超外差式收音机论文

1、超外差式收音机的设计与实现广播方式从调幅(AM)广播时代开始，经历了调频(FM)广播、调频立体声(FM STEREO)广播、数字音频广播(DAB)等阶段。目前，科学家正研究短波段的数字广播(DRM)。 民用广播所使用的频率，经历了长波(LW)、中波(MW)、短波(SW)、超短波调频(FM)、卫星调频广播等阶段；广播的传播距离和覆盖范围也从近距离到利用人造地球卫星进行全球转播等；收音机从矿石收音机、电子管收音机、晶体管收音机、集成电路收音机，到使用微电脑处理器的数字调谐收音机；收音机的基本电路形式、也从直接放大式，到超外差式、多次变频式电路。收音机的体积也从笨重变小到微型，而音质却越来越好。本次

2、课程设计的内容是设计超外差式收音机。一、课程设计目的要求1.学习使用电路设计软件2.了解印刷电路板的制作过程3.识别各种电子元器件4.复习超外差式收音机的工作原理5.设计超外差式收音机的电路原理图6.完成超外差式收音机的安装、焊接和调试二、设计工具及材料（1）设计所用的主要元件及其介绍电阻：在本次课程设计中可以根据色差法对11个电阻进行分类。具体方法如下：棕红橙黄绿蓝紫灰白黑金银12345678905%10%电阻值计算方法：在实物电阻中，第一二种颜色所对应的数字代表电阻值的前两位数字，最后一种颜色所对应的数字代表电阻值中从第三位开始数，“0”的个数。电解电容和瓷片电容：在安装电解电容时要求电容

3、的管脚长度要适中，要正确判断管脚的正，负极，否则不能完成实现收音功能。并且电解电容要紧贴电路板立式安装焊接，太高就会影响后盖的安装。瓷片电容和电解电容一样，要求其管脚的长度要合适。 在焊接瓷片电容时不必考虑它的正负极性。三极管：本次课程设计组装的收音机中有两种三极管。V5，V6为9013属于中功率三极管，V4为9014属于高频小功率三极管，在安装时，一定注意要将元件安在正确的位置，否则装出来的效果不好。同时，要求电容和三极管管脚的长度要适中，不要剪的太短，也不要留的太长，使它们不要超过中周的高度。中频变压器（中周）：中频变压器（简称中周）三只为一套，T2为振荡线圈的中周型号为LF10-1（红色

4、），T3为第一级中放用的中周型号为TF10-1（白色），T4为第二级中放的中周型号为TF10-1（黑色）。这三只中周在出厂前均已调在规定的频率上，装好后只需微调甚至不调，不要乱调。中周外壳除起屏蔽作用外，还起导线的作用，所以中周外壳必须接地。磁棒线圈：磁棒线圈的四根引线头可以直接用电烙铁配合松香焊锡丝来回摩擦几次即可自动镀上锡，四个线头的接在对应的印制板的焊盘上，即a,b,c,d点，焊接前要仔细辨别b、c引脚，切不可弄反。调谐盘：由于调谐用的双连拨盘安装时离电路板很近，所以在它的圆周内的高出部分的元件引脚在焊接前先用剪刀剪去，以免安装或调谐时有障碍，影响拨盘调谐的元件有T2和T4的引脚以及接地

5、焊片，双连的三个引出脚，电位器的开关脚和一个引脚。耳机插座：先将插座的靠尾部下面的一个焊片往下从根部弯曲90度插在电路板上，然后再用剪下来的一个引脚的一端插在靠尾部上端的孔内，另一端插在电路板对应的J孔内，焊接时的速度一定要快以免烫坏插座的塑料部分，影响电路的导通。变压器：T5为输入变压器，线圈骨架上有突点标记的为初级，印制版上也有圆点作为标记，安装时不要装反（还可以配合万用表测量进行分辨）。发光二极管和喇叭：发光二极管主要用来进行收音机开关的指示，当开关打开时发光二极管亮，反之则不亮。它的接法弯曲成型，然后直接插到电路板上焊接即可，安装时要注意二极管的正负极。把喇叭放好后，如果挪动，可用电烙

