)CD4011:4-2輸入端與非門數(shù)字集成電路。(2)可變電容選用型號為CBM-233P，電容量在5141p之間變化。電感線圈L用直徑0.18mm的漆包線5*3*55mm的磁棒上繞100匝。三極管用9012.電源用4節(jié)5號電池。耳機用32歐姆的立體聲耳機。3、各模塊工作原理的分析與介紹(1)調(diào)諧回路模塊圖3 調(diào)諧回路電路圖 如圖3所示，線圈L1和電容VC1構(gòu)成調(diào)諧回路，從天線接收到許多廣播電臺的高頻信號，通過調(diào)諧回路選出其中所需要的電臺信號。簡單的說就是調(diào)整諧振回路頻

6、率，通過改變電感、電容來實現(xiàn)頻率的改變。(2)高頻放大和倍壓檢波模塊圖4 高頻放大和倍壓檢波電路圖圖4 高頻放大檢波電路圖圖4 高頻放大檢波電路圖如圖4所示，有與非門CD4011進(jìn)行高頻放大，然后又二極管D1、D2及電容C3、電阻R2等組成的倍壓檢波電路進(jìn)行檢波。當(dāng)信號電壓正半周時，信號電壓進(jìn)過D1對C3進(jìn)行充電，C3上的電壓為左正右負(fù)。當(dāng)信號電壓為負(fù)半周時，信號電壓與C3串聯(lián)后流經(jīng)二極管D2和電阻R2，檢波負(fù)載電阻R2上即可得到約2倍于信號電壓的輸出電壓，電容C4的作用是濾除檢波輸出信號中的高頻成分，得到音頻信號。(3)低頻放大模塊圖5 低頻放大電路圖圖5 低頻放大電路圖圖5 低頻放大電路圖

7、如圖5所示中，CMOS模擬放大電路給CMOS門電路加上適當(dāng)?shù)钠秒妷?，可以使其工作于線性放大狀態(tài)。在與非門CD4011的輸出端與輸入端之間并接一個反饋電阻R4，將非門的工作點偏置于轉(zhuǎn)移特性曲線的中間，即構(gòu)成了一個線性模擬放大器，放大倍數(shù)等于反饋電阻R4與輸入電阻R3之比。(4)電源放大模塊如圖6所示，由于CMOS電路輸出電流很小，為使收音機有足夠的音量，電路中由晶體管VT構(gòu)一級電流放大器，R5是晶體管VT的偏置電阻。電流放大模塊實質(zhì)上是一個射極跟隨器，可將CMOS電路的輸出電流放大。 圖6 電流放大電路圖四、【仿真與仿真結(jié)果分析】圖7 整體電路仿真圖 如圖7所示為整體電路仿真圖，仿真后聽見揚聲

8、器發(fā)出嗡嗡的聲音，按照原理改變電感的大小能收到中波段535kHz到1065kHz內(nèi)的電臺，但經(jīng)過調(diào)整始終沒有接受到有效頻段內(nèi)的聲音。因此對設(shè)計模塊進(jìn)行仿真測試。(1) 低頻放大仿真如圖8所示，左側(cè)接入一個交流信號源，并在放大電路的另一端接上示波器，從圖9 上可以看出輸入信號（第一個波形）經(jīng)過放大電路后幅度明顯放大（第四個波形）。圖8 低頻放大檢測仿真圖9 低頻放大仿真波形圖(2) 電源放大仿真 如圖10所示，在左側(cè)接入一個交流信號源，并在放大電路的另一端接上示波器，從圖11上可以看出輸入信號（第一個波形）與輸出信號（第四個波形）之間的差距。圖10 電源放大電路仿真圖圖11 電源放大前仿真波形圖

9、(3) 高頻放大仿真 仿真電路圖如圖12所示，在左側(cè)接入一個交流信號源，再給電路兩端接入兩個示波器，圖13所示信號經(jīng)過放大電路放大后波形如圖14所示?？梢钥闯鲂盘柦?jīng)過放大后幅度明顯增大。圖12 高頻放大仿真電路圖圖13 高頻放大前仿真波形圖圖14 高頻放大后仿真波形圖 表1 元器件清單列表五、【元器件清單】與非門4011U1:AU1:B瓷片電容0.05uC4電 阻2MR1瓷片電容4.7uFC5電 阻47KR2瓷片電容20uFC6電 阻10KR3瓷片電容0.05uFC3電 阻2MR4可變電容5p141pCBM_233P電 阻27KR5二極管2A9PD1、D2瓷片電容0.05uFC3開 關(guān)Sw-s

10、pst-mom電 感1.2nHL1揚聲器LS1六、【總結(jié)及改進(jìn)思路】1、總結(jié)通過CD4011芯片制作簡易收音機的設(shè)計，了解了收音機的工作原理，真正的理解了調(diào)制與解調(diào)的過程，也了解了 CD4011 芯片的引腳的功能和使用方法。同時了解了仿真軟件Proteus的使用方法。并且認(rèn)識到細(xì)心的重要性，在畫仿真圖是有一根線沒有連接到位，導(dǎo)致無法做出仿真結(jié)果，后來檢查了好多遍才找出原因。2、改進(jìn)思路在仿真時電路圖中的電路元件CD4011在Proteus中是找不到的，所以用了與非門4011代替，由于CD4011是一個包含4個與非門的CMOS電路，每個與非門有兩個輸入端一個輸出端。當(dāng)兩個輸入端有一個輸入為0，輸出就為0。只有當(dāng)輸入均為1時，輸出才為1。當(dāng)兩個輸入端都為0時，輸出是1。所以CD4011就用圖中的4011代替了。簡易收音機從接收天線得到的高頻天線信號一般非常弱，即使已經(jīng)增加高頻放大器，檢波輸出的功率通常也只有幾毫瓦，用耳機還可以聽，但要用揚聲器就顯得太小，因此在檢波輸出后增加電流放大器來推動揚聲器來工