高频课设报告

1、兰州理工大学设计类实验报告*实践教学*兰州理工大学计算机与通信学院2012年秋季学期通信电子线路课程设计 设计题目：超外差式收音机 软件仿真与硬件调试专业班级：通信工程 成员名单 指导教师： 目录前言3一、设计指标4二、整体电路原理框图说明4三、详细单元电路设计93.1 输入调谐电路93.2 变频电路103.4 检波和自动增益控制电路11四、整体电路设计及仿真11五、设计总结12六、参考文献12附件：元件清单12前言此调频接收机的设计可以分成调谐回路、高频放大、混频、本机振荡、中频放大、鉴频、低频功放等几个部分。本次课程设计的调幅调频收音机电路主要由大规模集成电路CXA1691M组成。由于集成

2、电路内部不便制作电感、电容和大电阻以及可调元件，故外围元件多以电感、电容和电阻及可调元件为主，组成各种控制、谐振、供电、滤波、耦合等电路。收音机通过调谐回路选出所需的电台，送到变频器与本机振荡电路送出的本振信号进行混频，然后选出差频作为中频输出（我国规定的AM中频为465KHZ，FM中频为10.7MHZ），中频信号经过检波器检波后输出调制信号（低频信号），调制信号（低频信号）经低频放大、功率放大后获得足够的电流和电压，即功率，再推动喇叭发出响的声音。调频部分实现88MHz 108MHz调频广播接收，调谐方式为手动步进调谐。本机外围电路元件较少，灵敏度高，质量稳定，适合自己动手焊接装配，以达到学

3、习的目的。 一、设计指标 1、频率范围： 中波 ：5301605kHz     中频 ： 465kHz     2、 灵敏度： 小于lmVm     3、 选择性： 大于16dB     4、 输出功率： 56mW140mW  5、 电源： 1.5V(1.5V干电池一节)二、整体电路原理框图说明收音机的原理是把从天线接受到的高频信号，经检波还原成音频信号，送到扬声器变成音波把接收到的电台高频信号，用一个变频级电路将它转化为频率固定的中频信号，然后再对这个中频信号进行

4、多级放大，再检波，低放。由于不同频率的无线电波用途较广、接受的电波较多，所以音频信号就会互相干扰，导致音响效果不好，所以当要选择所需的电台并把不要的信号“滤掉”，以免产生干扰，所以在我们收听广播时，使用选台按钮。由于中频固定，且频率比高频已调信号低、中放的增益可以做的较大，工作较稳定，通频带特性也可做的理想、这样可以使检波器获得足够大的信号，从而使整机输出音质较好的音频信号,，所以中频调谐放大电路可以做到选择性好、增益高又不易自激。这样灵敏度和选择性都可大幅度改善，而且可使整个波段接受灵敏度均匀!(1)、ZX-921型超外差收音机电路原理。ZX-921型套件为低压全硅管袖珍式八管超外差式收音机

5、，外形尺寸为150×78×38mm。本机造型新颖、结构简便、用电经济、灵敏度高、选择性好、音质清晰、放音宏亮等特点。该机电路设计简洁合理，且采用通用元器件，选材、装配、调试、维修都很方便。外型尺寸：150×78×38mm。图6-2-1是ZX-921型超外差式收音机电路原理图，图6-2-2是ZX-921型收音机的印刷电路板图，表6-2-1为该型号收音机的元件清单。由上述电路图可见，ZX-921型收音机是由8个三极管和2个二极管组成的，其中BG1为变频三极管，BG2、BG3为中频放大三极管，BG4为检波三极管，BG5、BG6组成阻容耦合式前置低频放大器，BG

6、7、BG8组成变压器耦合推挽低频功率放大器。(2)、调谐、变频电路     如图6-2-1所示，L1从磁性天线(磁棒)上感应出的电台信号，经由L1和Cl-A组成的输入调谐回路选择后，只剩下需要的电台信号，该信号耦合给L2，并由L2送BG1的基极和发射极。由于调谐回路阻抗高，约为100k，三极管输入阻抗低，约为12k。要使它们的阻抗匹配，使信号输出最大，就必须适当选择L1与L2的圈数比，一般取L1为6080圈，L2取L1的十分之一左右。  以改变输入回路的高端谐振频率，使之始终低于本机振荡频率465kHz。所以微调电容C主要用于调整波段高端的接收灵敏度。相