6、铁将其周围的三个塑料桩靠近喇叭的边缘烫下去把喇叭压紧，以免其松动不稳。除了上面列出的元器件外，还有电位器、电路板、导线、螺丝等等元器件。 三、超外差式收音机的工作原理本地振荡器混频器中频放大器检波器(解调)低频放大器高频小信号放大器变频器：将接收到的不同载波频率转变为固定的中频，465KHz。输入回路 图1 超外差式收音机方框图、超外差式收音机的主要组成部分及功能：1）输入回路输入回路最主要的作用就是选频，把不同频率的电磁波信号中特定频率的电台信号选择并接收下来，送入下一级电路。输入回路一般通过LC串联谐振对双联可变电容的调节，实现选频及频率同步跟踪。2）变频电路变频电路是超外差接收机中最重要

7、的组成部分，主要作用是将输入电路选出的各个电台信号的载波都变成固定中频465kHz，同时保持中频信号与原高频信号包络完全一致。变频电路由本机振荡器和混频器组成。因为465kHz中频信号的频率是固定的，所以本机振荡信号的频率始终比接收到的外来信号频率高出465kHz，这也是“超外差”得名的原因。3）中频放大电路：又叫中频放大器，其作用是将变频级送来的中频信号进行放大，一般采用变压器耦合的多级放大器。中频放大器是超外差式收音机的重要组成部分，直接影响着收音机的主要性能指标。4）检波和自动增益控制电路：检波的作用是从中频调幅信号中取出音频信号，常利用二极管来实现。音频信号通过音量控制电位器送往音频放

8、大器，而直流分量与信号强弱成正比，可将其反馈至中放级实现自动增益控制（简称AGC），从而使检波前的放大增益随输入信号的强弱变化而自动增减，以保持输出的相对稳定、超外差式电路的主要优点： a、 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。 b、 由于外来高频信号都变成了一种固定的中频，这样就容易解决不同电台信号放大不均匀的问题。 c、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，其他干扰信号就被抑制了，从而提高了选择性。 d、做得好的高中频二次变频有

9、很多优点，抗镜像干扰能力强只不过是其中之一，它的每一个优点不一定都是很明显的，但是综合起来却是档次上的差别！其主要原因是高中频二次变频技术的采用将使整个关键的高频电路和第一本振电路要按照专业接收机的电路去做,必须采用高级的元器件,否则就很难达到好的效果。四、电路设计过程、创建工程项目文件，按照超外差式收音机的系统总图绘制原理图。绘制结果如图2所示。 图 2、检查原理图无错误后生成PCB板（1）选择菜单【项目管理（C）】/compile document洗衣机.SchDoc.点击右下角的system/Message.出现如图3所示的对话框。 图3如无提示信息，证明没有错误和警告信息。（2）选择菜

10、单【项目管理（C）】/compile PCBProject PCB- Project2.PrjPCB。点击右下角的system/Message.出现和上图一样的对话框。证明没有错误和警告信息。（3）选择菜单【项目管理（C）】/compile PCBProject PCB- Project2.PrjPCB。点击右下角的system/Message.出现和上图一样的对话框。证明没有错误和警告信息。（4）选择菜单【设计（D）】/update Schematics in PCB- Project2.PrjPCB,出现如图4所示对话框。 图4选择，选择菜单【设计（D）】/Import changes F

11、rom PCB- Project2.PrjPCB, 依次执行、，在所有元件后面出现，证明无错误，将原理图导入PCB板即可。、制作PCB板。（1）将元件合理排版。（2）自动布线，完成后进行电气规则检查并改错，直到无错误。（3）覆铜。在Keep-Out Layer层放置过孔，方便固定电路板。在“实用工具”菜单中选择直线，切割PCB板。分别在Top Layer层和Bottom Layer层，选择进行覆铜。（4）切换到Top Overlay,放置字符串，如wangli 20102898。（5）选择【工具（T）】/【泪滴焊盘】泪滴焊盘，最终在Keep-Out Laye层显示结果如图5 图5 覆铜后的PC

