超外差收音机原理及原理图.doc

无线电广播传输过程 广播电台播出节目是首先把声音通过话筒转换成音频电信号，经放大后被高频信号（载波）调制，这时高频载波信号的某一参量随着音频信号作相应的变化，使我们要传送的音频信号包含在高频载波信号之内，高频信号再经放大，然后高频电流流过天线时，形成无线电波向外发射，无线电波传播速度为3108m/s，这种无线电波被收音机天线接收，然后经过放大、解调，还原为音频电信号，送入喇叭音圈中，引起纸盆相应的振动，就可以还原声音，即是声电转换传送电声转换的过程。 中波的频率（高频载波频率）规定为5251605kHz（千周）。短波的频率范围为350018000kHz。超外差收音机原理图3-2为调幅超外差收音机的工作原理方框图，天线接收到的高频信号通过输入电路与收音机的本机振荡频率（其频率较外来高频信号高一个固定中频，我国中频标准规定为465KHZ）一起送入变频管内混合变频，在变频级的负载回路（选频）产生一个新频率即通过差频产生的中频（实习图3-2中B处），中频只改变了载波的频率，原来的音频包络线并没有改变，中频信号可以更好地得到放大，中频信号经检波并滤除高频信号（实习图3-2中D处）。再经低放，功率放大后，推动扬声器发出声音。本机工作原理简述。电路图见实习图3-3所示C1、B1组成天线输入回路。VT1、B2、B1、C组成变频级。VT1为变频管。初级线圈与C构成变频级负载。C1、B2组成本机振荡电路，C6为振荡耦合电路，VT2、VT3组成中频放大电路，2AP9为检波电路，R9为音量电位器（带电源开关），C16为高频耦合电容。VT4、VT5为前置低频放大级、VT6、VT7组成乙类推挽功率放大器。R16、C21、C17为电源波波电路。R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R12、R10、R11、R13、R17、R18为各级的直流偏置电阻。超外差收音机超外差收音机的安装：整机电路分析，熟悉元件在印刷板上安装位置。元器件焊接、安装（安装时应检查元器件的好坏）。检查电路，将安装好的收音机和电路原理图对照检查下列内容。a检查各级晶体管的型号，安装位置和管脚是否正确。b检查各级中周的安装顺序，初次级的引出线是否正确。c检查电解电容的引线正、负接法是否正确。d分段绕制的磁性天线线圈的初次级安装位置是否正确。e用指针式万用表R100档测量整机电阻，用红表笔接电源负极线，黑表笔接电源正极引线，测得整机电阻值应大于500欧。以上检查无误后，方能接通4.5伏电源。超外差式收音机的调试。新装的收音机。必须通过调整才能满足性能指标的要求，其调整内容有：调整各级晶体管的工作点，调整中频频率，调整覆盖（即对刻度）统调（调整频率跟踪即灵敏度）。下面对调整内容及方法分别加以叙述：调整静态工作点：各晶体管的作用不同，所处的工作点不一样，各级静态工作点的调整是通过无信号时（本机振荡停振）无外加信号时各晶体管发射极电阻上的电压的大小分别来衡量的。分级调整R1、R4、R12、R17、R18使VT1级电压为-0.50.7V。VT2级R6上电压-0.50.7V。VT3级R7上电压为-0.250.4V，VT5级R14上电压为-0.70.9V，VT6、VT7级是共集电级电流为26mA。调整中频：目的是使三个中周变压器（中频调谐回路）的谐振频率调整为固定的中频频率465KHZ，由于所用中周是新的，一般厂家已调整到465KHZ，所以调试时，接收某一个电台，用无感起子调节中周磁芯，调整顺序是由后级往前级即先调Bz3再调Bz2至喇叭声音最响为止。调频率覆盖（调收音机的频率范围5351605kHz）：调整时装上一个刻度盘，使双连可变电容全部旋进和旋出指针分别在刻度盘5301630千周的线上，旋动双连可变电容器使指针对准640千周刻度（中央人民广播电台）用无感起子旋动振荡线圈的磁芯收听640千周电台广播，声音适中旋动双连可变器电容使指针对准1500千周刻度附近。调整振荡回路微调电容C3接听1500千周附近电台广播，如此高端、低端反复调整几次。