超外差式收音機課程設(shè)計報告

1、 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院 課 題 超外差市收音機 學(xué)生專業(yè)班級 通信工程10級1班 小組成員（學(xué)號） 尤智敏（20105307） 指 導(dǎo) 教 師 李愛濤 完 成 時 間 2012-12-10 2012 年 12月 10日 設(shè)計內(nèi)容及要求：1焊接練習(xí)，要求焊點光亮、圓滑，無虛焊。2對所有元器件進(jìn)行檢測，并能正確地分析其作用。3準(zhǔn)確、高質(zhì)量地進(jìn)行印刷電路板的焊接。4正確地進(jìn)行調(diào)試、對相關(guān)電壓、電流進(jìn)行測量。5進(jìn)行統(tǒng)調(diào)，檢查收臺的效果。方案比較和系統(tǒng)框圖：無線電廣播中可分為成調(diào)幅（AM）、調(diào)頻（FM）和調(diào)相（PM）3種調(diào)制方式。而無線電廣播的接收則是由收音機實現(xiàn)的：收音機的接收天線收到空中的

2、電波；調(diào)諧電路選中所需頻率的信號；檢波器將高頻信號還原成聲頻信號(即解調(diào))；解調(diào)后得到的聲頻信號再經(jīng)過放大獲得足夠的推動功率；最后經(jīng)過電聲轉(zhuǎn)換還原出廣播內(nèi)容。 下圖是最簡單的調(diào)幅收音機組成框圖：圖中LC諧振回路是收音機輸入回路，改變電容C使諧振回路固有頻率f=1/2（LC）與無線電發(fā)射頻率相同，從而引起電磁共振，諧振回路兩端電壓VAB最大，將該電波接收下來。經(jīng)高頻放大電路放大后，通過由二極管D和濾波電容C1構(gòu)成的檢波電路，將調(diào)幅信號包絡(luò)解調(diào)下來，得到調(diào)制前的音頻信號，再將音頻信號進(jìn)行低頻放大，送到揚聲器，就完全還原成可聞的聲波信號。圖1這就是最簡單的AM收音機（也稱直放式收音機）的工作原理，它

3、電路簡單，易于安裝調(diào)試，成本低，但它的靈敏度低，選擇性不太好，不適合日常使用。為了克服以上不足，我們引入“超外差”這一概念。由于最簡AM收音機中高頻放大器只能適應(yīng)較窄頻率范圍的放大（受三極管的頻率響應(yīng)特性影響），要想在整個中波頻段535kHZ1605kHZ獲得一致放大是很困難的。因此用超外差接收方式來代替高放式收音機。所謂超外差式，就是通過輸入回路先將電臺高頻調(diào)制波接收下來，和本地振蕩回路產(chǎn)生的本地信號一并送入混頻器（利用晶體管或是二極管的非線性作用導(dǎo)致混頻的結(jié)果產(chǎn)生許多新的頻率），再經(jīng)中頻回路進(jìn)行頻率選擇，得到一固定的中頻載波（如：調(diào)幅中頻國際上統(tǒng)一為465KHz或455KHz）調(diào)制波,這個

4、過程稱為變頻。超外差的實質(zhì)就是將調(diào)制波不同頻率的載波，變成固定的且頻率較低的中頻載波（簡稱中頻）。在廣播、電視、通訊領(lǐng)域，超外差接收方式被廣泛采用。通過變頻，將所要收聽的電臺的高頻信號變成另外一個預(yù)先確定好的頻率，然后再進(jìn)行中頻放大和檢波。 超外差方式使接收的調(diào)制信號變?yōu)榻y(tǒng)一的中頻調(diào)制信號，在作高頻放大時，就可以得到穩(wěn)定且倍數(shù)較高的放大，從而大大提高收音機的品質(zhì)。 比較起來，超外差式收音機具有以下優(yōu)點：接收高低端電臺（不同載波頻率）的靈敏度一致；靈敏度高；選擇性好（不易串臺）。超外差式收音機包括調(diào)頻與調(diào)幅兩種，而我們組裝的S66D型六管超外差式收音機采用的是調(diào)幅式收音，由輸入回路、本振回路、混

