高频电路设计及制作接收论文说明书.doc

摘摘 要要 随着现代社会的快速发展 人们对电子产品的要求越来越高 因而电子产品无论 从制作上还是从销售上都要求很高 要制作一个应用性比较好的电子产品就离不开高 频电路 大到超级计算机 小到袖珍计算器 很多电子设备都有高频电路 高频电路 大部分应用于通信领域 信号的发射 传输 接收都离不开高频电路 通信技术在我 们的生活中应用广泛 而我们学的是电子信息工程 有一部分涉及的是通信技术 所 以对于这次实训 我选择了超外差调频接收机作为实训内容 调频接收机得到最广泛 的应用 随着科学技术的发展 出现了超外差式调频接收机 所谓超外差 是指将所 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 然后再进行放大与检波 这个固定的频率 是由差频的作用产生的 如 果我们在收音机内制造一个振荡电波 通常称为本机振荡 使它与外来高频调幅信 号同时送到一个晶体管内混合 这种工作叫做混频 由于晶体管的非线性作用导致混 频的结果就会产生一个新的频率 这就是外差作用 采用了这种电路的接收机叫外差 式收音机 混频与振荡的工作合称变频 关键词 调频 本振 调制信号 CXA1691BM 桂林电子科技大学课程设计 论文 报告用纸 第 2 页 共 2 页 Abstract Along with the fast development of modern society people of electronic products demand more and more so that electronic products from the production or no matter from the sale are demanding To make a applied better electronic products cannot leave the high frequency circuit big to super computer small to pocket calculators many electronic equipment are high frequency circuit High frequency circuit most used in telecommunication field the launch of signal transmission receiving is inseparable from the high frequency circuit Communication technology in our life is used widely and we learn is electronic and information engineering a number of deals with is the communication technology so for the training I chose the specialized superheterodyne FM receiver as training content FM receiver get the most extensive application with the development of science and technology the emergence of a specialized superheterodyne type FM receiver The so called specialized superheterodyne it is to point to will have to receive radio tuned circuit in the adjusted the later over the role of the circuit itself they become another a predetermined frequency and then amplified and detection The fixed frequency is by the difference frequency role of generation If we make a oscillation in the radio waves often known