超外差式收音机课程设计报告.doc

超外差式收音机课程设计报告姓名：xx 学号：xx人类自从发现能利用电波传递信息以来，就不断去研究出不同的方法来增加通信的可靠性通信的距离设备的微型化、省电化、轻巧化等。接受信息所用的接收机，俗称为收音机。一、课程设计目的1培养学生动手能力和思维能力。2丰富自身知识，增加学生专业知识的了解。3训练学生用实验方法分析。研究电子学问题。4培养学生养成工作品德和严肃的实验态度。5引导和启发学生将模拟电路、数学逻辑电路与科学研究和实践相结合，为今后的学习、工作打下良好的基础。二、收音机的发展广播方式从调幅(AM)广播时代开始，经历了调频(FM)广播、调频立体声(FM STEREO)广播、数字音频广播(DAB)等阶段。目前，科学家正研究短波段的数字广播(DRM)。 民用广播所使用的频率，经历了长波(LW)、中波(MW)、短波(SW)、超短波调频(FM)、卫星调频广播等阶段；广播的传播距离和覆盖范围也从近距离到利用人造地球卫星进行全球转播等；收音机从矿石收音机、电子管收音机、晶体管收音机、集成电路收音机，到使用微电脑处理器的数字调谐收音机；收音机的基本电路形式、也从直接放大式，到超外差式、多次变频式电路。收音机的体积也从笨重变小到微型，而音质却越来越好. 20-60年代 电子管电路/直放式，外差式 长波/中波/短波 50-70年代 晶体管电路/外差式，多次变频 中波/短波/调频 70-80年代 集成电路/外差式，多次变频，数字调谐 中波/短波/调频 90年代 集成电路/外差式，多次变频，数字调谐 中波/短波/调频/数字广播三、电磁波频率、周期与波长在气温是15摄氏度的时候，声音在空气中传播的速度约是340米/秒，而电磁波的传播速度约为300,000,000米/秒。电磁波的频率、波长和周期是三个表达一个电磁波内在性质的重要单位：（1）频率（f） 指的是电磁波在一秒钟内电磁波振动方向改变的次数；（2）波长（l） 则是电磁波的另一个表达单位，指的是电磁波每个周期的相对距离，它可以通过电磁波的传输速度除以频率算出。低频率的电磁波有着较长的波长，较高频率的电磁波有着较短的波长。（3）周期（T） 与频率和波长之间的关系为。四、超外差式收音机特点及工作原理1、特点最初的收音机属于直放式收音机，它的特点是：从天线上接收到的高频信号，在检波以前，一直不改变它原来的高频频率（即高频信号直接放大）。它的缺点是：在接收频段的高端和低段的放大不一样整个波段的灵敏度不均匀。如果是多波段收音机，这个矛盾更突出。其次，如果要提高灵敏度，必须增加高频放大的级数，由此带来各级之间的统一调谐的困难，而且高频放大器增益做不高，容易产生自激。 如果能够把收音机接收到的高频信号，都变换成固定的中频信号进行放大检波。由于中频频率比变换前的信号频率低，而且频率固定不变，所以任何电台的信号都能得到相等的放大量，同时总的放大量也可以较高。从而克服了上述矛盾。 振荡器产生一个始终比接收信号高一个中频频率的振荡信号，在混频器内利用晶体管的非线性将振荡信号与接收信号相减产生一个新的频率即中频，这就是外差。 为了获得较好的选择性和灵敏度，在获得中频信号以后在加以放大，即中频放大，这样收音机的接收质量大大提高，这就是超外差式电路。它有如下几个优点： a、 由于变频后为固定的中频，频率比较低，容易获得比较大的放大量，因此收音机的灵敏度可以做得很高。 b、 由于外来高频信号都变成了一种固定的中频，这样就容易解决不同电台信号放大不均匀的问题。 c、由于采用差频作用，外来信号必须和振荡信号相差为预定的中频才能进入电路，而且选频回路、中频放大谐振回路又是一个良好的滤波器，其他干扰信号就被抑制了，从而提高了选择性。 d、做得好的高中频二次变频有很多优点，抗镜像干扰能力强只不过是其中之一，它的每一个优点不一定都是很明显的，但是综合起来却是档次上的差别！其主要原因是高中频二次变频技术的采用将使整个关键的高频电路和第一本振电路要按照专业接收机的电路去做,必须采用高级的元器件,否则就很难达到好的效果。 但是超外差式电路也有不足之处，会出现镜频干扰和中频干扰，这二个干扰是超外差式收音机所特有的干扰。 超外差式收音机的中频选择性，就是收音机对外来的455kHz中频信号的抗干扰能力。由于输入回路的谐振频率比455kHz高，所以输入回路对中频干扰有较大的抑制能力。