高频七管超外差调幅收音机课程设计论.doc

吉林工程技术师范学院 目录摘要1第一章 课题分析11.1课题理解11.2课题目标、前景1第二章 方案确定22.1方案说明22.2方案确定2第三章 概要设计33.1工作原理33.2主要性能4 3.3所用到的器件4第四章 设计分析54.1输入级电路工作原理54.2变频级电路工作原理54.3中放级电路工作原理64.4检波级及自动增益控制（AGC）电路工作原理74.4.1检波级电路工作原理74.4.2自动增益控制（AGC）电路工作原理84.5低频放大与功率放大工作原理94.5.1低频放大部分94.5.2功率放大部分10第五章 焊接、调试分析115.1焊接工艺115.2调试过程115.3调整频率范围115.4步骤实施125.5故障分析12第六章 心得体会14附录1II 摘要我们常见的收音机有很多种类，在本次设计中所做的是一台七管超外差条幅收音机HX108-2，其目的是得到一个超外差调频调幅收音机，本文主要针对七管超外差条幅收音机的原理和焊接做了简单的介绍。调频音机由输入电路、变频级、中频放大级、检波级、AGC电路、低频放大级、功放级和扬声器组成。并对七管超外差条幅收音机的各部分电路进行详细的理论分析与讨论，从而加深对模拟调制系统和无线电通信理论知识的理解。摘要：七管超外差条幅收音机、电路组成0 第一章 课题分析1.1课题理解所谓的超分差就是将所要接收的电台在调谐电路里调好以后，经过电路本身的作用，就变成另外一个预先确定好的频率，然后再进行放大和检波。这个固定的频率，是由差频的作用产生的。在超外差式调频接收机的设计过程中，将其分为高频放大、混频、本振、中放、鉴频、低放六大部分。超外差式收音机能够大大提高接收机的增益、灵敏度和选择性。所谓七管，就是指超外差收音机七只晶体管，其中一只混频，两只中放，一只前置放大，三只功放。所谓条幅，是一种调制方式，属于基带调制。使高频载波的振幅随信号改变的调制。其中，载波信号的振幅随着调制信号的某种特征的变化而变化。其特点就是抗干扰能力强，失真小，但服务半径小。1.2课题目标、前景 收音机是一种能接收无线电广播信号，将电磁波还原成声音的设备。随着现在社会的快速发展，人们对电子产品的要求越来越高，因而电子产品无论从制作上还是销售上都要求很高。我们常用的手机，无线电话还有各种电器的遥控器等，都离不开发射和接收设备。调频与调幅是目前应用最广的两种发送接收方式，随着社会发展，调频方式越来越成为现代设备的必要工作方式。通信技术在日常生活中得到广泛应用，本人也学到了一些通信的知识，本次设计需要的是高频方面的知识。本次设计的主要目的从总体上说，是巩固已学的理论知识，能够建立无线调幅收音机的整体概念，了解调幅接收机整机各个单元电路之间的关系及相互影响，正确设计接收机的各个单元电路。以收音机作为综合实验题目，不仅可以充分发挥专业特长，而且扎实掌握各种电路的结构及工作原理，从而达到理论与实践相结合之目的。 第二章 方案确定2.1方案说明首先对七管超外差条幅收音机进行说明，最初的收音机属于直放式收音机，它的特点是，将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。它的缺点是，在接收频段的高段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协调的困难，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比较高，从而克服矛盾。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协调的困难，而且高频放大器增益做不高，容易产生自激。而且 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。典型的超外差式收音机的见附图二。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。2.2方案确定 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：1. 