晶体管收音机原理PPT课件.ppt

概述 一 无线电波 当我们打开电视机 转动频道旋钮到某一位置时 就能收到地区发生事件的画面和声音 电视机和这一地区并没有用导线互相连接 那里所发生的事件的场景和声音是怎样传来的 原来这些画面和声音是通过电视台向外发送无线电波来实现的 那么 什么是无线电波呢 无线电波是看不见的电场和磁场互相转换的一种运动形式 是一种电磁波 它不需要导线进行传播 所以人们把它叫作无线电波 理论与实践证明无线电波的传播速度为每秒钟30万公里 1 二 电磁波的产生英国物理学家麦克斯韦总结了电 磁的运动以后 提出了统一的电磁场理论 预言了电磁波的存在 后来德国物理学家赫兹从实验上证实了这理论的正确性 他提出 任何变化的电场都会在它周围的空间产生磁场 同样任何变化的磁场也会在它周围的空间产生电场 根据这论点 我们可以画出电磁波形成示意图 如图1 1 1所示 图中A表示天线 E表示电场 B表示磁场 2 3 电磁波可根据其不同频率划分为几个波段 不同频率的电磁波它的特性和用途是不一样的 4 一般短距离广播主要用中波 中波是沿着地球表面传播的 叫做地波传播 如图所示 远距离广播或通讯等多用短波 短波段的电波波长比较短 大地对它吸收很强 所以只能沿着地球表面传播约几十公里 然而高空中电离层对它吸收较弱而且会把电波反射回地面 因此 短波主要靠电离层与地面之间往返反射而形成远距离传播 这种传播方式称为天波传播 如图所示 天波传播会受季节 昼夜 地理环境等因素变化的影响 超短波 微波因为频率很高 所以无法通过天波和地波传播 而是通过直线传播 叫做视距传播 5 无线电信号的发送 发送电磁波的目的是要完成通讯任务 也就是说要把一定的信息语言 音乐 图像传送给接收者 因此 首先要把语言 音乐或图像等转变成电讯号 然后将这电讯号送往发射天线 以电磁波的形式发送出去 但是理论与实践证明要有效地辐射电磁能量 发射天线的长度必须等于电磁波波长的二分之一 那么要发送频率为20 20000Hz的音频信号 发射天线的长度约要15 107米左右 要制造这样长度的天线是不现实的 为了得到可实现的天线长度 并能有效地辐射电磁波能量 信号频率必须是高频的 对应波长短 6 天线的作用 发射天线 将高频电信号转变成电磁波 接收天线 将电磁波转变成高频电信号 天线 长度大于波长的十分之一 7 无线电波的作用 解决信息的传播或传输问题 一 无线传输二 高速传输三 远距离传输未携带信息的无线电波叫载波 载波 火车车箱 车皮 已调波 已载人物的客车 货车 8 已调波 正弦交流电三要素 幅度 频率 相位调幅波 幅度随调制信号的变化而变化 调频波 频率随调制信号的变化而变化 调相波 相位随调制信号的变化而变化 调幅度 频偏 f 相位 9 调幅波 10 调频波 11 调幅信号的解调 大信号包络检波器 大信号包络检波器只适于普通调幅波的检波 目前应用最广的是二极包络检波器 集成电路中多采用三极管射极包络检波器 其电路如下 12 13 工作原理的分析 由图可以看出 二极管两端的电压 RL和CL并联 所以检波器的输出电压uo t 就是电容CL两端的电压 14 当输入为高频等幅波 15 由于rd很小 所以电容充电非常快 其uo t 电压上升很快 如图 a 红线所示 该曲线非常陡峭 当曲线上升到 1 点时 两曲线相交这一点 就表明 则 二极管处在临界状态 当过 1 点后 uI t 有下降趋势 则 16 二极管截止 CL放电 放电时间常数为 其值比较大 所以电容放电非常慢 其uo t 电压下降很慢 如图8 9 a 红线第二段所示 该曲线比较平缓 当曲线下降到 2 点时 两曲线相交这点 就表明 则 二极管处在临界状态 当过 2 点后 uI t 有上升趋势 则 17 二极管截止 CL放电 放电时间常数为 其值比较大 所以电容放电非常慢 其uo t 电压下降很慢 如图 a 红线第二段所示 该曲线比较平缓 当曲线下降到 2 点时 两曲线相交这点 就表明 则 二极管处在临界状态 当过 2 点后 uI t 有上升趋势 则 18 即检波效率约为1 19 2 当输入为单频普通调幅波 20 此时检波器的工作过程与高频等幅波输入时很相似 只是随着uI t 幅度的增大或减小 uo t 也作相应的变化 因此uo t 将是与调幅包络相似的有小锯齿波动的电压 图8 10 a 红线所示 忽略锯齿小波动后 