第13 收音機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例與裝焊

《電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐》

第13章收音機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例

與裝焊

（1）無線電波波段的劃分無線電波的波長(zhǎng)從不到1

mm到幾十km（頻率范圍由幾十kHz到幾十萬MHz），通常根據(jù)波長(zhǎng)（頻率）把無線電波劃分成幾個(gè)波段（2）無線電波的傳播無線電波是橫波，即電場(chǎng)和磁場(chǎng)的方向都跟波的傳播方向垂直，在無線電波中，各處的電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向也總是互相垂直的。13.1.1無線電波的波長(zhǎng)、頻率與波段劃分13.1無線電廣播13.1.1無線電波的波長(zhǎng)、頻率與波段劃分13.1無線電廣播（1）載波的調(diào)制與解調(diào)①載波。無線電通信是用空中傳播的電磁波來傳遞語言和音樂的②調(diào)制。用低頻信號(hào)控制高頻載波的過程叫做調(diào)制，低頻信號(hào)叫調(diào)制信號(hào)③解調(diào)。從已調(diào)波中，將低頻調(diào)制信號(hào)還原出來的過程叫做解調(diào)。解調(diào)又有檢波和鑒頻之分，分別用于調(diào)幅收音機(jī)和調(diào)頻收音機(jī)中。13.1.2無線電波的發(fā)射13.1無線電廣播（2）無線電廣播的基本原理無線電廣播主要由話筒、高頻振蕩器、調(diào)制器、放大器和發(fā)射天線組成，其方框圖與各部分波形圖如圖所示。13.1.2無線電波的發(fā)射13.1無線電廣播13.1.2無線電波的發(fā)射13.1無線電廣播語言或音樂的聲波，使話筒內(nèi)的彈簧片產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，通過電磁感應(yīng)的作用，將機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的音頻電流或電壓，經(jīng)音頻放大器放大以后，去調(diào)制由高頻振蕩器產(chǎn)生的高頻載波，再經(jīng)功率放大后，由天線發(fā)射出去。13.1.2無線電波的發(fā)射13.1無線電廣播超外差收音機(jī)最突出的特點(diǎn)是：它把接收到的電臺(tái)信號(hào)與本機(jī)振蕩信號(hào)同時(shí)送入變頻管進(jìn)行混頻，并始終保持本機(jī)振蕩頻率比外來信號(hào)頻率高455

kHz，通過選頻電路取兩個(gè)信號(hào)的“差額”進(jìn)行中頻放大。這種電路叫做超外差電路，采用超外差電路的收音機(jī)叫做超外差收音機(jī)。13.1.3超外差收音機(jī)13.1無線電廣播（1）超外差收音機(jī)的基本組成超外差收音機(jī)由輸入回路、變頻級(jí)、中頻放大級(jí)、檢波級(jí)、AGC電路、低頻放大級(jí)、功率放大級(jí)和揚(yáng)聲器組成。13.1.3超外差收音機(jī)13.1無線電廣播（2）超外差收音機(jī)的工作過程輸入回路從天線接收到的許多廣播電臺(tái)發(fā)射出的高頻調(diào)幅波信號(hào)中，選擇出所需要接收的電臺(tái)的信號(hào)，將它送到混頻管。收音機(jī)中的本機(jī)振蕩電路產(chǎn)生高頻等幅振蕩信號(hào)（其頻率始終保持比外來信號(hào)高455