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。2. 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中频，使外来高频信号都变成了一种固定的中频，解决放大不均匀的问题。 3. 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，抗干扰。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。 第三章 概要设计3.1工作原理设计电路由图1（工作原理图）所示，首先由B1及C1-A组成的天线调谐回路感应出广播电台的调幅信号，选出我们所需的电台信号f1进入V1基极，本振信号调谐在高出f1一个中频(465KHz)的f2进入V1发射极，由V1三极管进行变频(或称混频)，在V1集电极回路通过B3选取出f2与f1的差频(465KHz中频)信号；中频信号经V2和V3二级中频放大,进入V4检波管,检出音频信号经V5低频放大和由V6、V7组成变压器耦合功率放大器进行功率放大，推动扬声器发声。图中D1、D2组成1.3V0.1V稳压，提供变频、一中放、二中放、低放的基极电压，稳定各级工作电流，保证整机灵敏度。V4发射结结用作检波。R1、R4、R6、R10分别为V1、V2、V3、V5的工作点调整电阻，R11为V6、V7功放级的工作点调整电阻，R8为中放的AGC电阻，B3、B4、B5为中周（内置谐振电容），既是放大器的交流负载又是中频选频器，该机的灵敏度、选择性等指标靠中频放大器保证。B6、B7为音频变压器，起交流负载及阻抗匹配的作用。本机由3V直流电压供电。为了提高功放的输出功率，因此，3V直流电压经滤波电容C15去耦滤波后，直接给低频功率放大器供电。而前面各级电路是用3V直流电压经过由R12、VD1、VD2组成的简单稳压电路稳压后（稳定电压约为1.4V）供电。目的是用来提高各级电路静态工作点的稳定性。 图3-1 工作原理图3.2主要性能：1.频率范围：525-1605KHZ2. 中频频率：455KHZ3.灵敏度：1.5mV/m26dBS/N 4. 选择性：20dB9KHZ5.电源：电压3V2节5号电池 6.静态电流：无讯号20mA7输出功率：180mW10失真度3.3所用到的器件（1）所用电子元器件：HX108-2七管半导体调幅收音机套件。（2）常用电子元器件介绍： 色环电阻的读法：黑，棕，红，橙，黄，绿，蓝，紫，灰，白， 金， 银0， 1， 2， 3， 4， 5， 6， 7， 8， 9 5%，10%倒数第二环，表示零的个数，最后一位，表示误差，这个规律有一个巧记的口诀：棕一红二橙是三，四黄五绿六为蓝，七紫八灰九对白，黑是零，金五银十表误差。 二极管：二极管分正负极，只有当电源正极接二级管正极时，二极管才能导通，二极管主要用于数字电路中，用来控制高低电平。三极管：三极管是一种放大元件，主要用于电流的放大所有元器件：电烙铁、镊子、万用表、七管半导体收音机组件、电烙铁、电池、焊锡。 第四章 设计分析4.1输入级电路工作原理 收音机的输入电路利用串联谐振特性来选择所需要的信号，由初级调谐线圈L和两个可变电容器C组成。如图2（输入部分电路）调节可变电容C1可使LC的固有频率等于电台频率，产生谐振，以选择不同频率的电台信号。再由L2耦合到下一级变频级。而其他频率信号因未发生谐振，电路对它们呈现的阻抗就大，相应的电路电流就小。因此，只有刚才的电台频率的信号被选出来，其他频率的信号都被有效地抑制。 调节，组成的输入电路，使它对欲接收的信号发生谐振的过程叫做调谐，也就是通常所说的选台。这种输入电路一般称为调谐输入电路或调谐回路。 图4-1 输入部分电路4.2变频级电路工作原理变频电路把输入电路送来的广播电台的高频载波信号变成465kHZ的中频载波信号。如图3（变频级部分电路）三极管的集电极负载是个中频变压器，由它选出中频信号，再送到后续的中频放大级去。由于晶体管的非线性作用，将产生多种频率的信号，其中有一种是本振频率和电台频率相差465kHZ的中频信号，它正是这种收音机所需要的工作信号电路中的C1a、C1b为补偿电容，是为了保证振荡频率的跟踪（又称为统调）而设置的。