统调（调整频率跟踪）目的使本机振荡频率在接收频率范围（中波段5351650kHz）和远比外来信号频率高465KHz即本机振荡频率范围为1000kHz2070kHz。因此，采用电容相同的C1、C2双连可变电容器进行同步调节，通常在所选频范围内的高、中、低三点进行跟踪，即三点统调，为了实现良好三跟踪在本机振荡回路串联一个垫整电容C及并联一个微调补偿电容C，在输入回路并联一个补偿微调电容C，具体调整，然后调输入回路补偿电容Cz使音量最响。 中端调整在1000KHZ附近收听广播，使声音最响此时调整双连电容器动片中的花片上的C片，拨动片距。若拨动花片时，输入减小，则中端不失谐，将花片拨回原处，若输入增大，还需在拨动对边花边进行补偿，也可改变垫整电容的容量。简单收音机为了提高灵敏度指标增加了高放级，但高放级级数的增加是有限度的，如果为了提高灵敏度而加多高放级，则不但统调困难，更易发生寄生振荡。另一个原因在于：晶体管电路对高中低频带的表现是不同的，这就造成了整个收音频带内的指标不和谐。 如果能把收音机固定在一个频带上工作，它的收音质量当然很好，不过事实上许多广播电台并不都挤在一个不大的频带上广播，而是分布在个很宽的频带中进行广播。因而，只能在改进收音机的电路上想办法，把这些分散在各波段的电台，在收音机里变成一个预定的频率，这样，就能很好地加以放大了。 超外差电路就是这样的装置。它将所要收听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。如果我们在收音机内制造个振荡电波(通常称为本机振荡)，使它和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。采用了这种电路的收音机叫外差式收音机，混频和振荡的工作，合称变频。 外差作用产生出来的差频，习惯上我们采用易于控制的一种频率，它比高频较低，但比音频高，这就是常说的中间频率，简称中频。任何电台的频率，由于都变成了中频，放大起来就能得到相同的放大量。 上图示出了超外差式收音机的方框图。可以看出，调谐回路的输出，进入混频级的是高频调制信号，即载波与其携带的音频信号。经过混频，输出载波的波形变得很稀疏其频率降低了，但音频信号的形状没有变。通常将这个过程(混濒和本振的作用)叫做变频。 变频很象货物转运。贷物从遥远的地方由火车运到终点车站，然后由汽车转运到目的地。贷物内容没有变，但运输工具由火车改为汽车。 还可以再作简单归纳：变频仅仅是载波频率变低了，并且无论输入信号频率如何变化最终都变为465KHz(备注：这个频率各国不同，或455KHz)，而音频信号(包络线的形状)没变。这包络线正是我们运输的货物。 混频器输出的携音频包络的中频信号由中频放大电路进行一级、两级甚至三级中频放大，从而使得到达二极管检波器的中频信号振幅足够大。二极管将中频信号振幅的包络检波出来，这个包络就是我们需要的音频信号。音频信号最后交给低放级放大到我们需要的电平强度，然后推动扬声器发出足够的音量。若要求超外差式收音机得到更高的灵敏度，在调谐回路与混频之间还可以加入高频放大级然后再去混频。 超外差式收音机能够大大提高收音机的增益、灵敏度和选择性。因为不管电台信号频率如何都变成为中频信号，然后都能进入中频放大级，所以对不同频率电台都能够进行均匀地放大。中放的级数可以根据要求增加或减少，更容易在稳定条件下获得高增益和窄带频响特性。此外，由于中频是恒定的，所以不必每级都加入可变电容器选择电台，避免使用多联同轴可变电容器，而只需在调谐回路和本振回路用一只双连可变电容器就可完成选台。现在，绝大多数商品化收音机都是超外差式的。民用超外差式收音机的中频一般选择在465kHz或455KHz。混频器的输出回路和中领变压器专门对465kHz或465KHz谐振。为什么固定在一个频率能够选择电台呢?原来，仍是调谐回路调选到电台，但本地振荡电路的工作频率随着调谐回路的频率变化，即本振频率总比电台的频率高一个中频，并且中频信号的振幅包络与高频信号的振幅包络完全相同，这就使得音额信号能够通过检波器再现。