kHz）也被送到混頻管。利用晶體管的非線性作用，混頻后產(chǎn)生的這兩種信號(hào)的“基頻”、“和頻”、“差頻”等。13.1.3超外差收音機(jī)13.1無線電廣播（3）超外差式收音機(jī)的特點(diǎn)①在接收波段范圍內(nèi)，對(duì)信號(hào)放大量均勻一致。②靈敏度高。③選擇性好超外差收音機(jī)克服了直接放大式收音機(jī)的缺點(diǎn)，但是也產(chǎn)生了一些新的問題，它的電路比較復(fù)雜，組裝和調(diào)試比較困難；由于提高了整機(jī)靈敏度，使各種雜波的干擾也隨之增大；此外，還增加了超外差收音機(jī)所特有的“鏡頻干擾”。13.1.3超外差收音機(jī)13.1無線電廣播圖為七管式調(diào)幅收音機(jī)電原理圖，下面以該收音機(jī)為實(shí)例介紹超外差收音機(jī)的工作原理與設(shè)計(jì)方法。13.2.1輸入回路13.2超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)13.2.1輸入回路13.2超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)1.輸入回路的作用和要求（1）輸入回路的作用（2）對(duì)輸入回路的要求要有良好的選擇性電壓傳輸系數(shù)要大頻率覆蓋要正確工作穩(wěn)定性好13.2.1輸入回路13.2超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)2.串聯(lián)諧振回路（1）串聯(lián)諧振定義和條件在電阻、電感、電容串聯(lián)電路中，當(dāng)電路端電壓和電流同相時(shí)叫做串聯(lián)諧振。串聯(lián)諧振回路通常由電感線圈和電容組成（2）串聯(lián)諧振的特點(diǎn)回路總阻抗最小，且為純電阻?；芈分须娏髯畲?，并與電源的電壓同相。電感與電容兩端的電壓相等，其大小為總電壓的Q倍，但兩者電壓相位相反。電阻兩端電壓等于總電壓13.2.1輸入回路13.2超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)（3）串聯(lián)諧振回路的頻率特性根據(jù)歐姆定律，回路的電流為IS=ES/Z，由這個(gè)關(guān)系式繪出的電流隨頻率而變化的曲線稱為電流諧振曲線，如圖12.2.3所示。當(dāng)f=f0時(shí)，XL=XC，此時(shí)電流最大，曲線出現(xiàn)高峰；而在f＜f0、f＞f0兩側(cè)，Z大于R，曲線下降。不同的電路參數(shù)，可得到不同形狀的諧振曲線。13.2.1輸入回路13.2超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)3.輸入回路的工作原理超外差收音機(jī)的輸入電路是利用串聯(lián)諧振特性來選擇所需要的信號(hào)的。它是由初級(jí)調(diào)諧線圈L和可變電容器C串聯(lián)構(gòu)成的。13.2.1輸入回路13.2超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)13.2.1輸入回路13.2超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)4.天線的種類及耦合方式天線有磁性天線和外接天線，外接天線又分拉桿天線、外架天線、拖尾天線等。（1）磁性天線（2）拉桿天線13.2.1輸入回路13.2超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)13.2.1輸入回路13.2超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)5.輸入回路的主要參數(shù)（1）電壓傳輸系數(shù)K如圖13.2.9所示，K=Vo/Ei。電壓傳輸系數(shù)要盡可能大，以提高收音機(jī)的靈敏度。而且要在所接收波段內(nèi)變化小，即要求K在所接收波段內(nèi)平穩(wěn)度要好，以便使收音機(jī)的靈敏度均勻。（2）選擇性13.2.1輸入回路13.2超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)選擇性是指從天線接收到很多復(fù)雜信號(hào)中分出有用信號(hào)的能力。選擇性好，在超外差收音機(jī)中對(duì)抑制相頻干擾、中頻干擾及其他干擾和提高信噪比是有利的。13.2.1輸入回路13.2超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)（3）波段覆蓋波段覆蓋即收音機(jī)在某一波段內(nèi)所能調(diào)諧到的頻率范圍，并要求所調(diào)諧到的每一頻率都能達(dá)到傳輸系數(shù)和選擇性等主要指標(biāo)要求。波段覆蓋常以覆蓋系數(shù)M表示。其定義為波段中最高頻率與最低頻率之比，即M=fmax/fmin

13.2.1輸入回路13.2超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)6.輸入回路主要元件的選用（1）電感線圈①電感線圈的品質(zhì)因數(shù)②電感線圈的集膚效應(yīng)③影響線圈QL值的其他因素：線圈的QL值還與線圈骨架的材料有關(guān)，頻率較高時(shí)，線圈骨架會(huì)產(chǎn)生介質(zhì)損耗，導(dǎo)致線圈的功率損耗增加，QL值降低。所以目前線圈骨架均采用聚苯乙稀、高頻陶瓷等材料制成，以減少損耗。13.2.1輸入回路13.2超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)1.變頻電路的作用和要求（1）變頻級(jí)的作用變頻電路是超外差式收音機(jī)的關(guān)鍵部分，變頻電路的質(zhì)量對(duì)收音機(jī)的靈敏度和信噪比都有很大的影響，它把輸入回路送來的廣播電臺(tái)的高頻載波信號(hào)變成455