在天线回路与检波器之间插入了变频电路和中频放大电路。这样一来，对信号起主要放大作用的中放电路无论天线信号如何变化，其选频回路的谐振频率总是保持在中频（如465KHz），即中放电路仅放大的中心频率为465KHz的中频信号，这就解决了电路级数增加带来的调谐困难的问题，在提高整机的灵敏度的同时，也满足检波的要求。在超外差接收机中，为了产生变频作用，还需要有一个外加的等幅振荡（正弦）信号，这个信号通常叫外差信号，而产生外差信号的电路，称本机振荡电路。超外差接收机方框图总增益估算另外，由于中放电路的增益与从天线收到的输入信号的频率无关，因此能保证在整个频段内的各种频率的电台信号都有大致的放大能力，使接收机在整个收听频段范围内有比较均匀的灵敏度。通常，为使检波器获得足够大的信号，在混频器之前的输入选择电路和本振之间采用统一调谐线（如用同轴的双连电容器(PVC)进行调谐），使之差（即差频）保持固定的中频。由于中频固定，且频率比高频已调信号低，中放的增益可以做得较大，工作也比较稳定，通频带特性也可做得比较理想，从而使整机输出音质较好的音频信号。典型的超外差式AM收音机电路原理图在超外差的设计中，本振频率高于输入频率。用同轴双联可变电容器，使输入回路电容C1-2和本振回路电容C1-1同步变化，从而使频率差值始终保持近似一致，其差值即为中频，即：如接收信号频率是：600kHz，则本振频率是1055kHz；1000kHz，则本振频率是1455kHz；1500kHz，则本振频率是1955kHz；由于谐振回路谐振频率，f 与C不成线性变化，因此必须有补偿电容对其特性进行修正，以获得在收听范围内f与C近似成线性变化，保证f本振-f信号=f中频为一固定中频信号。超外差方式 使接收的调制信号变为统一的中频调制信号，在作高频放大时，就可以得到稳定且倍数较高的放大，从而大大提高收音机的品质。2、电路原理图分析3、详细设计（1）元件说明电阻：在本次课程设计中可以根据色差法对11个电阻进行分类。具体方法如下：棕红橙黄绿蓝紫灰白黑金银12345678905%10%电阻值计算方法：在实物电阻中，第一二种颜色所对应的数字代表电阻值的前两位数字，最后一种颜色所对应的数字代表电阻值中从第三位开始数，“0”的个数。电解电容和瓷片电容：在安装电解电容时要求电容的管脚长度要适中，要正确判断管脚的正，负极，否则不能完成实现收音功能。并且电解电容要紧贴电路板立式安装焊接，太高就会影响后盖的安装。瓷片电容和电解电容一样，要求其管脚的长度要合适。 在焊接瓷片电容时不必考虑它的正负极性。三极管：本次课程设计组装的收音机中有两种三极管。V5，V6为9013属于中功率三极管，V4为9014属于高频小功率三极管，在安装时，一定注意要将元件安在正确的位置，否则装出来的效果不好。同时，要求电容和三极管管脚的长度要适中，不要剪的太短，也不要留的太长，使它们不要超过中周的高度。中频变压器（中周）：中频变压器（简称中周）三只为一套，T2为振荡线圈的中周型号为LF10-1（红色），T3为第一级中放用的中周型号为TF10-1（白色），T4为第二级中放的中周型号为TF10-1（黑色）。这三只中周在出厂前均已调在规定的频率上，装好后只需微调甚至不调，不要乱调。中周外壳除起屏蔽作用外，还起导线的作用，所以中周外壳必须接地。磁棒线圈：磁棒线圈的四根引线头可以直接用电烙铁配合松香焊锡丝来回摩擦几次即可自动镀上锡，四个线头的接在对应的印制板的焊盘上，即a,b,c,d点，焊接前要仔细辨别b、c引脚，切不可弄反。调谐盘：由于调谐用的双连拨盘安装时离电路板很近，所以在它的圆周内的高出部分的元件引脚在焊接前先用剪刀剪去，以免安装或调谐时有障碍，影响拨盘调谐的元件有T2和T4的引脚以及接地焊片，双连的三个引出脚，电位器的开关脚和一个引脚。耳机插座：先将插座的靠尾部下面的一个焊片往下从根部弯曲90度插在电路板上，然后再用剪下来的一个引脚的一端插在靠尾部上端的孔内，另一端插在电路板对应的J孔内，焊接时的速度一定要快以免烫坏插座的塑料部分，影响电路的导通。变压器：T5为输入变压器，线圈骨架上有突点标记的为初级，印制版上也有圆点作为标记，安装时不要装反（还可以配合万用表测量进行分辨）。发光二极管和喇叭：发光二极管主要用来进行收音机开关的指示，当开关打开时发光二极管亮，反之则不亮。