其波形如图8 10 b 所示 uo t 分解为一个直流分量Uo Uim和一个按调幅波包络变化的低频分量u t maUimcos t 经过隔直电容Cc的作用 在Ri2上就得到低频原调制信号u t 由于这种检波器输出电压uo t 与输入高频调幅波uI t 的包络基本相同 故又称为峰值包络检波 设 则 21 1 电压传输系数Kd 当输入为高频等幅波时 条件是检波器输入为高频等幅波 当输入为单频普通调幅波时 2 输入电阻Ri 则检波器输入功率为 输出功率为 直流功率 输入功率一部分转换为输出功率 一部分消耗在二极管的正向电阻上 此消耗功率很小 可忽略 2 主要性能分析 22 调幅信号的解调是振幅调制的相反过程 是从已调高频信号中恢复调制信号 通常将这种解调称为检波 完成这种解调的电路称为振幅检波器 检波电路有包络检波和同步检波 二极管峰值包络检波器 23 24 25 26 上图是等幅波时检波器各电压 电流的波形1输入等幅波时 检波器的各电压 电流波形如图5 29所示 2输入为AM信号时检波器电容上的电压和输出波形图5 30所示 27 28 可以得出 a 检波过程就是信号源通过二极管给电容充电与电容对电阻R放电的过程 b 由于RC时常数远大于输入电压载波周期 放电慢 使得二极管负极处于正的较高的电位 即充电快 放电慢 因而使输出电压接近于高频正弦波的峰值 c 二极管电流iD包含直流分量Iav及高频分量 为脉动直流 29 调谐放大电路 LC电路的特点 30 31 无线电通信 收信 莫尔斯电码 长码 短码组合 无线电报 调制 收音机 无线电台 电视机 通讯 导航 雷达 遥感 遥测 自动控制 32 调幅收音机原理 最简单的收音机再生来复式收音机直放式收音机 33 无电源收音机 解调 34 无电源收音机 选频 解调 35 36 无电源收音机 选频 解调 放大 37 再生来复式收音机 选频 高频放大 解调 低频放大 38 单管直放式收音机 39 直放式收音机 40 多级高放直放式收音机 41 缺点 一 抗干扰能力差 靠输入回路选频 二 波段工作时多项指标不平稳 三 灵敏度不可能很高 比如 v不可能很大 四 调试难度大 不便于工厂化生产 42 晶体管超外差收音机 以下称晶体管收音机 一 晶体管超外差收音机原理二 晶体管超外差收音机安装三 晶体管超外差收音机调试四 晶体管超外差收音机故障排除五 收音机新技术的应用 43 一 晶体管超外差收音机原理 解决选择性问题解决灵敏度问题解决波段内平衡问题解决调试难问题解决规模化生产问题中频 收信机混频级以后的信号统称为中频 频率的大小与数值没有关系 有可能高于输入信号频率 也有可能低于输入信号频率 一些性能指标要求较高的收信机有多个中频 但解调级以前的中放电路对应的中频信号一般都较低 44 选择性问题 输入回路滤除离信号频率较远的干扰信号 比如 输入回路调为12MHz 即接收12MHz信号 如干扰为12 8 Hz 差为800KHz 中放电路滤除邻近干扰信号例如 输入回路调为12MHz 本振频率应为12 465MHz 干扰为12 08 Hz 差为80KHz 本振与输入信号频率差465KHz 本振与干扰信号差为465 80 385KHz 45 设QL 50 f0 465KHz 单调谐时B0 7 f0 Q 9 3KHz 当QL 50 f0 12 Hz时 单调谐时B0 7 f0 QL 240KHz 46 灵敏度问题 较低固定中频信号可获得大的放大倍数 较小噪声 并得到较高稳定性 47 波段内平稳问题 波段内变化频率变为固定中频 整机放大倍数取决于中频放大器的放大倍数 48 调试难问题 直放式收音机在获得较高的性能指标时 输入回路 第一高放 第二高放 第三高放 频率相同 各级要统一调谐由于整机放大倍数较大 级与级之间不良耦合容易产生自激 49 大规模生产问题 只进行输入回路 本振回路统调跟踪调试 中频频率固定 频率低调试简单 集中参数滤波器无需调整 集中参数滤波器 陶瓷滤波器 机械振子滤波器 晶体滤波器 梳状滤波器 可编程滤波器 50 新问题 中频干扰 中频信号的直接干扰 波段下限最大 中波收音机 频率范围535KHz 1605KHz中频频率 465KHz最低频率时差值为70KHz镜像干扰 比输入信号高二倍中频的干扰信号 外差 频率上限最大 变频式收音机的新问题 解决办法最后讲解 51 设QL 20 f0 500KHz 