as the machine oscillation making it and foreign high frequency and amplitude modulated signal to a transistor mixed in this kind of work is called frequency mixing Because of the nonlinear effect transistor in the results of the frequency mixing can produce a new frequency it is heterodyne role Adopted this circuit of receivers that a heterodyne radio frequency mixing and oscillation work called the frequency conversion Key words FM local oscillator Modulation signal CXA1691BM 桂林电子科技大学课程设计 论文 报告用纸 第 1 页 共 1 页 目目 录录 引言 1 1 项目设计要求 1 1 1 主要技术要求 1 1 2 完成形式 1 2 接收机的基本原理 1 2 1 一般接收机的基本原理 1 2 2 实训电路原理 2 3 CXA1691BM FM 调频接收机各模块电路功能 4 3 1 输入调谐与变频 4 3 2 中频放大与检波 4 3 3 低频放大与功率放大 5 3 4 电源及其他电路 5 3 天线接收部分 5 4 主要性能指标 5 4 1 工作频率范围 5 4 2 其他性能指标 6 5 印制电路板的焊接 6 6 收音机的调试 7 6 1 调中频 调中频谐振电路 7 6 2 调覆盖 调本振谐振回路 7 6 3 统调 调输入回路 7 7 总结 8 谢 辞 10 参考资料 11 附录一 12 引言 随着科技的不断进步 在空中有很多不同频段的无线电波 如果把这些电波都接 收下来 那么接收到的信号就会很杂乱 许多声音信号混合在一起 结果是什么也听 不清楚 为了设法选出我们所需要的信号 在接收天线后 通过一个选择电路 它的 作用是把需要的信号挑选出来 并滤除不需要的信号 以免产生干扰 FM CXA1691BM 收音机就是通过采用 FM CXA1691BM 调频载波方式传输无线电信号的收音机 由于采用 的波长较短 因此传输的信号要比采用 AM 波长传输信号的收音机要好得多 在很多地 方都有用到 FM CXA1691BM 调频收音机的功能 如手机当中 1 项目设计要求 1 1 主要技术要求 调频接收机 接收频率范围 88MHz 108MHz 工作电压 5V 信噪比 80dB 输出功率 350mW 1 2 完成形式 1 独立组装与调试一台调频接收机并完成要求的技术指标后由指导教师验收 2 按毕业设计论文要求撰写 5000 字以上的实训论文 2 接收机的基本原理 2 1 一般接收机的基本原理 整个电路由六部分组成 分别为高频放大 混频 本振 中放 鉴频 低频放大 其基本框图如下 图 1 接收机基本原理框图 一般调频接收机的组成框图如图一所示 其工作原理是 天线接受到的高频信号 经输入调谐回路选频为 f1 再经高频放大级放大进入混频级 本机振荡器输出的另一 高频 f2 亦进入混频级 则混频级的输出为含有 f1 f2 f1 f2 f2 f1 等频率分 量的信号 混频级的输出接调频回路选出中频信号 f2 f1 再经中频放大器放大 获得足够高增益 然后鉴频器解调出低频调制信号 由低频功放级放大 驱动扬声器 从天线接收到的高频信号 f1 经过混频 滤波成为固定中频 f f2 f1 的接受机 称为超外差式接受机 由于天线接收到的高频信号经过混频成为固定的中频 再加以 放大 因此接收机的灵敏度较高 选择性较好 性能也比较稳定 我国规定的 FM 中频为 10 7MHz AM 中频为 465KHz 2 2 实训电路原理 本次实训中采用的收音机是一种 50 型的 AM FM 二波段的收音机 此收音机电路主 要有大规模集成电路 CXA1691BM 组成 由于集成电路内部不便制作电感 电容与大电 阻以及可调元件 因此外围元件多以电感 电容与电阻以及可调元件为主 组成各种 控制 谐振 供电 滤波 耦合等电路 电路原理图如图 2 2 所示 集成芯片 CXA1691BM 