C2为高频旁路电容，对高频信号相当于短路。C3为耦合电容。R1、R2为V1提供了静态偏置电流，使它稳定的工作在非线性区。 图4-2 变频级部分电路图 4.3中放级电路工作原理 前一级产生的中频载波的电压非常小，所以必须先进行放大，然后再进行解调。中频放大级的的作用就是放大中频电压。在收音机里的中频放大器简称为中放，中频放大级是指变频输出至振幅检波器之间的那一部分电路，其作用是用来放大经变频得到的465kHz中频信号，它是收音机的“心脏”部位。中放电路性能的好坏与否，在很大程度上决定着收音机的整机灵敏度、选择性和频率特性等主要性能指标。 如图4（中放部分电路），中放回路主要由T2、T3组成的两级中频放大器。第一中放电路中的T2负载是中频变压器B4和内部电容组成，它们构成并联谐振电路，谐振频率是455KHz，第二级中放的任务主要是进行再次放大，与直放式收音机相比，调频收音机灵敏度和选择性都提高了许多，主要原因是有了中频放大电路，它比高频信号更容易调谐和放大。 图4（中放部分电路图）4.4检波级及自动增益控制（AGC）电路工作原理4.4.1检波级电路工作原理 在这时，如果在中频放大后直接接上扬声器，扬声器还无法正常播放广播，职能听到嗒嗒的杂音。如图5（检波级部分电路）只有把音频信号从调幅波中分离出来，再将音频信号通过低频放大器和功率放大电路后加到扬声器上才行。完成这种分离作用的电路就是检波电路，也称为解调器，可以用二极管或三极管来实现。检波级的主要任务是把中频调幅信号还原成音频信号，C8、C9起滤去残余的中频成分的作用。检波后的音频信号由电位器的滑动臂经隔直电容C20送至低频放大器。 图4-3检波级部分电路图4.4.2自动增益控制（AGC）电路工作原理 自动增益控制电路能自动调节收音机的增益，使收音机在接收强弱不同的电台信号时，音量不致变化过大。自动增益控制电路主要由R8电阻和C4电容组合来完成。如图所示。控制过程是把检波后低频信号中的直流成分引到第一中放管的基极，控制中放管基极电流，从而实现AGC控制。电路中的R8和C4支路起AGC作用。设第一中放管的静态基极电流为Ib，无外来信号时，Ib由偏置电路固定。当收音机收到电台信号时，信号经变频和中频放大，然后由检波二极管D检波。检波后的中频脉动电流被C8、R9和C9滤除，音频信号经隔直兼耦合电容C10送入低频放大器。其中的直流成分为Id，一部分（Id）小号在电位器W上，另一部分（Ib）经R8和C4滤波后注入第一中放管的基极。由于Ib和Ib的流向相反，Ib要抵消一部分Ib，使第一级中放的增益下降。外来信号越强，检波后的Ib越大，使第一中放增益越低。反之，中放增益下降就越小，从而起到了AGC作用。 图4-4 检波级及自动增益控制AGC4.5低频放大与功率放大工作原理4.5.1低频放大部分 如图7（低频放大原理图）检波器与功率放大器之间的电路称为低频放大电路，主要作用是放大低频信号，激励功率放大器，使功率放大器有足够的输出功率，去推动扬声器（负载）工作。检波滤波后的音频信号由电位器W送到前置低放管T5，经过低放可将音频信号电压放大几十到几百倍，但是音频信号经过放大后带负载能力还很差，不能直接推动扬声器工作，还需进行功率放大。旋转电位器W可以改变T5的基极对地的信号电压的大小，可达到控制音量的目的。 图4-5 低频放大原理图4.5.2功率放大部分功率放大器的任务是不仅要输出较大的电压，而且能够输出较大的电流。本电路采用无输出变压器功率放大器，可以消除输出变压器引起的失真和损耗，频率特性好，还可以减小放大器的体积和重量。收音机中常用的功率放大器有甲类（A类）、推挽乙类（B类）和无变压器功率放大器3种。而在HX108-2型收音机中所采用的功率放大电路是乙类推挽功率放大器，电路如图8（低放和功放总连接图）工作原理是：当输入变压器B6初级加有低频信号，在正半周，初级线圈上端正，下端负，次级两半线圈将感应出两个大小相等的低频信号。此时功放管V6的基极为正，发射极为负，加有正偏压而导通，功放管V7的基极为负，发射极为正，加有凡偏压，因而不能导通。V6管上的电流I6c流过输出变压器B7初级上半线圈，输出变压器次级线圈便感应出正半周信号电流，流过扬声器。 