5、頻電路、檢波電路、自動增益控制電路（AGC）及音頻功率放大電路組成。系統(tǒng)框圖如下：輸入調(diào)諧電路混頻中放檢波前置低放功放本機振蕩自動增益控制(AGC)圖2單元電路設(shè)計、參數(shù)計算和元器件選擇說明：1.輸入調(diào)諧電路 輸入調(diào)諧電路由雙連可變電容器的CA和T1的初級線圈L12組成，是一并聯(lián)諧振電路，Tl是磁性天線線圈（中波磁性天線多采用錳鋅鐵氧體作磁芯，磁導(dǎo)率為400），從天線接收進(jìn)來的高頻信號，通過輸入調(diào)諧電路選出需要的電臺信號，調(diào)諧頻率是f=l2(LCA)。雙連電容的電容量CA與轉(zhuǎn)角滿足 1/CA=a+b*，a 、b是與電容的幾何結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)，當(dāng)改變轉(zhuǎn)角時，就能收到不同頻率的電臺信號。 圖32.變

6、頻電路 本機振蕩和混頻合起來稱為變頻電路。變頻電路是以VTl為中心，它的作用是把通過輸入調(diào)諧電路收到的不同頻率電臺信號(高頻信號)變換成固定的465KHz的中頻信號。VTl、T2、CB等元件組成本機振蕩電路，它的任務(wù)是產(chǎn)生一個比輸入信號頻率高465 KHz的等幅高頻振蕩信號。由于Cl（基級旁路電容）對高頻信號相當(dāng)短路，Tl的次級L34的電感量又很小，對高頻信號提供了通路，所以本機振蕩電路是共基極電路，振蕩頻率由T2、CB控制。CB是雙連電容器的另一連，調(diào)節(jié)它以改變本機振蕩頻率。T2是振蕩線圈，其初次繞在同一磁芯上，它們把VT1的集電極輸出的放大了的振蕩信號以正反饋的形式耦合到振蕩回路，本機振蕩

7、的電壓由T2的初級的抽頭引出，通過C2耦合到VT1的發(fā)射極上?；祛l電路由VTl、T1的次級線圈等組成，是共發(fā)射極電路 圖4VTl、T2、CB等元件組成本機振蕩電路，它的任務(wù)是產(chǎn)生一個比輸入信號頻率高465 KHz的等幅高頻振蕩信號。由于Cl（基級旁路電容）對高頻信號相當(dāng)短路，Tl的次級L34的電感量又很小，對高頻信號提供了通路，所以本機振蕩電路是共基極電路，振蕩頻率由T2、CB控制。CB是雙連電容器的另一連，調(diào)節(jié)它以改變本機振蕩頻率。T2是振蕩線圈，其初次繞在同一磁芯上，它們把VT1的集電極輸出的放大了的振蕩信號以正反饋的形式耦合到振蕩回路，本機振蕩的電壓由T2的初級的抽頭引出，通過C2耦合到

8、VT1的發(fā)射極上。混頻電路由VTl、T1的次級線圈等組成，是共發(fā)射極電路。其工作過程是： (磁性天線接收的電臺信號)通過輸入調(diào)諧電路接收到的電臺信號，通過Tl的次級線圈L34送到VTl的基極，本機振蕩信號又通過C2送到VTl和發(fā)射極，兩種頻率的信號在T1中進(jìn)行混頻，由于晶體三極管的非線性作用，混合的結(jié)果產(chǎn)生各種頻率的信號，其中有一種是本機振蕩頻率和電臺頻率的差等于465KHz的信號，這就是中頻信號?；祛l電路的負(fù)載是中頻變壓器，T3的初級線圈和內(nèi)部電容組成的并聯(lián)諧振電路，它的諧振頻率是465KHz，可以把465KHz的中頻信號從多種頻率的信號中選擇出來，并通過T3的次級線圈耦合到下一級去，而其它

9、信號幾乎被濾掉。 此部分是超外差式收音機中最核心的部分，在此有必要簡單了解混頻的原理。混頻是指利用非線性器件對輸入的不同頻率的信號進(jìn)行混合產(chǎn)生含多種新頻率的混合信號，輸入信號一般包含高頻調(diào)制信號和等幅本振信號。常用的非線性器件有二極管和三極管，在這里我們采用的是三極管，常見的三極管混頻電路有（UL為等幅本振信號，Uc為高頻調(diào)制信號）：圖5這里我們選用的是方式（b），由于三極管的非線性作用，集電極輸出電流的頻率成分包含f = pfL±qfc（fL為等幅本振信號，fc為高頻調(diào)制信號）。若使諧振回路調(diào)諧在p=q=1的差頻分量上，則輸出的信號頻率為f=f1-f2。我們的目的是使f保持一個定值