内部电路及引脚如图 2 3 所示 gnd 28 m eter 19 af out 27 if gnd 20 vcc 26 band selach 15 ripple filter 25 fm if in 17 af in 24 am if in 16 det out 23 nc 18 agc afc 22 agc afc 21 M UTE 1 nc 11 FM CISCRI 2 fin rf 9 NF 3 reg 8 vol 4 am in 10 am osc 5 fm in 12 afc 6 fe gnd 13 fm osc 7 fm if out 14 CXA1691BM C16 104 Y1 10 7MHZ R3 10K R7 150 GND C8 103 C9103 C1950 C12 22PF C13 1PF C23 104 C20 474 C22 104 C14 4 7UF C4 10UF C15 4 7UF C5 10UF C6 10UF C21100UF C24 100UF GND R1A 20K C253 30PF C11 18PF C10 3 30PF R82 2K GND R9 100 1 2 3 Y2 10 7MHZ VCC R10 220 GND J2 D2 LED VCC R5100K VCC C7 103 C3 10UF R6 510 R4100K R2 10k T1 9018 GND C1 47PF C2 20PF GND E1 ANT 4 3 2 1 J1 5V C18 104 C17 10UF D1 in4007 VCCGND 图 2 电路原理图 图 3 CXA1691BM 内部电路及引脚图 3 CXA1691BM FM 调频接收机各模块电路功能 3 1 输入调谐与变频 由于同一时间内广播电台很多 收音机天线接收到的不仅仅是一个电台发出的信 号 是 N 多个电台的信号 但 各个电台发射的载波频率均不相同 收音机的选频网 络通过谐调 改变自身的振荡频率 即本振 当振荡频率与某电台的载波频率相同时 即可选中该电台的无线信号 从而完成选台 由于我们采用的是超外差式收音机 选出的电台信号并不是立即送到检波电路 而是先进行频率的变换 即变频 目的是让收音机整个频段内的电台放大量基本一致 因为频率稳定 放大倍数也就相对稳定 利用本机振荡产生的频率与接收到的信号进 行混频 选出差频 即获得固定的中频信号 FM 的中频为 10 7MHz 3 2 中频放大与检波 作用 将选台 变频后的中频调制信号 FM 为 10 7MHz 送入中频放大电路进行 中频放大 然后再进行解调 取出低频调制信号 即所需要的音频信号 芯片 IC CXA1691BM 内部变频电路送出的中频信号从 14 脚输出 经过 10 7MHz 的 调频中频信号送往 IC 的 17 脚 中频信号进入 IC 内部进行放大并检波 从 23 脚输出 音频信号 鉴频 调频检波 与调幅检波电路都在 IC 内部完成 IC 的 23 24 脚之间的 电容 C20 是检波后得到的音频信号耦合到音频功率放大输入端的耦合电容 3 3 低频放大与功率放大 作用 解调后得到的音频信号经低频与功率放大电路放大后送到扬声器或耳机 完成电声转换 IC 的 1 3 4 24 28 脚内部都是低频放大电路 1 脚为静噪滤波 接有电容 C16 3 脚接电容 C14 4 7UF 为功率放大电路的负反馈电容 4 脚为直流音 量控制器 改变引脚电位来改变内部差动放大器的放大倍数 外接音量控制电位器中 心抽头 IC 的 25 脚接 C6 10UF 是功率放大电路的自举电容 以提高 OTL 功放电路 的输出动态范围 26 脚为功放电路的电源输入端 外接 C21 10UF 为电源滤波 音 频信号经 24 脚输入到 IC 中进行功率放大 放大后的音频信号从 27 脚输出 经 C24 100UF 耦合到扬声器或耳机发声 C23 是高频滤波电容 防止高频成分送入扬声 器 3 4 电源及其他电路 本机的电源采用 5V 供电 26 脚外围的低频滤波电容 C21 100UF C22 104 电 源高频滤波电容 IC 内部各部分的电路都单独接地 并通过多个引脚与外围电路地相 连接 如 13 脚是前置电路地 28 脚是功放电路地 3 天线接收部分 CXA1691BM 内部还设有调谐高放电路 目的是提高灵敏度 天线接收到的调频电磁 波由 C1 耦合进入 12 脚 调频 FM 高放输入端 