假设一个收音机工作在800KHz到1800KHz，中频工作在470KHz，那么本地振荡频率应当在800+4701270kHz到1800+4702270kHz之间变化。当然如果本地振荡频率从1800-4701330KHz到18000-4701330KHz间变化，即比电台总低470kHz的频率，那么仍旧能够得出差频470KHz的结果。但实际生产的收音机中的本振频率是选高于电台信号频率的。因此电台信号频率或称调幅信号频率(Fs)与本地振荡频率(Fo)和中频频率(IF)之间的关系为Fo-Fs=IF。从上面分析可知高于本振个中频或者低于本振一个中频的电台信号都能够进入中频放大器，从而在收音机中产生干扰，这种干扰叫做镜像干扰，两信号的频率叫做镜像频率。解决镜像干扰的基本方法就是提高输入调谐回路的选择性，使本振频率严格高于电台信号的频率，在上例中当本振频率为1270KHz时，调谐回路尖锐地选择在800KHz，那么镜像频率1740KHz就难以进入调谐回路引起干扰。在超外差式收音机中，有时还有一些附加装置，如自动增益控制、调谐指示、负反馈、温度补偿等电路。加了这些电路，使得收音机在质量上和使用上都更趋完善，而且其中有些电路已成为不可缺少的部分。超外差式收音机的中频放大电路采用了固定调谐的电路，这特点使它比其他收音机优越得多，综合起来有如下优点： (1)用作放大的中频，可以选择那些易于控制的、有利于工作的领率(我国采用的中频频率为465千赫)，以便适合于管子和电路的性质，能够得到较为稳定和最大限度的放大量。 (2)各个波段的输入信号都变成了固定的中频，电路将不因外来频率的差异而影响工作，这样各个频带就能够得到均匀的放大，这对于频率相差很大的高频信号(短波)来说，是特别有利的。(3)如果外来信号和本机振荡相差不是预定的中频，就不可能进入放大电路。因此在接收一个需要的信号时，混进来的干扰电波首先就在变频电路被剔除掉，加之中频放大电路是一个调谐好了的带有滤波性质的电路，所以收音机的选择性指标很高。 超外差式收音机和简易型收音机相比，虽然线路比较复杂，晶体管和元件用的较多，因而成本较贵，但无论在灵敏度、选择性、音量和音质等方面，都远优于简易型收音机。它与简易型收音机不同的地方是增加了两个部分：变频级和中频放大级。除此以外，检波级及音频放大级和简易型半导体收音机里所用的电路没有什么两样。AM/FM收音机的调整和调试装配和调试作为整个实践环节的两个阶段都是非常重要的. 装配是电子器件的初步组装,构成硬件基础;调试包括调整和测试,调整是对组成整机的可调元器件,部件进行调整,测试是对整机各项电气性能进行测试,将各硬件特性相互协调,使整机性能达到最佳状态.整机调试过程可参照图4-1所示进行.图4-1 AM/FM收音机的调试步骤AM的中频是455KHz,AM中波波段的频率范围是535KHz1605KHz.FM的中频为10.7MHz,FM调频波段的频率范围是87MHz108.6MKHz.第一节 外观检查及开口检查一,外观检查1.检查各元器件安装是否有误,尤其是集成块不得装反,电解电容+,-极性是否安装正确.检查天线,蜂鸣片线,电源线,喇叭线是否连好.2.各焊点有无虚焊,漏焊,碰焊.二,开口检查与试听开口检查是调试前的初步调整,判断电路是否基本正常.如果检查满足要求,就可进行试听电台的播音.1.收音线路板电源+-极间正反电阻的测量及加电检查与试听.a.测量电阻不安装电池,打开音量开关,用MF47万用表选择1K档位测量电池正负极间的正反电阻,R+-=6k,R-+=10k,接近值也属正常,若不正常应检查是否有元器件错焊,搭焊,虚焊,漏焊,各导线,跳线连接等.b.通电检查电池正负极间的正反电阻R+-,R-+为正常值,方可安装电池通电检查.拨开L1匝间距离,间隙为2mm,打开音量开关,按S1和S2应能搜索到FM电台,在电台正常播放时间里若不能收到电台,应取出电池继续仔细检查有无错误,必要时用MF-47型万用表分别以黑表笔和红表笔接地测量IC1各脚电阻和对地电位是否与参考值一致,并记录下各值作教师辅导分析使用.2.