它的接法弯曲成型，然后直接插到电路板上焊接即可，安装时要注意二极管的正负极。把喇叭放好后，如果挪动，可用电烙铁将其周围的三个塑料桩靠近喇叭的边缘烫下去把喇叭压紧，以免其松动不稳。除了上面列出的元器件外，还有电位器、电路板、导线、螺丝等等元器件。（2）收音机的焊接与组装组装前的准备：三极管的检查1）分清高频管与小功率低频管。2）测量各三极管值，再以值决定决定某级配用三极管。3）尽量地选小的三极管最好不要单纯地从颜色标记作为三极管值的依据，尽量用晶体管参数测试仪测量和。电阻检查电阻阻值有用数字表示的，有用颜色码表示的，但都要用万用表一一测量，阻值误差10%左右照常选用，不必强求原来的标称值。选用的功率应大于在电路中耗散功率2倍以上，以防止电阻过热、变值乃至烧毁。因受热而损伤的电阻不能再用，带开关的电位器也要按其在电路中的功能要求检测。电容检查用万用表“”档测量电容，主要从表针观察（该档表的电阻）、C充电时间。由于常用的指针式万用表“”档最大为“10K”，故测量几百皮法小电容时，其时间常数C太小，只能判断其是否断路。0.022F左右的小电容可观察到指针的变化，漏电电阻应为几十几百兆欧。对于大容量的电解电容，选择适当的“”档测量，其泄漏电阻是与电容量成正比的，泄漏电阻几千百欧以上可用。测量前，充过电的电容要进行放电。测量时，指针式万用表的“”要接在电解电容的“+”极，不要把人体电阻加进去。电容器的耐压值应大于电源电压。本机振荡回路或谐振槽路的固定电容最好用云母或瓷介电容，其电容值不要偏离过大。电解电容误差在100%也照常使用。如有必要，可以用数字万用表（多数带有测电容功能）和电桥测量。线圈的检测（用万用表的“”测量）对于输入变压器的一组次级线圈，其直流电阻值应相等，原边线圈阻值也应与次级的阻值相比较，看是否符合所要求匝数的阻值（初、次级线径通常一致），喇叭音圈直流电阻略小于音频阻抗，用表一搭一放听其“咯哒”声音判断其优劣。中周线圈只能用万用表判断其通断正确与否，一侧线圈自短路不能判断。焊接前电阻要看清阻值大小，并用万用表校核。电容、三极管要看清极性。一旦焊错要小心地用烙铁加热后取下重焊。拨下的动作要轻，如果安装孔堵塞，要边加热，边用针通开。电阻的读数方向要一致，色环不清楚时要用万用表测定阻值后再装。上螺丝、螺母时用力要合适，不可用力太大。总之，动手焊接前用万用表将各元件测量一下，做到心中有数，安装时先安装低矮和耐热元件（如电阻），然后再装大一点的元件（如中周、变压器），最后装怕热的元件（如三极管）。电阻的安装：将电阻的阻值选择好后根据两孔的距离弯曲电阻脚可采用卧式紧贴电路板安装，也可以采用立式安装，高度要统一。瓷片电容和三极管的脚剪的长短要适中，它们不要超过中周的高度。电解电容紧贴线路板立式焊接，太高会影响后盖的安装。、棒线圈的四根引线头可直接用电烙铁配合松香焊锡丝来回摩擦几次即可自动上锡，四个线头对应的焊在线路板的铜泊面。由于调谐用的双联拨盘安装时离电路板很进，所以在它的圆周内的高出部分的元件脚在焊锡前先用斜口钳剪去，以免安装或调协时有障碍，影响拨盘调谐的元件有T2和T4的引脚及接地焊片、双联的三个引出脚、电位器的开关脚和一个引脚脚。耳机插座的安装：先将插座靠尾部下面一个焊片往下从根部弯曲90度插在电路板上，然后用剪下来的一个引脚一端插在靠尾部上端的孔内，另一端插在电路板对应的J孔内，焊接时速度要快一点以免烫坏插座的塑料部分。发光二极管的安装要弯曲后，直接插在电路板上焊接。喇叭安放挪位后再用电烙铁将周围的三个塑料桩子靠近喇叭边缘烫下去把喇叭压紧以免喇叭松动。焊接完毕，仔细检查电路是否有虚焊、假焊和短路的地方。电阻是否有阻值接错的，电容、发光二极管是否有正负极反了的，三极管的e、b、c脚接对了没有，中周的型号是否有误等。逐步分析，发现错误及时纠正，以免通电后烧坏元件。