10、：465kHz（圖6的理想曲線），但由于雙連電容器中1/CA=1/CB =a+b*，則f會隨而改變，如圖6的實際曲線： 圖6以上的情況可通過調(diào)節(jié)L12（即磁棒的位置）、T2和雙連電容器的微調(diào)電容改善。我們這里采用的三極管是9018H，耗散功率為0.4W，放大倍數(shù)為97146，特征頻率平均為620MHz，完全滿足需求，同時為了減小三極管的噪聲干擾和非線性失真，一般Ic=0.51mA，電路中的R1和R2是用來設(shè)置靜態(tài)工作點，同時R2還有穩(wěn)定靜態(tài)工作點的作用。由計算可得電路中的測試點A的電流IA0.6mA，靜態(tài)工作點合理。3.中頻放大電路 它主要由VT2、VT3（均采用9018H）組成的兩級中頻放大

11、器。第一中放電路中的VT2負(fù)載是中頻變壓器T4和內(nèi)部電容組成，它們構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，諧振頻率是465KHz，與前面介紹的直放式收音機相比，超外差式收音機靈敏度和選擇性都提高了許多，主要原因是有了中頻放大電路，它比高頻信號更容易調(diào)諧和放大。此電路工作在放大區(qū)，故應(yīng)盡可能使它工作在線性區(qū)域，另外還要考慮到耗電省、噪聲小、工作穩(wěn)定等，一般VT2的Ic調(diào)到0.51.5mA左右。其中R3和R4是用來設(shè)置兩個管子的直流偏置，同時通過減小R4的阻值可以提高VT2的Ic，同時提高后面電路中揚聲器的聲音。由計算可得電路中的測試點B的電流IB1.5mA（估算值，實際值應(yīng)更?。o態(tài)工作點合理。圖74.檢波和自動增

12、益控制電路 中頻信號經(jīng)一級中頻放大器充分放大后由T4耦合到檢波管VT3，VT3既起放大作用，又是檢波管，VT3構(gòu)成的三極管檢波電路，這種電路檢波效率高，有較強的自動增益控制(AGC)作用。 C3和R3組成了低通濾波電路，C3的電壓構(gòu)成了AGC控制信號（實質(zhì)為電壓串聯(lián)負(fù)反饋），其控制過程是： 外信號電壓Vb3Ib3Ic3Vc3，通過R3，Vb2Ib2Ic2信號電壓。 檢波級的主要任務(wù)是把中頻調(diào)幅信號還原成音頻信號，C4、C5起濾去殘余的中頻成分的作用，旋轉(zhuǎn)電位器RP可以改變VT4的基極對地的信號電壓的大小，可達(dá)到控制音量的目的。 5.前置低放電路 檢波濾波后的音頻信號由電位器RP送到前置低放管V

13、T4（9014C，耗散功率為0.4W，特征頻率最小為150MHz，放大倍數(shù)為200-600），經(jīng)過低放可將音頻信號電壓放大幾十到幾百倍，但是音頻信號經(jīng)過放大后帶負(fù)載能力還很差，不能直接推動揚聲器工作，還需進(jìn)行功率放大。 圖8中的R5是用來設(shè)置VT4的直流偏置，C6為低頻耦合電容，C7為中頻旁路電容。VT4管的集電極電流一般設(shè)置為Ic=25mA，由計算可得電路中的測試點C的電流IC2.3mA，靜態(tài)工作點合理。圖86.功率放大電路 功率放大電路的任務(wù)是不僅要輸出較大的電壓，而且能夠輸出較大的電流。本電路采用變壓器耦合乙類推挽式功率放大電路，VT5、VT6（9013H，耗散功率為0.625W，特征頻