7、反，微调电容C对波段低端接收灵敏度的影响极小，这是因为在波段低端双连可变电容器Cl-A几乎全部旋进，这时Cl-A的电容量很大，约为200多微法，微调电容器C的电容量的变化对它来说便可忽略不计。来自L2经输入调谐回路选择的信号电压一端接BG1的基极，另一端经C2旁路到地，再由地经本振回路B2次级下半绕组，然后由C3耦合送BG1的发射极。与此同时，来自本机振荡回路的本机振荡信号由本振线圈次级抽头B2输出，经电容C3耦合后注入BG1的发射极；本机振荡信号的另一端，即本振线圈次级另一端，经地由C2耦合到L2的一端，并经L2送BG1的基极。由于L2线圈只有几匝，电感量很少，它对本机振荡信号的感抗可忽略不

8、计。因此，可认为由C2耦合的本振信号是直送BG1基极，这样在BG1三极管的发射结同时加有两个信号，它们的频率分别为f振、f外。只要适当地调整BG1的上偏置电阻R，使BG的发射结工作在非线性区(这时对应BG1集电极电流Ic为O.20.4mA)，则f振、f外信号经BG1混频放大后将由集电极输出各种频率成分的信号。由B3中频变压器初级绕组与电容组成的465kHz并联谐振电路，选出465kHz中频信号，并将之经中频变压器耦合至次级绕组，输出送中频放大电路进行中频信号放大处理。在本机振荡回路中可变电容C1-B(或简称振荡连)两端并接一个微调电容器，它的主要作用是调整收音机波段高端的覆盖范围，其功能与输入

9、调谐回路中的电容一样。收音机波段低端的覆盖范围调整是调节B2本机振荡线圈的磁心，当将B2中的磁心越往下旋(用无感螺丝刀顺时针转动磁心)，线圈的电感量就越大，这时本机振荡频率就越低，对应接收的信号频率也越低。 (3)、中频放大电路         中频放大电路的主要任务是放大来自变频级的465kHz中频信号。收音机的灵敏度、选择性等技术指标主要取决于中频放大器，一般收音机的中频放大倍数要达到1000倍，因此，中放三极管的放大倍数取=70左右。值不能取得太高，否则将引起中频放大器自激啸叫。在图6-2-1中，B3、B4和B5分别是

10、第一中频变压器、第二中频变压器和第三中频变压器，它们都是单调谐中频变压器，初级绕组分别与各自电容器组成并联谐振电路，谐振频率为465kHz。在电路中它们主要起选频、中频信号耦合和阻抗匹配作用。来自变频三极管BGl集电极的中频信号，经B3选频后，由B3次级绕组输出，一端经电容C4、C5后送往BG2的发射极，另一端送往BG2的基极。该信号经BG2放大后由集电极输出，并再经B4选频进一步滤除非中频信号后由B4次级绕组耦合输出：同样，B4输出的中频信号一端送往BG3的基极，另一端经C6、R8后送往BG3的发射极，中频信号经BG3再一次放大后由集电极输出送往B5中频变压器。来自BG3集电极已经过两级中频

11、放大的中频信号，经B5再一次选频后，由B5次级绕组输出，送往检波电路进行解调处理。在上述的两级中频放大电路中，各极工作状态的确定要考虑到不同的需要。 (4)、检波器及自动增益控制电路 在图6-2-1中检波电路主要由检波三极管BG4、滤波电容C8和检波电阻R9、W组成。来自B5次级经中频放大器放大的中频信号送往三极管BG4的基极和发射极，发射结相当于二极管，检波后输出信号的变化规律和高频调幅波包络线基本一致。收音机的检波输出音频信号强度也能自动地在一定范围内保持不变。     （5）、低频前置放大与功率放大电路     如图6-2-1所

12、示，来自音量电位器W中心滑片的音频信号，经C10耦合到BG5的基极，通过由BG5、BG6组成的阻容耦合低频前置放大器放大后，由BG6集电极送往输入变压器B6的初级。为了保证前置放大器有较大的功率增益和较小的失真，取BG6的集电极静态工作电流为23mA。来自BG6集电极的音频信号经输入变压器阻抗变换后，耦合输出两组相位差互为180O的音频信号，然后分别送往BG7、BG8的基极和发射极，BG7、BG8组成变压器耦合推挽低频功率放大器。由于电路上下是完全对称的，来自输入变压器的音频信号，经BG7、BG8功率放大后送往喇叭。在图6-2-1中，R15是交流负反馈电阻，其作用是改善低频放大器的音质。1、