kHz的中頻載波信號(hào)。13.2.2變頻電路13.2超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)（2）對(duì)變頻級(jí)的基本要求在變頻過程中，原有的低頻信號(hào)成份（信號(hào)的包絡(luò)）不能有任何畸變，并且要有一定的變頻增益。噪聲系數(shù)要非常小。工作要穩(wěn)定，本機(jī)振蕩頻率要始終保持比輸入回路選擇出的廣播電臺(tái)的高頻信號(hào)頻率高455kHz（一個(gè)中頻）。13.2.2變頻電路13.2超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)2.變頻原理（1）變頻電路的基本組成變頻電路由本機(jī)振蕩器，混頻和選頻回路（中頻變壓器）三部分組成。其方框圖與各部分波形圖如圖所示。用一只晶體管完成本機(jī)振蕩和混頻的電路叫做變頻器。變頻器也可以用兩只晶體管分別完成本機(jī)振蕩和混頻，兩者的工作原理是相同的。13.2.2變頻電路13.2超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)13.2.2變頻電路13.2超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)（2）變頻原理把本機(jī)振蕩產(chǎn)生的高頻等幅振蕩信號(hào)f1，與輸入回路選擇出來的廣播電臺(tái)的高頻已調(diào)波信號(hào)f2，同時(shí)加到非線性元件的輸入端。由于元件的非線性作用（晶體管的非線性作用），在輸入端除了輸出原來輸入的頻率f1、f2的信號(hào)外，還將按照一定的規(guī)律，輸出頻率為f1+f2、f1f2等多種信號(hào)。13.2.2變頻電路13.2超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)3.本機(jī)振蕩電路本機(jī)振蕩電路一般可分為：共基調(diào)發(fā)式振蕩電路、共發(fā)調(diào)集式振蕩電路、共發(fā)調(diào)基式振蕩電路。①共基調(diào)發(fā)式振蕩電路13.2.2變頻電路13.2超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)13.2.2變頻電路13.2超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)4.混頻根據(jù)本機(jī)振蕩注入的方式，將混頻器分為：發(fā)射極注入式、基極注入式和集電極注入式，13.2.2變頻電路13.2超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)5.收音機(jī)輸入和變頻級(jí)電路設(shè)計(jì)實(shí)例收音機(jī)的靈敏度和選擇性有一定的矛盾，這又主要與輸入級(jí)有關(guān)，為了同時(shí)滿足盡可能高的靈敏度和足夠的選擇性，必須合理地選取輸入電路中的L1和L2的匝數(shù)比。13.2.2變頻電路13.2超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)載波經(jīng)過變頻以后，由原來的頻率變換成一個(gè)較低的頻率，我們稱它為“中頻”。這個(gè)中頻的電壓是比較弱的，所以必須先進(jìn)行放大，再進(jìn)行解調(diào)（檢波）。中頻放大級(jí)就是擔(dān)負(fù)著放大中頻電壓的任務(wù)。目前我國使用的中頻為455

kHz。中頻放大電路的耦合一般用中頻變壓器，有的也使用陶瓷濾波器和阻容耦合。13.2.3中頻放大器13.2超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)1.單調(diào)諧中頻放大電路（1）工作過程與原理是超外差收音機(jī)第二中頻放大電路。B1、B2為中頻變壓器，采用單調(diào)諧回路，是一般收音機(jī)常用電路。R1、R2和R3組成直流偏置電路。C2、C3為旁路電容，C5的作用是旁路交流，并與R4組成電源退耦電路。C1、C4為B1、B2的諧振電容，兩個(gè)并聯(lián)諧振回路都調(diào)諧在中頻455

kHz上，兩個(gè)諧振回路構(gòu)成前級(jí)與本級(jí)三極管集電極負(fù)載。C6為中和電容，它的作用主要是防止中頻自激。13.2.3中頻放大器13.2超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)13.2.3中頻放大器13.2超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)（2）選擇性和通頻帶進(jìn)入中頻放大電路的信號(hào)是調(diào)幅信號(hào)，在中頻頻率兩側(cè)各占一定頻帶的寬度。為了使放大后中頻信號(hào)不失真，理想的情況是中頻放大電路對(duì)輸入的中頻頻譜成分有同樣的放大作用，而對(duì)于中頻頻譜以外的干擾信號(hào)不予放大，這就要求諧振回路具有理想的選頻曲線。13.2.3中頻放大器13.2超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)（3）增益中頻放大電路的增益在很大程度上決定整機(jī)靈敏度。為了便于說明問題，對(duì)圖所示電路加以簡(jiǎn)化，得其交流等效電路，如圖12.2.21所示。直流電源EC和電容C1、C3、C5對(duì)中頻信號(hào)的交流阻抗很小，可視為短路，于是R1、R2、R3可以忽略。三極管VT的Cbc很小，忽略不計(jì)，C6也忽略不計(jì)。13.2.3中頻放大器13.2超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)13.2.3中頻放大器13.2超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)2.多級(jí)中頻放大電路通常超外差式收音機(jī)一級(jí)中頻放大電路，約能得到30～40