4、原理图及元器件清单元件清单：序号名称型号规格位号数量1三级管9013V5、V62只2三级管9014V41只3三级管9018V1、V2、V33只4发光二级管3红LED1只5振荡线圈（中周）TF10(红)T21只6中频变压器（中周）TF10（白）T31只7中频变压器（中周）TF10（绿）T41只8输入变压器绿色T51只9磁棒及线圈4880mmT11套10扬声器0.5W8欧57mmBL1只11电阻器100欧R6、R8、R103只12电阻器120欧R7、R92只13电阻器510欧R111只14电阻器30千欧R41只15电阻器1.8千欧R21只16电阻器100千欧R51只17电阻器120千欧R31只18电阻器200千欧R11只19电位器10千欧RP1只20电解电容47uFC61只21电解电容10uFC31只22电解电容100uFC8、C9、C103只23瓷片电容682C21只24瓷片电容103C11只25瓷片电容223C4、C5、C7、C114只26双联电容CBM-223PFCBM1只27机壳上下盖各1个28刻度面板1块29调谐拨盘1只30电位器拨盘1只31磁棒支架1只32印刷电路板1块33电池极片1套（3件）34导线红、黑、黄24根35耳机插座3.5mmCK1只36螺丝PA26(自攻)1个37螺丝PM1.741个38螺丝PM2.543个五、系统实施收音机的调试主要包括：基本调试（外观检查和静态电路测试）、中周调整、中频频率调整、统调。1、收音机的基本调试调试是为了收音机能正常更好的工作，将调试好的部件组装成整机后，不可能都处在最佳配合状态，而满足整机的技术指标。所以，单元部件经组装后一定要进行整机调试。首先，按直观检查的方法对整机进行外观检查。外观检查有如下内容：焊接质量检查、电池夹弹簧检查、频率刻度指示检查、旋钮检查、耳机插座检查、机内异物检查等。结构调整主要是检查印制电路板各部件的固定是否牢靠，有无松动，各接插件间接触是否良好，机械转动部分是否灵活。其次，对电路电流进行测量。将电位器开关关掉，装上电池用万用表的50mV档来测量，表笔跨接在电位器开关的两端（黑色表笔接电池负极，红色表笔接开关的另一端）若电流指示小于10mV，则说明可以通电，将电位器开关打开（音量旋至最小即测量静态电流）用万用表分别依次测量D，C，B，A四个电流缺口，若被测量电流的数字在规定的参考值的左右即可用电烙铁将四个缺口依次连通，再把音量开到最大，调双连拨盘即可收到电台。在安装电路板的时候注意把喇叭及电池引线埋在比较隐蔽的地方，并且不要影响调谐拨盘的旋转和避开螺丝桩子，电路板挪位后再上螺丝固定。当测量不在规定的电流值的范围则要仔细检查三极管的极性有没有装错，中周是不是装错位置以及虚焊等，若测量哪一级电流不正常则说明那一级电流有问题。2、中周调整由于和中周变压器并联的电容器的容量总存在误差，机内的布线也存在着不同的分布电容，这些都会引起中周变压器的失谐，所以要进行调整。但由于中周在出厂时厂家就已经调好，在这里就不需要我们再来调整中周了。如果出厂时没有调整好中周，则可以按以下方法进行中周调整：把高频信号发生器调到465kHz上，双连电容逆时针旋到头，然后调TF10（黑色）、TF10（白色）两个中周，反复调几次，达到收音机喇叭声音最响为止。3、中频频率调整收音机中波段频率范围一般规定在5351605kHz。它是通过双连电容从容量最大到容量最小来实现这种连续调谐的，为了满足上述的要求所以必须调频率范围。在出厂前厂家也已经调整好，在这我们也不需要再调整了。4、统调统调就是通过调试收音机的输入回路、本机振荡频率、中放回路的中频频率校正，从而达到在接收的频率范围内机子具有良好的频率跟踪特性。所谓跟踪是指在接收的频率范围内，当接收任一频率的电台时，本机振荡频率与要接收的频率通过混频电路后都应该输出标准的中频频率信号，在超外差AM（调幅）波段中，中频频率为465KHZ。从理论上讲，中波收音机从5251605kHz的范围内，振荡频率和外部电台频率之差各点都应该是465kHz，但实际上是很难做到的，为了使整个波段内都能做到基本同步，经过大量实验证明，只要把600kHz，1000kHz，1500kHz这三点调准就可以了，所以要进行三点统调。中波的频率范围是：530KHZ-1600KHZ,那么本机振荡的频率范围就应该在955KHZ-2065KHZ，收音机是通过一个双联可变电容来同时改变输入回路的谐振频率和本机振荡频率的，理想状态下，我们在选台时在整个波段的频率范围内，本机振荡频率与输入回路谐振频率之差都应该保持在465KHZ，但实际情况并没有这么理想，由于本机振荡电路与输入回路分属不同的谐振槽路且谐振频率也不同，虽然我们输入回路和本机振荡电路的谐振电容是同步联动的，但由于电路参数的差异，很难保证在正个接收频率