13、方框图：2、所谓超外差式，就是通过输入回路先将电台高频调制波接收下来，和本地振荡回路产生的本地信号一并送入混频器，再经中频回路进行频率选择，得到一固定的中频载波（如：调幅中频国际上统一为465KHz或455KHz）调制波。超外差的实质就是将调制波不同频率的载波，变成固定的且频率较低的中频载波。在广播、电视、通讯领域，超外差接收方式被广泛采用。如图2。图2 超外差原理  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1

14、055kHz；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。三、详细单元电路设计3.1 输入调谐电路输入调谐电路由双连可变电容器的CA和T 1的初级线圈Lab组成，是一并联谐振电路，T l是磁性天线线圈，从天线接收进来的高频信号，通过输入调谐电路的谐振选出需要的电台信

15、号，电台信号频率是1除以2根号CA.Lab，当改变CA时，就能收到不同频率的电台信号。3.2 变频电路本机振荡和混频合起来称为变频电路。变频电路是以VT l为中心，它的作用是把通过输入调谐电路收到的不同频率电台信号(高频信号)变换成固定的465KHz的中频信号。VT l、T2、CB等元件组成本机振荡电路，它的任务是产生一个比输入信号频率高465 KHz的等幅高频振荡信号。由于C l对高频信号相当短路，T l的次级Lcd的电感量又很小，对高频信号提供了通路，所以本机振荡电路是共基极电路，振荡频率由T2、cB控制，CB是双连电容器的另一连，调节它以改变本机振荡频率。T2是振荡线圈，其初次绕在同一磁

16、芯上，它们把VT 1的等电极输出的放大了的振荡信号以正反馈的形式耦合到振荡回路，本机振荡的电压由T2的初级的抽头引出，通过C2耦合到VT 1的发射极上。  混频电路由VT l、T3的初级线圈等组成，是共发射极电路。其工作过程是：(磁性天线接收的电台信号)通过输入调谐电路接收到的电台信号，通过Tl的次级线圈Lcd送到VT l的基极，本机振荡信号又通过C2送到VT l和发射极，两种频率的信号在T 1中进行混频，由于晶体三极管的非线性作用，混合的结果产生各种频率的信号，其中有一种是本机振荡频率和电台频率的差等于465KHz的信号，这就是中频信号。混频电路的负载是中频变压器，T3的

17、初级线圈和内部电容组成的并联谐振电路，它的谐振频率是465KHz，可以把465KHz的中频信号从多种频率的信号中选择出来，并通过T3的次级线圈耦合到下一级去，而其它信号几乎被滤掉。3.3中频放大电路它主要由VT2、VT3组成的两级中频放大器。第一中放电路中的VT2负载是中频变压器T4和内部电容组成，它们构成并联谐振电路，谐振频率是465KHz，与前面介绍的直放式收音机相比，超外差式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。3.4 检波和自动增益控制电路中频信号经一级中频放大器充分放大后由T4耦合到检波管VT3，VT3既起放大作用，又是检波管，V

18、T3构成的三极管检波电路，这种电路检波效率高，有较强的自动增益控制(AGC)作用。  AGC控制电压通过R3加到VT2的基极，其控制过程是：  外信号电压Vb3Ib3Ic3Vc3通过R3 Vb2Ib2Ic2外信号电压 检波级的主要任务是把中频调幅信号还原成音频信号，C4、C5起滤去残余的中频成分的作用。3.5 前置低放电路检波滤波后的音频信号由电位器RP送到前置低放管VT4，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RP可以改变VT4的基极对地的信号电压的大小，可

19、达到控制音量的目的。3.6 功率放大器(OTL电路)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。 VT5、VT6组成同类型晶体管的推挽电路，R7、R8和R9、R10分别是VT5、VT6的偏量电阻。变压器T5做倒相耦合，C9是隔直电容，也是耦合电容。为了减少低频失真，电容C9选得越大越好。无输出变压器的功率放大器的输出阻抗低，可以直接推动扬声器工作。四、整体电路设计及仿真本次设计中采用的收音机电路主要由大规模集成电路CXA1691M组成。由于集成电路内部不便制作电感