12、B板、选择菜单【设计】/【生成PCB库】。、选择菜单【报告】/【Bill of Materials】，选择所需选项，生成元件清单。单击，保存到所选路径，到出的表格如表1所示。 表1 元件清单DescriptionDesignatorFootprintPartTypeQuantityLoudspeakerBLPIN2Speaker1CapacitorC1RAD-0.3Cap1CapacitorC2RAD-0.3Cap1Polarized Capacitor (Axial)C3POLAR0.8Cap Pol21CapacitorC4RAD-0.3Cap1CapacitorC5RAD-0.3Cap1

13、Polarized Capacitor (Axial)C6POLAR0.8Cap Pol21CapacitorC7RAD-0.3Cap1Polarized Capacitor (Axial)C8POLAR0.8Cap Pol21Polarized Capacitor (Axial)C9POLAR0.8Cap Pol21Variable or Adjustable CapacitorCACC3225-1210Cap Var1Variable or Adjustable CapacitorCa1CC3225-1210Cap Var1Variable or Adjustable CapacitorC

14、a2CC3225-1210Cap Var1Variable or Adjustable CapacitorCa3CC3225-1210Cap Var1CapacitorCa4RAD-0.3Cap1CapacitorCa5RAD-0.3Cap1Typical RED GaAs LEDDS1LED-1LED1Multicell BatteryGBBAT-2Battery1Jack Socket, 1/4" 6.5mm, Thru-Hole, Vertical, 2-Conductor Open CircuitJJACK/6-V2Phonejack21Single-Pole, Single

15、-Throw SwitchKSPST-2SW-SPST1ResistorR1AXIAL-0.4Res21ResistorR2AXIAL-0.4Res21ResistorR3AXIAL-0.4Res21ResistorR4AXIAL-0.4Res21ResistorR5AXIAL-0.4Res21ResistorR6AXIAL-0.4Res21ResistorR7AXIAL-0.4Res21ResistorR8AXIAL-0.4Res21ResistorR9AXIAL-0.4Res21ResistorR10AXIAL-0.4Res21ResistorR11AXIAL-0.4Res21Potent

16、iometerRpVR5RPot1TransformerT1TRANSTrans1Center-Tapped Transformer (Coupled Inductor Model)T2TRF_5Trans CT1Center-Tapped Transformer (Coupled Inductor Model)T3TRF_5Trans CT1Center-Tapped Transformer (Coupled Inductor Model)T4TRF_5Trans CT1Three-winding Transformer (Non-Ideal)T5TRF_6Trans31NPN Bipola

17、r Transistor白点BCY-W3NPN1NPN Bipolar Transistor红点BCY-W3NPN1NPN Bipolar Transistor黄点BCY-W3NPN1NPN Bipolar Transistor蓝点BCY-W3NPN1NPN Bipolar Transistor绿点BCY-W3NPN1NPN Bipolar Transistor紫点BCY-W3NPN1五、收音机的焊接及组装焊接时主要遵循的原则是先低矮、再中周、在天线；怕热的元器件尽量后焊接的原则。组装前的准备：三极管的检查1）分清高频管与小功率低频管。2）测量各三极管值，再以值决定决定某级配用三极管。3）尽量

18、地选小的三极管最好不要单纯地从颜色标记作为三极管值的依据，尽量用晶体管参数测试仪测量和。电阻检查电阻阻值有用数字表示的，有用颜色码表示的，但都要用万用表一一测量，阻值误差10%左右照常选用，不必强求原来的标称值。选用的功率应大于在电路中耗散功率2倍以上，以防止电阻过热、变值乃至烧毁。因受热而损伤的电阻不能再用，带开关的电位器也要按其在电路中的功能要求检测。电容检查用万用表“”档测量电容，主要从表针观察R（该档表的电阻）、C充电时间。由于常用的指针式万用表“”档最大为“10K”，故测量几百皮法小电容时，其时间常数RC太小，只能判断其是否断路。0.022F左右的小电容可观察到指针的变化，漏电电阻应