图4-6 低放和功放总连接图 第五章 焊接、调试分析5.1焊接工艺(1)焊前准备 焊前要对印制电路板表面和元器件引脚进行清洁。(2)焊接方法 采用点锡焊接法。先把元器件插入印制板规定的位置，经检查无误后再用右手握电烙铁，烙铁头的刃口放在元器件引脚的焊接位置，左手握焊锡丝的一端去接触烙铁刃口与元器件引脚的共同点进行焊接。根据焊点大小控制焊锡量，焊锡量以包住引线、灌满焊盘、能形成一个大小合适的圆滑的焊点为好。焊接时间不能太长，也不能太短，接解时间视具体情况而定，焊完后先拿走焊锡丝再收回电烙铁。(3)注意事项 在焊锡未凝固以前不得摇动元器件的引脚，以免造成虚焊； 焊接热敏易损元件时，可用镊子或尖嘴钳夹住元器件的引脚以帮助散热； 要特别注意电烙铁加热后的安全，不用时要在烙铁架上放好，不要乱甩电烙铁的焊锡，以免烫伤人及电烙铁本身的导线； 由于焊锡丝中的铅是对人体有害的重金属，操作时应带手套或操作后及时洗手。(4)拆焊当要更换元器件或有的地方焊错了，要将其拆下来。动作要领是：加热迅速、注意力集中、动作快。最后达到接触良好、牢固、清洁美观。5.2调试过程 首先调节中频，打开收音机随便找一个低端电台，波动滑轮，调到声音最响为止，当本地电台已调到很响时，改收弱的外地电台。用第一步的方法调整。再调到声音最响为止。按上述方法从后向前次序，反复细调二、三遍 。 5.3调整频率范围 低频段：在550-700KHz范围内选一个电台，如中央人民广播电台640KHz。调B2调到640KHz电台声音最大。高频段：在1400-1600KHz范围内选一个电台，如1500KHz将协调盘指针指在周率板刻度1500KHz的位置，调节双联左上角的微调电容，使电台声音最大。上面的步骤需要重复两三次才可以调的准确。5.4步骤实施1、制作一个铜铁棒，用废笔杆做成绝缘棒，嵌入一根铜棒或铝棒，另一边嵌入高频磁芯或断磁棒。2、将收音机调至低端电台位置，用铜棒靠近线圈，如果声音偏大，说明天线线圈电感量偏大，将线圈向磁棒外侧稍移。3、用磁铁端靠近线圈，如果声音偏大，则说明天线线圈电感量偏小，将线圈向磁棒中心稍移。4、用铜铁棒两端分别靠近线圈如果收音机声音都变小，说明电感量正好。5.5故障分析（1）检查要领：一般由后级向前检测，先检查低功放级，再看中放和变频级。 低频部份：若输入、输出变压器位置装错，虽然工作电流正常，但音量很低；V6、V7集电极（c）和发射极（e）装错，工作电流调不上，音量极低。 中频部分：中频变压器序号位置装错，结果会造成灵敏度和选择性降低，有时还会自激。 变频部份：判断变频级是否起振，用万用表直流2.5V档测V1基极和发射极电位，若发射极电位高于基极电位，说明电路工作正常，否则说明电路中有故障。变频级工作电流不宜太大，否则噪声大。（2）检测方法： 整机静态总电流测量：本机静态总电流25mA，无信号时若大于25mA，则该机出现短路或局部短路，无电流则电源没接上。 工作电压测量：总电压为3V，正常情况下，D1、D2两二极管电压在1.30.1V，此电压大于1.4V或小于1.2V时，此机均不能正常工作。大于1.4V时二极管可能极性接反或已坏，检查二极管。小于1.3V或无电压应检查：电源3V有无接上；R12电阻220是否接对或接好；中周（特别是白中周和黄中周）初级与其外壳短路。 变频级无工作电流：检查点：无线线圈次级未接好；三级管已坏或未按要求接好。 一中放无工作电流：检查点：V2晶体管坏，或（V2）管管脚插错（e、b、c脚）； R420K电阻未接好；黄中周次级开路； C44.7电解电容短路。二中放无工作电流：检查点：黑中周初级开路；黄中周次级开路；晶体管坏或 管脚接错。 低放级无工作电流：检查点：输入变压器（蓝）初级开路；V5三级管坏或接错管脚。 功放级无电流（V6、V7管）：检查点：输入变压器次级不通；输出变压器不通；V6、V7三极管坏或接错管脚。 整机无声：检查点： 检查电源有无加上检查D1、D2；有无静态电流25mA；检查各级电流是否正常，变频级0.2mA0.02mA；一中放0.6mA0.2mA；二中放1.5mA0.5mA；低放3mA1mA；功放4mA10mA；（说明：15mA左右属正常）；用万用表1档测查喇叭，应有8左右的电阻，表棒接触喇叭引出接头时应有“喀喀”声，若无阻值或无“喀喀”声，说明喇叭已坏，测量时应将喇