显示线路板正反电阻的测量及加电检查a.测量电阻测量正向电阻R31 =5k. 反向电阻R 13=200k或接近值也属正常.若不正常应检查是否有元器件错焊,搭焊,虚焊,漏焊,各导线,跳线连接等b.加电检查五芯排线1与3间的正反向电阻为正常值,方可安装电池通电检查.取下电池正负极与电路板F1焊接点E,F,将电池正极与五芯排线3相连,电池负极与五芯排线1相连,此时液晶显示屏应有时钟显示,若时钟段码不显示应取出电池继续仔细检查是否有错误,若时钟段码显示不全应检查斑马纸与液晶显示屏,集成块SM3610输出端焊盘的连接处是否连接好,若时钟显示正常,应取下电池正负极与五芯排线1,3连接,安装固定好显示电路板F2.3.总电流的测量静态电流典型值为5-10mA.所谓静态电流是指收音机未收到任何电台的状态.当收到电台不同,音量控制在不同大小,其工作总电流均会大于其静态工作电流.通常收到电台后,其动态电流小于100mA.如果测量电流小,元器件有脱焊和虚焊;如果测量值远远超过典型值,说明短路严重,应立即断电.否则可能造成器件损坏,特别是集成电路的损坏.4.集成电路各脚静态电阻的测量.集成电路各脚直流工作电压的测量检查有无短路,器件装接错误,可以分别以黑表笔和红表笔接地测量集成电路各脚在线的静态电阻,检查出相应故障.将被调收音机接上3V直流稳压电源或电池,测量集成电路各脚直流工作电压.各引脚参考值参见下表:TDA2822各脚在线静态电阻和直流电压(电阻用1k档,直流电压用10V档)管脚号12345678黑棒接地8.5k5.8k8.5k010k09k10k红棒接地44k11k44k0200k010k200k直流电压1.3V3V1.3V00.6V000.6V引脚功能AFOUT1VCCAFOUT2GNDGNDAFIN*测量各脚电阻必须断开电源,即取出电池.*接地是接电源负极.CD9088CB各脚在线静态电阻和直流电压(电阻用1k档,直流电压用10V档)管脚号12345678黑棒接地10k16k9.5k5.8k5.8k9k12k11.5k红棒接地5.5k16k22k11k11k15k18k48k直流电压2.5V0.8V2.7V3V/2.4V1.7V引脚功能MUTEVOAFLOOPUDOSCIFFBCLP1VDIF管脚号910111213141516黑棒接地10k20k12k12k11k020k10k红棒接地20k30k10k12k30k028k70k直流电压/2.5V/0.9V2.5V0V2V/引脚功能VIIFCLP2VIRFVIRFXLIMGNDCAPTUNE5.音频检查音频检查主要是检查收音机低频部分(低频前置放大和低频功率放大)性能好坏.通电后,如出现无声故障,首先检查音量电位器是否已开到较大位置,然后在集成块CD9088CB的2脚和TDA2822的7脚加感应信号,方法是:用手拿住金属导电物,如螺丝刀或镊子,小心将其尖端与CD9088CB的2脚和TDA2822的7脚的焊点相接触.如果音频放大部分电路工作正常,则可听到扬声器有交流声响.其频率正好是人体感应的交流信号.6.整机组装与调试:收音与显示两部分正常后即可整机组装,收音电路板F1 的五芯排线12345与显示电路板F2 的12345一一相连,连好天线,蜂鸣片线,电源线,喇叭线.可安装电池通电检查,打开音量开关,按S1和S2收音机搜索FM电台,按S1是搜索,按S2是复位,调整 L1匝间距离,使收音机搜索显示FM的频率范围88-108.6MHZ .第二节 AM中频调试AM的中频是455kHz.中频调试是超外差收音机的关键步骤,它直接关系到收音机灵敏度好坏.调幅(AM)中频调试步骤:1,将收音机波段开关置于AM处,使收音机处于调幅工作状态下;直流稳压电源选择3V,将电源正负极分别接收音机正负极上;将收音机调台指示调在中波段低端525kHZ750kHZ无台处,音量电位器开足,如果此时有广播台的干扰,应把频率调偏些,避开干扰;用HG1230A中频扫频仪RF输出端接天线输入端,扫频仪输入端接收音机检波输出端,将扫频仪置于AM工作状态,调节扫频仪增益调节旋钮,使屏幕出现麦堆曲线(如图1);用无感起子调节中频中周,使455kHZ标志频率点位于麦堆曲线最高点;调小扫频仪RF输出信号的幅度,重复步骤4.