单调谐时B0 7 f0 Q 25KHz 当QL 20 f0 5 Hz时 单调谐时B0 7 f0 QL 250KHz 52 用同轴来实现同步 低放 变频 检波 功放 调谐 本振 中放 电源 AGC Y TX 超外差 L1C1 L2C2 L3C3 L4C4 fs fL fI fL fs fI 超外差收音机方框图 53 超外差收音机频率关系图 54 超外差收音机性能指标 工作频率范围 525KHz 1605KHz中频频率 465KHz灵敏度 2mv m选择性 抑制邻近电台干扰的能力 要求大于20db中频抗拒比 镜像抗拒比 电源消耗 55 超外差式是与直放式相对而言的一种接收方式 超外差式收音机能把接收到的频率不同的电台信号都变成固定的中频信号 465kHz 再由放大器对这个固定的中频信号进行放大 在选择回路 输入回路 或高频放大器与检波器之间插入一个变频器及中频放大器 56 输入信号频率用fs表示 本机振荡信号频率用f 表示 中频信号用fi表示 中频fi fs与f 的差值 外差 f 高于fs一个fi的方案 内差 fs高于f 一个fi的方案 超外差 f 高于fs一个fi 它是比高频信号低 比低频信号又高的超音频信号 所以叫超外差式 优点 灵敏度高 选择性好 音质好 通频带宽 工作稳定 不容易自激 缺点 镜像干扰 比接收频率高两个中频的干扰信号 假响应 变频电路的非线性 57 变频电路 由选频调谐输入电路 混频电路和本机振荡电路三部分电路组成 58 调谐回路是由可变电容Ca Cb和天线线圈 1组成 调节可变电容C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 1耦合到下一级变频级 59 三个回路频率关系 输入回路 输入频率 本振回路 输入频率 465kHz 中放回路 465kHz 60 磁性天线 作用是接收空间电磁波 61 直流等效电路 固定偏置电路 c 0 4 0 6mA 62 交流等效电路 共发射极放大电路A 输入阻抗B 输出阻抗C 放大能力变压器耦合高频振荡电路同名端 晶体管混频放大电路 63 变频作用 变频级是以晶体管BG1为中心 它兼有振荡 混频两种作用 它的主要作用是把输入的不同频率的高频信号变换成固定的465kHz的中频信号 D1 防止大信号阻塞 3 防振电阻 防止高频自激 C1 B 统调跟踪高频时调整时使用 64 本振条件 正反馈 相位条件 幅度 反馈量要足够大 由晶体管BG1 可变电容C 振荡变压器 简称中振或短振 2和电容C 构成变压器反馈式振荡器 它能产生等幅高频振荡信号 振荡频率总是比输入的电台信号高465kHz 65 假定外来信号fs 1000kHz 本振信号f 1465kHz 则经变频后产生的差频信号f fs 465kHz 525kHz 1605kHz465kHz 465kHz990kHz 2070kHz 66 中频放大器电路 中频放大器电路由VT2和VT3两极高频单调谐放大电路组成 直流电路 VT2分压式偏置电路 温度补偿 VT4温度补偿 检波二极管 自动增益控制原理 检波的负直流成份控制VT2发射极电流的大小及跨导的大小 67 电路分析 直流电路 固定偏置电路 交流电路 单调谐变压器耦合部分接入方式 共发射极放大电路 68 中频调谐回路 由T3 4 T5的初级线圈和谐振电容C组成并联谐振电路 它的谐振频率在465kHz 对465kHz的中频信号产生最大的电压 并且通过次极线圈耦合到下一极去 69 自动增益控制 AGC 能根据输入信号强弱自动调整放大器的放大倍数 使输入信号弱时 中频放大器放大倍数增大 输入信号强时 中频放大器放大倍数减小 这样就克服了收音机接收强弱不同的外来信号时 喇叭输出的音量不均匀 70 检波电路 VT4组成二极管检波电路 R4 R5 VT4 R9 RP 电源提供检波二极管微导通电路 大信号检波与小信号检波 VT4 R9 RP 提供检波二极管 C8 C9组成检波电路 取值对性能的影响 71 低频放大电路 前置放大级VT5推动放大级VT6推挽功率放大级VT7 VT8 72 ZX 921型超外差收音机电路原理 73 电路分析 VT5 电压负反馈偏置电路 共发射极放大电路 并联电压负反馈 串联电压负馈 VT6 固定偏置电路 共发射极放大电路 与VT5直流耦合 VT7 变压器推挽功率放大器 2提供起始导通电压 减少交越失真 变压器