14、率最小為150MHz，放大倍數(shù)為144-220）組成同類型晶體管的推挽電路，R7、R8和R9、R10分別是VT5、VT6的偏量電阻。變壓器T5做倒相耦合，C9是隔直電容，也是耦合電容。為了減少低頻失真，電容C9選得越大越好。圖9中的功率放大電路的輸出阻抗低，可以直接推動揚聲器工作。R11是LED的限流電阻，R6和C8是作為電源去耦電路，主要是用來隔絕中高頻信號的影響。功放管的發(fā)射極電流一般設(shè)置為Ie=13mA，以下電路經(jīng)由proteus 7仿真可得測試點D的電流ID1.36mA，靜態(tài)工作點合理。圖9整體電路圖及電路的工作原理：以下是用proteus 7畫的電路圖：圖10電路的工作原理如下：通過

15、旋轉(zhuǎn)雙聯(lián)電容器的撥盤，改變輸入回路的諧振頻率，接收到的調(diào)制信號通過線圈耦合到混頻管的基極，而本振信號則通過電容耦合到混頻管的發(fā)射極，利用三極管的非線性特性，從T2輸出含有多種頻率的混合信號，其中包含我們需要的465kHz的中頻信號。T3、T4的諧振頻率都為465kHz，這樣這個中頻信號就會被挑選出來，同時經(jīng)過兩級的中放，再利用三極管PN結(jié)的單向?qū)щ娦院碗娙莸臑V波作用對信號進(jìn)行檢波，得到真正有用的音頻信號。音頻信號再經(jīng)過前置低放和功率放大，最后推動到揚聲器發(fā)聲。組裝與調(diào)試使用的主要工具和儀表有電烙鐵、吸錫器、焊錫、指針式萬用表、數(shù)字式萬用表、無感改錐組裝和調(diào)試電路的方法和技巧焊接與裝配技巧：1、

16、先不急于焊接，首先對照電原理圖熟悉印刷電路板。2、清點元器件并用三用表進(jìn)行測試好壞，如三極管的ebc的判斷、發(fā)光二極管的正負(fù)極、磁棒線圈的初級、次級一定不能搞錯，三個中周有沒開路？輸入變壓器的初、次級在焊接前一定不能弄反。尤其是中周、變壓器一旦焊接錯了再焊下來很容易損壞。3、仔細(xì)閱讀裝配說明，按照要求一絲不茍進(jìn)行焊接。4、在裝配前一定要對元器件的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，包括電阻的阻值、大電容的漏電、小電容的開路、電位器的電阻及接觸是否良好。5、焊接電解電容時，注意正負(fù)極性，并且焊接速度要快，以免過熱損壞內(nèi)部。6、焊接時要保證無虛焊，有幾點要注意：有些三極管的腿不太沾錫，易造成虛焊，故在焊接前要將元

17、器件的腿用攝子好好刮一刮，然后鍍上錫以后再焊接到印刷電路板上。調(diào)試步驟和方法：1.測量測試點電流電位器開關(guān)關(guān)掉，裝上2節(jié)5號電池，將萬用電表的表筆跨接在電位器開關(guān)的兩端，若電流在10mA左右，則說明可以通電，將電位器開關(guān)打開（音量旋至最小即測量靜態(tài)電流），用萬用表分別依次測A、B、C、D四電流缺口，若測量的數(shù)值在以下數(shù)值的附近：A=0.36mA，B=0.5mA，C=2mA，D=1.5mA，則可以用焊錫將缺口依次連通，再把音量調(diào)到最大，調(diào)雙聯(lián)撥盤即可收到電臺。我測得的各點數(shù)據(jù)為：A=0.53mA，B=0.88mA，C=3.78mA，D=0.61mA，與上面的數(shù)據(jù)出入不大。2.中頻調(diào)整打開收音機，

18、隨便找一個低端電臺，先調(diào)黑中周T4，調(diào)到聲音響亮為止，然后調(diào)白中周T3，是聲音最大。當(dāng)本地電臺已調(diào)到很響時，改收弱的外地電臺，用第一步的方法調(diào)整。再調(diào)到聲音最響為止。按上述方法從后向前的次序，反復(fù)細(xì)調(diào)二、三遍。 3.對刻度調(diào)低端：在550-700KHz范圍內(nèi)選一個電臺，如中央人民廣播電臺640KHz，調(diào)紅中周T2調(diào)到640KHz電臺聲音最大。調(diào)高端：在1400-1600KHz范圍內(nèi)選一個電臺，如1500KHz將撥盤指針指在周率板刻度1500KHz的位置，調(diào)節(jié)雙聯(lián)左上角的微調(diào)電容（和CB并聯(lián)），使電臺聲音最大。以上兩步需反復(fù)二到三次，頻率刻度才能調(diào)準(zhǔn)。 4.統(tǒng)調(diào)低端統(tǒng)調(diào)：收一個最低端電臺，調(diào)整線