20、、电容和大电阻以及可调元件，故外围元件多以电感、电容和电阻及可调元件为主，组成各种控制、谐振、供电、滤波、耦合等电路。收音机整机电路图如图3-8所示。图3-8 收音机整机电路图 此设计利用芯片CXA1691BM作为核心，其内部包含中频放大器、调幅检波器、调幅混频器、调频鉴频器、AGC自动增益控制、AFC自动频率控制及音频功放等功能。故只需调整好芯片外部电路和相关参数既可实现要求的调频接收机除混频外全部功能。图3-9是芯片CXA1691BM的管脚图。图3-9 芯片CXA1691BM管脚图形仿真和运行结果 电路图图18 设计电路图 仿真结果1、利用示波器做出电压放大的仿真波形图图19电压放大电路仿

21、真波形图20 功率级放大电路波形图图21 幅频曲线图22 相频曲线幅频特性：随着频率的增加，电压幅值也随之增加。当频率达到100Hz时，幅值趋于稳定。相频特性：随着频率的增加，相位角随之减小。当频率达到1KHz时，相位角趋于稳定。2、功率仿真结果图23 设计电路功率仿真图图24 最小输出功率图25 最大输出功率五、设计总结通过为期两周的实训，虽然时间很短，可是我觉得我收获很大，学到了很多课本以外的知识，学到了如何把课本上的知识运用到社会实践当中，学会了当遇到困难，应当静下心来，认真检查和排除错误，更重要的是，在实践中我们学到了快乐。通过两个星期的学习，使我对电子工艺的理论有了初步的系统了解。我

22、了解到了焊普通元件与电路元件的技巧、印制电路板图的设计制作与工艺流程、收音机的工作原理与组成元件的作用等。这些知识不仅在课堂上有效，对以后的电子工艺课的学习有很大的指导意义，在日常生活中更是有着现实意义；也对自己的动手能力是个很大的锻炼。实践出真知，纵观古今，所有发明创造无一不是在实践中得到检验的。没有足够的动手能力，就奢谈在未来的科研尤其是实验研究中有所成就。在实习中，我锻炼了自己动手技巧，提高了自己解决问题的能力。比如做收音机组装与调试时，好几个焊盘的间距特别小，稍不留神，就焊在一起了，但是我还是完成了任务。我觉得自己在以下几个方面与有收获： 1、对电子工艺的理论有了初步的系统了解。我了解

23、到了焊普通元件与电路元件的技巧、收音机的工作原理与组成元件的作用等。这些知识不仅在课堂上有效，对以后的电子工艺课的学习有很大的指导意义，在日常生活中更是有着现实意义。 2、对自己的动手能力是个很大的锻炼。在实习中，我锻炼了自己动手技巧，提高了自己解决问题的能力。比如在焊接芯片时，怎样把那么多脚分开焊接对我们来说是个难题，可是经过训练后，我们做到了。虽然在实习中会遇到难题，但是从中我学到了很多，使自己的动手能力也有所提高，我想在以后的理论学习中我就能够明白自己的学习方向，增进专业知识的强化。 六、参考文献1 谢佳奎主编. 电子线路非线性部分（第四版）. 高等教育出版社.2000.2 百度文库.

24、附件：元件清单三极管   3DG201(黄或绿、兰)用EB极    1 支三极管   3DG201(绿)9014          1 支三极管   3DG201(蓝)或9014         2 支三极管   3DG201(灰)或9014     

25、0;   2 支三极管  9012或3CX201、8550        2 支二极管   1N4148              2 支 振荡线圈  TFl0-920(红色)          1 支中频变压器 TFl0-921(黄色)&

26、#160;         1 支中频变压器 TFl0-922(白色)          1 支 中频变压器 TFl0-923(绿色)        1 支 输入变压器 绿色(或兰色)           1 支输出变压器 红色(自耦型)  

27、;         1 支磁棒及线圈 B-5×13×100mm        1 套电动扬声器 YD66-0.252W-48       1 支电阻器  10、15、5l、220、470        各1支电阻器 6l0,820、3K、15K   

28、       各1支电阻器 150、lK、20K、62K          各2支 电位器 WHl5-K416-5K      1 支瓷片电容 O.Olu(或103)            1 支瓷片电容 0.022u(或223)  

29、60;        8 支电解电容 4.7u             2 支电解电容 10u                1 支电解电容 100u      

30、;       3 支双联电容 CBM-223PF         1 支耳机插座 3.5mm         1 个机壳前盖                   1 个机壳后盖  

31、;                  1 个塑料音窗                   1 个刻度板                    l 块调谐拔盘                   1 个调谐指示片(可不用)