19、为几十几百兆欧。对于大容量的电解电容，选择适当的“”档测量，其泄漏电阻是与电容量成正比的，泄漏电阻几千百欧以上可用。测量前，充过电的电容要进行放电。测量时，指针式万用表的“”要接在电解电容的“+”极，不要把人体电阻加进去。电容器的耐压值应大于电源电压。本机振荡回路或谐振槽路的固定电容最好用云母或瓷介电容，其电容值不要偏离过大。电解电容误差在100%也照常使用。如有必要，可以用数字万用表（多数带有测电容功能）和电桥测量。线圈的检测（用万用表的“”测量）对于输入变压器的一组次级线圈，其直流电阻值应相等，原边线圈阻值也应与次级的阻值相比较，看是否符合所要求匝数的阻值（初、次级线径通常一致），喇叭音圈

20、直流电阻略小于音频阻抗，用表一搭一放听其“咯哒”声音判断其优劣。中周线圈只能用万用表判断其通断正确与否，一侧线圈自短路不能判断。焊接前电阻要看清阻值大小，并用万用表校核。电容、三极管要看清极性。一旦焊错要小心地用烙铁加热后取下重焊。拨下的动作要轻，如果安装孔堵塞，要边加热，边用针通开。电阻的读数方向要一致，色环不清楚时要用万用表测定阻值后再装。上螺丝、螺母时用力要合适，不可用力太大。总之，动手焊接前用万用表将各元件测量一下，做到心中有数，安装时先安装低矮和耐热元件（如电阻），然后再装大一点的元件（如中周、变压器），最后装怕热的元件（如三极管）。电阻的安装：将电阻的阻值选择好后根据两孔的距离弯曲

21、电阻脚可采用卧式紧贴电路板安装，也可以采用立式安装，高度要统一。瓷片电容和三极管的脚剪的长短要适中，它们不要超过中周的高度。电解电容紧贴线路板立式焊接，太高会影响后盖的安装。、棒线圈的四根引线头可直接用电烙铁配合松香焊锡丝来回摩擦几次即可自动上锡，四个线头对应的焊在线路板的铜泊面。由于调谐用的双联拨盘安装时离电路板很进，所以在它的圆周内的高出部分的元件脚在焊锡前先用斜口钳剪去，以免安装或调协时有障碍，影响拨盘调谐的元件有T2和T4的引脚及接地焊片、双联的三个引出脚、电位器的开关脚和一个引脚脚。耳机插座的安装：先将插座靠尾部下面一个焊片往下从根部弯曲90度插在电路板上，然后用剪下来的一个引脚一端

22、插在靠尾部上端的孔内，另一端插在电路板对应的J孔内，焊接时速度要快一点以免烫坏插座的塑料部分。发光二极管的安装要弯曲后，直接插在电路板上焊接。喇叭安放挪位后再用电烙铁将周围的三个塑料桩子靠近喇叭边缘烫下去把喇叭压紧以免喇叭松动。焊接完毕，仔细检查电路是否有虚焊、假焊和短路的地方。电阻是否有阻值接错的，电容、发光二极管是否有正负极反了的，三极管的e、b、c脚接对了没有，中周的型号是否有误等。逐步分析，发现错误及时纠正，以免通电后烧坏元件。六、收音机的调试收音机的调试主要包括：基本调试（外观检查和静态电路测试）、中周调整、中频频率调整、统调。（1）收音机的基本调试调试是为了收音机能正常更好的工作，