再进行混频 调幅部分则由天线接收电 磁波 经过 L1 线圈进入变频电路 4 主要性能指标 4 1 工作频率范围 接收机可以接受到的无线电波的频率范围称为接收机的工作频率范围或波段覆盖 接收机的工作频率必须与发射机的工作频率相对应 在差外插的设计中 本振频率高 于输入频率 用通州双联可变电容 使输入回路电容 C1 2 与本振的回路电容 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 如接受信号频率使 600kHz 则本振频率使 1055kHz 1000kHz 则本振频率使 1455kHz 1500kHz 则本振频率使 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机 型修正 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 超外差使接受的调制信号变为统一的中频调制信号 在做高频放大时 就可以得到稳定且倍数较高的放大 从而大大提高接收机的品质 调频接收机工作频率范围 88MHz 108MHz 4 2 其他性能指标 1 灵敏度 接收机接收微弱信号的能力称为灵敏度 通常用输入信号电压的大小来表示 接 收的输入信号越小 灵敏度越高 调频广播收音机的灵敏度一般为 5 30uV 2 选择性 接收机从各种信号与干扰中选出所需信号 或衰减不需要的信号 的能力称为选 择性 单位用 dB 分贝 表示 dB 数越高 选择性越好 调频收音机的中频干扰应大于 50dB 3 频率特性 接收机的频率响应范围称为频率特性或通频带 调频机的通频带一般为 200KHz 4 输出功率 接收机的负载输出的最大不失真 或非线性失真系数为给定值时 功率称为输出 功率 功率放大器的技术指标 1 输出功率 Po 2 效率 3 功率增益 Ap 功率关系 直流功率 Pv VccICo输出功率 Po Icm1Ucm 放大管功耗 PT Pv Po效率 Po Pv 5 印制电路板的焊接 印制电路板的装配是整机质量的关键 装配质量的好坏对收音机的性能有很大的 影响 因此 印制电路板装配的要求是 元器件在装配前务必检查其质量好坏 确 保元器件是正常能使用的 装插件位置务必正确 注意有极性元件的放置 不能有 插错 漏插的情况 焊点要光亮圆滑 无虚焊 假焊与连焊 1 元器件的装插焊接 应遵循先小后大 先轻后重 先低后高的原则 2 瓷介电容 电解电容及三极管等元件立式安装 引线不能太长 否则会降低 元件的稳定性 而且容易短路 也会导致分布参数收到影响而影响整机效果 但也不 能过短 以免焊接时因 过热损坏元器件 一般要求是距离电路板 2mm 并且要注意电 解电容的正负极性 不能插错 3 音量开关电位器的安装 首先将电位器插好在电路板上 然后再进行焊接 使电位器与电路板平行 在焊接电位器的三个引脚时 应在短时间内完成 否则会焊 坏电位器的动触片 从而造成音量电位器不起作用 或者导致电路失谐 接触不良 4 集成电路的焊接 CXA1691BM 为双列 28 脚扁平式封装 焊接时首先要弄清楚 元件引脚的排列顺序 并与印制电路板上的焊盘引脚对准 核对无误后 再进行焊接 在焊接时 先焊接 1 脚与 15 脚 主要先把 IC 固定 这样方便后面引脚的焊接 在焊 接其他引脚时要再次确认元件的引脚是否与焊盘对整齐 如果不齐 这样也方便修改 由于 CXA1691BM 有 28 个引脚 而且引脚排列得比较密 在焊接过程中要特别的细心 焊完后要检查有无虚焊 连焊等现象 如果有要及时的改正过来 确保焊接的质量 否则短路的话 当上电试验时就会把 IC 损坏 6 收音机的调试 收音机的调试 是本次实训中的一个重要内容 有些同学一焊接完 就以为大功 告成 特别是当有的同学焊完后 就马上去接电源还能收到一两个电台 就忽视了后 面的实训调试 在调试前必须确保收音机能接收到信号 即能听到沙沙的电流声 或电 台播放的节目 若听不到电流或电台 应先检查电路是否有电源到位 确保电路能正 常供电 或者音量调节电位器是否跳到适当阻值 直到能听到有声音才能进行下面的 调整试验 超外差收音机的调试有三种情况 6 1 调中频 调中频谐振电路 中放电路时决定收音机电路的灵敏度与选择性的关键所在 他的性能优劣直接决 定了整机性能的好坏 调整 LC 中频谐振电路 使之谐振在 AM 465KHz 或 FM 10 7MHz 频率 实际上就是让电路起振 