19、圈在磁棒上的位置，使聲音最響， 高端統(tǒng)調(diào)：收一個最高端電臺，調(diào)節(jié)雙聯(lián)右上角的微調(diào)電容（和CA并聯(lián)），使聲音最響。測試收音機是否已統(tǒng)調(diào)好：用銅鐵棒來檢驗，如圖11所示。檢驗時：把雙聯(lián)電容器旋到統(tǒng)調(diào)點（高頻端、低頻端均可）附近的一個電臺上，然后把銅鐵棒靠近磁性天線T1。如果銅端靠近T1使聲音增加，說明T1的電感量大了（因為銅是良導(dǎo)體，當(dāng)銅棒靠近輸入回路時，銅棒上產(chǎn)生感應(yīng)電流，此電流反作用于輸入回路，使輸入回路的總電感量?。@時應(yīng)把線圈向磁棒的端頭移動，如移到頭還是聲音增大，則說明T1的初級圈數(shù)多了，應(yīng)該拆下幾圈以減小電感量；反之，若磁棒端靠近T1（磁棒可磁化，會使T1的電感量增加）使聲音增大，則

20、說明T1的電感量小了，可把線圈往磁棒中間移動或增加幾圈；如果銅鐵棒無論哪頭靠近T1都使聲音變小，說明統(tǒng)調(diào)是合適的。圖11調(diào)試中出現(xiàn)的故障、原因及排除方法1、指示燈不亮：發(fā)光二極管裝反。2、A點無電流：磁棒線圈C、D端的漆未刮，造成虛焊。3、B點無電流：VT2管腳焊錯；T4中周斷線。4、C點無電流：變壓器裝反了；VT4管腳焊錯。5、D點無電流：VT5、VT6管腳焊錯。6、收不到臺：磁棒線圈1、2、3、4線焊顛倒、四個端點虛焊。7、無聲：喇叭斷線、耳機插孔接觸不良。課程設(shè)計總結(jié) S66D型六管超外差式收音機采用了變頻技術(shù)，使接收到的電波信號統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為465kHz的中頻信號，再經(jīng)過多級中放和檢波，就

21、能得到音頻信號。這樣的優(yōu)點是便于信號的統(tǒng)一放大和解調(diào)，接收高低端電臺（不同載波頻率）的，靈敏度一致且靈敏度高，選擇性好（不易串臺）。但以上的設(shè)計同時存在一些不足，如：沒有外接天線，在室內(nèi)的收音效果比較差；耳機插座不是通用的立體聲耳機插座；由于混頻電路處在收音機的前端，混頻自身產(chǎn)生的噪音對整機的噪音系數(shù)影響較大等。改進(jìn)方法如：增加外接天線，增強收音效果；將耳機插座改為立體聲耳機插座；將R6換為高頻扼流圈，以抑制噪聲和干擾。目前超外差接收技術(shù)在廣播、電視、通訊等領(lǐng)域已被廣泛采用，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，以上技術(shù)必能得到不斷改進(jìn)，滿足人們社會生活的需要。收獲、體會這次課程設(shè)計雖然只是讓我們?nèi)邮趾附?、裝配和調(diào)試S66D型六管超外差式收音機，但我還是從中學(xué)到了很多知識。由于大一時就加入了電子創(chuàng)新基地，對焊接和電子元器件知識有所了解，所以沒花多少時間就把收音機焊接裝配完。但當(dāng)我拿著收音機到室外轉(zhuǎn)動雙聯(lián)電容的旋鈕去調(diào)臺時，卻發(fā)現(xiàn)收到的都是沙沙的噪聲和雜聲。我仔細(xì)的去分辨，但還是一個臺都沒有收到。我覺得我焊