直到输出峰点不再改变为止,此时调整AM中频完毕.图1 麦堆曲线第三节 FM中频的调试FM的中频为10.7MHz,调节原理与AM相似,只是调节的具体方法有差别.调频(FM)中频调试步骤:1,将波段开关置于FM处;2,将3V稳压电源正负极分别接到收音机电源正负极上;3,将 HG1230A中频扫频仪置于FM工作状态,RF输出端接FM中频输入端,扫频仪输入端接收音机检波输出端,调节扫频仪增益调节旋钮,使屏幕出现清晰曲线;4,用无感起子调节鉴频中周,使屏幕上出现S鉴频曲线(如图2),且10.7MHz频标点位于水平基线上,同时中心点附近线性度最佳(中心三点趋近一条直线).图2 S鉴频曲线第四节 调幅(AM)中波波段的覆盖及统调AM中波波段的频率范围是535kHz1605kHz.覆盖和统调是收音的粗调和细调.覆盖是调整调谐钮(可变电容器)两个极端, 从容量最大端到最小端, 若能接收到电台载波频率从535kHz1605kHz, 则完成粗调.统调是调整本振频率跟随信号频率变化,始终差值为455kHz,表现为频率刻度准确且增益最大.在收音机电路中无论是接收回路还是本振回路都是LC谐振回路. 其谐振频率在超外差收音机中, 决定收音机接收频率的是本振频率与中频频率的差值,即校准频率刻度实质上是校准本振频率和中频频率之差.改变本振频率可通过改变振荡线圈的电感量(可以明显地改变低端的振荡频率)和改变振荡微调电容的容量(可以明显地改变高端的本振频率), 从而达到校准频率刻度的目的.一, AM覆盖调试a,将波段开关置于AM处;b,设置五点标志频率为525kHz,700kHz,1000kHz,1300kHz,1610kHz;c,用HG1230A中频扫频仪RF输出端接天线输入端,扫频仪输入端接收音机检波输出端,调节扫频仪增益调节旋钮,使屏幕出现麦堆曲线(如图1);d,将频率调到最低端,调节本振回路振荡线圈电感量,使525kHz标志频率点位于麦堆曲线的最高点;e,将频率调到最高端,调节本振回路微调电容,使1610kHz标志频率点位于麦堆曲线的最高点;f,重复步骤d和e,使效果最佳.二,AM统调(调补偿)a,低端:转动调谐钮(可变电容器)对准刻度700kHz,微调本振回路振荡线圈电感量,且改变AM天线线圈L3在磁棒上的位置,使700kHZ标志频率点位于麦堆曲线的最高点;b,高端:转动调谐钮(可变电容器)对准刻度1300kHz,微调调整本振回路半可变电容,且调节输入回路上半可变电容,使1300kHz标志频率点位于麦堆曲线的最高点;c,中端:转动调谐钮(可变电容器)对准刻度1000kHz,核对该标志频率点是否位于麦堆曲线的最高点,若不在,可重复步骤a和b,直到该标志频率点位于麦堆曲线的最高点为止.一般收音机低端,中端和高端有三点校准了频率刻度后,其它频率位置的刻度也基本准确,这就是常说的三点统调.第五节 调频(FM)波段的覆盖及统调调频统调的方法和调幅统调是相同的,只是具体调试点不同.一, 覆盖调试a,波段开关置于FM处;b,设置HG1250A型扫频仪标志频率分别为72MHz,80MHz,94MHz,100MHz,108MHz,其RF输出端接FM RF输入端,其垂直输入端接检波输出端;c,将频率调到最高端,观察108MHz标志频率点是否位于S形曲线中心,调节本振半可变电容,使108MHz标志频率点位于S形曲线中心;d,转动调谐钮(可变电容器)对准72MHz,观察72MHz标志频率点是否位于S形曲线中心,调节改变电感线圈之间间距,使72MHz标志频率点位于S形曲线中心.二,FM统调a,低端:转动调谐钮(可变电容器)对准80MHz,观察80MHz标志频率点是否位于S形曲线中心,微调L,使80MHz标志频率点位于S形曲线中心,然后调