dB的增益，而普及型收音機(jī)要求中頻放大電路至少要有60

dB的穩(wěn)定增益，才能滿足整機(jī)靈敏度的要求。故收音機(jī)常常采用多級(jí)中頻放大電路。一般收音機(jī)中設(shè)有二級(jí)中頻放大電路，簡(jiǎn)易超外差收音機(jī)也有采用一級(jí)中放的。13.2.3中頻放大器13.2超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)（1）增益的分配（2）工作狀態(tài)的選擇（3）調(diào)諧回路的選擇13.2.3中頻放大器13.2超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)3.中頻變壓器中頻變壓器通常稱中周，它是超外差式收音機(jī)的重要元件，在電路中起選頻和阻抗變換的作用。（1）中頻變壓器選頻作用原理13.2.3中頻放大器13.2超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)13.2.3中頻放大器13.2超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)（2）中頻變壓器的阻抗變換變頻電路與第一中放之間、第一中放與第二中放之間是靠中頻變壓器來耦合的，它利用變壓器阻抗變換的原理，實(shí)現(xiàn)前后級(jí)之間的阻抗匹配，從而使中頻放大電路獲得較大的功率增益。13.2.3中頻放大器13.2超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)1.檢波器及其性能指標(biāo)（1）檢波器在調(diào)幅廣播中，幅度調(diào)制是使載波信號(hào)電壓的振幅隨音頻調(diào)制信號(hào)而變化。從振幅受到調(diào)制的載波信號(hào)中取出原來的音頻調(diào)制信號(hào)的過程叫做檢波，也叫解調(diào)。完成檢波作用的電路叫做檢波電路，通常稱為檢波器，是收音機(jī)不可缺少的一部分。13.2.4檢波與自動(dòng)增益控制電路13.2超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)13.2.4檢波與自動(dòng)增益控制電路13.2超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)（2）檢波器的性能指標(biāo)電壓傳輸系數(shù)：又稱檢波效率，是指檢波器輸出音頻電壓和輸入中頻電壓振幅之比，用AV表示。低通濾波器的濾波系數(shù)。檢波器輸出電壓中除有所需要的音頻信號(hào)以外，還有許多其他頻率分量，最主要的是中頻分量。為避免產(chǎn)生寄生反饋，應(yīng)盡量濾掉中頻分量。要把中頻分量完全濾掉是有困難的，所以通常用濾波系數(shù)F來衡量濾波質(zhì)量。13.2.4檢波與自動(dòng)增益控制電路13.2超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)2.二極管大信號(hào)檢波器（1）二極管大信號(hào)檢波的工作過程和原理（2）中頻調(diào)幅信號(hào)通過中頻變壓器B3的耦合至檢波器的輸入端VD是檢波二極管，C1、R1、C2、W和低放輸入電阻RL組成檢波負(fù)載。這里，W是音量控制電位器，它與R1串聯(lián)作為檢波器的負(fù)載電阻，C1和C2相當(dāng)于負(fù)載電容，其作用是濾去中頻分量、取出音頻信號(hào)，并通過音量控制電位器W傳送給低頻放大電路。13.2.4檢波與自動(dòng)增益控制電路13.2超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)13.2.4檢波與自動(dòng)增益控制電路13.2超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)3.檢波器常用元件（1）檢波二極管檢波二極管是檢波器的主要元件（2）負(fù)載電阻和負(fù)載電容（3）耦合電容作為隔直流耦合電容器C0，要求它對(duì)低頻的容抗遠(yuǎn)小于下一級(jí)的輸入阻抗。一般選用5～20F的電解電容器13.2.4檢波與自動(dòng)增益控制電路13.2超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)4.自動(dòng)增益控制電路自動(dòng)增益控制電路簡(jiǎn)稱AGC電路。它的作用是，當(dāng)輸入信號(hào)電壓變化很大時(shí)，保持收音機(jī)輸出功率幾乎不變。收音機(jī)的各級(jí)增益都是為接收一定的微弱信號(hào)而設(shè)計(jì)的，但實(shí)際接收的各種信號(hào)電壓差異很大。13.2.4檢波與自動(dòng)增益控制電路13.2超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)（1）自動(dòng)增益控制的原理對(duì)自動(dòng)增益控制的要求是：在輸入信號(hào)很弱時(shí)，自動(dòng)增益控制不起作用，收音機(jī)的增益最大；而當(dāng)輸入信號(hào)很強(qiáng)時(shí)，自動(dòng)增益進(jìn)行控制，使收音機(jī)的增益減小。（2）自動(dòng)增益控制的控制方式實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制有許多控制方法，如通過改變受控級(jí)三極管的工作點(diǎn)，達(dá)到增益控制；有的改變受控級(jí)的負(fù)載電阻，達(dá)到增益控制；有的改變受控級(jí)與其他級(jí)之間的耦合度，達(dá)到增益控制。13.2.4檢波與自動(dòng)增益控制電路13.2超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)13.2.4檢波與自動(dòng)增益控制電路13.2超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)（3）AGC電路的時(shí)間常數(shù)的選擇在AGC電路中，正確選擇低通濾波器的時(shí)間常數(shù)是很重要的。值過大，AGC電路的反應(yīng)速度慢，跟不上外來信號(hào)的強(qiáng)弱變化，產(chǎn)生選擇電臺(tái)時(shí)易漏掉強(qiáng)信號(hào)電臺(tái)旁的弱信號(hào)電臺(tái)，甚至?xí)笰GC失控；若值太小，濾波不干凈，會(huì)引起接收信號(hào)的反調(diào)制作用。所謂反調(diào)制作用，就是在已調(diào)制電壓的峰點(diǎn)，收音機(jī)的增益卻相應(yīng)地降低；在已調(diào)制電壓的谷點(diǎn)，收音機(jī)的增益卻相應(yīng)地增加。通常，收音機(jī)的時(shí)間常數(shù)取0.02～0.2s13.2.4檢波與自動(dòng)增益控制電路13.2超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)超外差收音機(jī)低頻放大電路是指從檢波以后到揚(yáng)聲器輸出這一部分電路，通常包括低頻小信號(hào)放大電路和低頻功率放大電路兩部分。在高檔收音機(jī)中，還包括音調(diào)控制電路。低頻放大電路的任務(wù)是把檢波器輸出的音頻信號(hào)放大，輸出足夠的音頻功率去推動(dòng)揚(yáng)聲器。故低頻在這里專指音頻之意。13.2.5低頻放大電路13.2超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)在收音機(jī)中，低頻放大電路的質(zhì)量直接關(guān)系到放聲的音質(zhì)，因此要求低頻放大電路失真要小，盡量達(dá)到高保真；要有足夠的輸出功率，以推動(dòng)揚(yáng)聲器放聲。（1）低頻小信號(hào)放大電路（2）音頻功率放大器13.2.5低頻放大電路13.2超外差收音機(jī)的設(shè)計(jì)13.3.1CXA1191M引腳功能13.3集成AM/FM收音機(jī)的原理、裝焊和調(diào)試13.3.2CXA1191M電原理圖13.3集成AM/FM收音機(jī)的原理、裝焊和調(diào)試調(diào)幅電路由輸入回路、本振回路、混頻回路、中頻放大回路、檢波回路、自動(dòng)增益控制回路（AGC）和低頻放大回路構(gòu)成13.3.3調(diào)幅（AM）電路的基本工作原理13.3集成AM/FM收音機(jī)的原理、裝焊和調(diào)試調(diào)幅（AM）波段的信號(hào)由調(diào)幅天線（內(nèi)部插入扁平磁棒的L1線圈形成）與四聯(lián)可變電容器構(gòu)成的AM輸入諧振回路選擇接收，改變電容器的容量可選擇接收中波535～1605