这就是中放电路的调整任务 6 2 调覆盖 调本振谐振回路 CXA1691BM 可调整范围是 88 108MHz 超外差收音机电路接收信号的频率范围与 CXA1691BM 芯片的参数一致 所以要进行校准调整 即调整接收频率的范围 在超外差 收音机中 决定接收频率的是本机振荡器频率与中频频率的差值 而不是输入信号回 路的谐振频率 因此 调覆盖范围实质是调本振频率与中频频率之差 调覆盖范围即 调本振谐振回路 使它的值为 88 108MH 加减 10 7MH 在本振电路中 改变振荡线圈 的电感值 即调节磁芯 可以改变低频断的振荡频率 但对高频段也有影响 改变振 荡电路中的微调电容 可以改变高频段的振荡频率 6 3 统调 调输入回路 统调又称为调整灵敏度 本机振荡频率与中频频率确定了接收的外来信号的频率 输入回路与外来信号的频率的谐振与否 决定了超外差收音机的灵敏度与选择性 因 此 调整输入回路使它与外来信号频率谐振 可以使收音机灵敏度增大 选择性较好 调整输入回路的选择性也称为调补偿或调跟踪 但是在外差式收音机电路中 调整输 入谐振回路的选择性会影响灵敏度 为此 调整谐振回路的谐振频率主要是调整灵敏 度 使整机各波段的谐振点一致 调整时 低端调输入回路线圈的磁芯 高端调天线接收部分与输入回路并联的微 调电容 7 总结 通过本次高频电路设计与制作的实训 我对高频 模电等电路相关知识都有 了更深入的了解 加深了自己对课本知识的理解与应用 整个过程受益匪浅 在收音机安装焊接调试时 装元件要细心 免得把元件装错 焊接时也要讲究技 巧 不能出现虚焊 脱焊 或短路的情况 否则会影响电路的运行与性能 焊好后要 确保电路无误才可以进行通电调试 但在调试中高频电路的分布参数对实际电路的影 响是很大的 我们要尽可能地去除这些分布参数的影响 调试时通过调节两个可调电 容来改变本振频率 从而改变收音机的有效频段 由于高频电路对电路板的要求很高 稍有偏差都会造成电路性能的下降 所以 对 于高频电路的走线要求短而直 在选择元器件时首先选用贴片封装的元器件 其次 才到直立式封装的元器件 在使用直立式封装的元器件时要尽量把元器件往电路板上 靠近 并且元器件的管脚尽可能剪短 因为元器件的管脚留得比较长时会增加电路的 电容量 在焊接电路过程中我遇到了许多问题 由于对元器件不够熟悉 有些需要分清方 向的器件 我没有很好的识别就把它焊接上去了 导致焊完之后进行检查时才发现焊 错了 又得重新拆掉进行焊接 焊接中对于芯片的要求是挺高的 加上平时没有接触 过贴片的焊接 所以很难把握好焊接的技巧 不过后来在同学的帮助下 我成功地把 芯片焊好了 所以在学习的过程中 如果遇到不懂的问题就要积极主动的去请教老师 与同学 只有自己积极主动的去学 才能真正的学到知识与本领 在调试的过程中 主要是调节两个可调电容与可调电感 可调电容中 在短短的两周里 同学们为了完成任务 很多人学会了熬夜 在实验室 在宿舍 很晚了还能看到有些同学在焊板与调试 担心不能按时完成实训要求 我记得刚焊接 好板时开始调试发现效果并不怎么理想时 心理失望的感觉真的很难受 还好经过自 己与老师 同学的帮助下最终查出了原因所在 从中我学会了合作 学会了互相帮助 这是我感触最深 也是收获最大的 当然 在这次实训过程中 我发现了自己的许多 不足之处 实际操作速度不够快速准确等都反映出自己还有太多的知识要学习 并且 要加强动手能力 要做到能将所学的知识运用自如的运用的实际中 就要不断的扩大 自己的阅读面 提高自己的动手能力 经过这次实训 我对电路的分析能力与动手操作能力有了很大的提高 虽然在调 试过程中 我们遇到了很多困难 但是同学们之间能够相互鼓励 相互帮助 切磋学 习 对于理论的理解 对于实践的掌握 对于实际的应用的经验得到较多的积累 对 电子信息工程专业更加热爱 为以后更进一步的学习与实践 打下了结实的基础 谢 辞 首先 感谢学院给我们提供了这次实训的机会 免费为我们提供实训中所用到的 各种元器件 给我们开放实验室 使用实验室的仪器与设备 在实训期间 经过自己的努力 以及同学间的讨论 我已经基本具备独立完成电 路硬件焊接的能力 本次实训设计 在班老师与胡老师的指导下我顺利的完成了实训 课题 接收机的制作 此实训课题为期两周 在这两周中 我根据自己的能力以及老师对设计进度的安 排 有条不紊的按时的完成了自己的设计方案 由于我之前对电路了解不够透彻安装 的时候有许多的问题 同学一次次耐心的指导我 在此衷心的感