kHz電臺(tái)，所選擇的調(diào)幅波送至CXA1191M的(10)腳，與IC內(nèi)部電路和IC(5)腳外接的由L4、C7及可變電容C產(chǎn)生的本振信號(hào)混頻，混頻后形成的各種頻率組合信號(hào)由IC(14)腳送出，經(jīng)中周T1和陶瓷濾波器CF1組成的455

kHz中頻選頻回路的作用13.3.3調(diào)幅（AM）電路的基本工作原理13.3集成AM/FM收音機(jī)的原理、裝焊和調(diào)試調(diào)頻電路由輸入回路、高放回路、本振回路、混頻回路、中放回路、鑒頻回路、自動(dòng)頻率控制（AFC）及低頻放大回路構(gòu)成13.3.4調(diào)頻（FM）電路的基本工作原理13.3集成AM/FM收音機(jī)的原理、裝焊和調(diào)試由調(diào)頻天線（L3與印制板外圍印制線組成）接收到的調(diào)頻波段的信號(hào)經(jīng)耦合電容C1送到88～108

MHz的帶通濾波器，然后送入IC(12)腳，經(jīng)IC(9)腳外接的由L2、可變電容C、電容C5組成的高頻回路將高頻放大，再送至混頻電路，與IC(7)腳外接的由C6、L4及可變電容C組成