23、将调试好的部件组装成整机后，不可能都处在最佳配合状态，而满足整机的技术指标。所以，单元部件经组装后一定要进行整机调试。首先，按直观检查的方法对整机进行外观检查。外观检查有如下内容：焊接质量检查、电池夹弹簧检查、频率刻度指示检查、旋钮检查、耳机插座检查、机内异物检查等。结构调整主要是检查印制电路板各部件的固定是否牢靠，有无松动，各接插件间接触是否良好，机械转动部分是否灵活。其次，对电路电流进行测量。将电位器开关关掉，装上电池用万用表的50mV档来测量，表笔跨接在电位器开关的两端（黑色表笔接电池负极，红色表笔接开关的另一端）若电流指示小于10mV，则说明可以通电，将电位器开关打开（音量旋至最小即测

24、量静态电流）用万用表分别依次测量D，C，B，A四个电流缺口，若被测量电流的数字在规定的参考值的左右即可用电烙铁将四个缺口依次连通，再把音量开到最大，调双连拨盘即可收到电台。在安装电路板的时候注意把喇叭及电池引线埋在比较隐蔽的地方，并且不要影响调谐拨盘的旋转和避开螺丝桩子，电路板挪位后再上螺丝固定。当测量不在规定的电流值的范围则要仔细检查三极管的极性有没有装错，中周是不是装错位置以及虚焊等，若测量哪一级电流不正常则说明那一级电流有问题。（2）中周调整由于和中周变压器并联的电容器的容量总存在误差，机内的布线也存在着不同的分布电容，这些都会引起中周变压器的失谐，所以要进行调整。但由于中周在出厂时厂家

25、就已经调好，在这里就不需要我们再来调整中周了。如果出厂时没有调整好中周，则可以按以下方法进行中周调整：把高频信号发生器调到465kHz上，双连电容逆时针旋到头，然后调TF10（黑色）、TF10（白色）两个中周，反复调几次，达到收音机喇叭声音最响为止。（3）中频频率调整收音机中波段频率范围一般规定在5351605kHz。它是通过双连电容从容量最大到容量最小来实现这种连续调谐的，为了满足上述的要求所以必须调频率范围。在出厂前厂家也已经调整好，在这我们也不需要再调整了。（4）统调统调就是通过调试收音机的输入回路、本机振荡频率、中放回路的中频频率校正，从而达到在接收的频率范围内机子具有良好的频率跟踪特

26、性。所谓跟踪是指在接收的频率范围内，当接收任一频率的电台时，本机振荡频率与要接收的频率通过混频电路后都应该输出标准的中频频率信号，在超外差AM（调幅）波段中，中频频率为465KHZ。从理论上讲，中波收音机从5251605kHz的范围内，振荡频率和外部电台频率之差各点都应该是465kHz，但实际上是很难做到的，为了使整个波段内都能做到基本同步，经过大量实验证明，只要把600kHz，1000kHz，1500kHz这三点调准就可以了，所以要进行三点统调。中波的频率范围是：530KHZ-1600KHZ,那么本机振荡的频率范围就应该在955KHZ-2065KHZ，收音机是通过一个双联可变电容来同时改变输

27、入回路的谐振频率和本机振荡频率的，理想状态下，我们在选台时在整个波段的频率范围内，本机振荡频率与输入回路谐振频率之差都应该保持在465KHZ，但实际情况并没有这么理想，由于本机振荡电路与输入回路分属不同的谐振槽路且谐振频率也不同，虽然我们输入回路和本机振荡电路的谐振电容是同步联动的，但由于电路参数的差异，很难保证在正个接收频率范围内都能准确地差拍出465KHZ中频，为此在实际电路中都作了一些补偿措施。一般说来，输入回路的线圈和本机振荡线圈及所配的双联电容及都是配套元件。统调的具体方法如下所示：在波段的低端接收一个已知频率的本地强信号台，当接收到电台声音后，看此时调谐刻度指针所指的频率是否和所接

28、收的频率一致，如果不一致可调整本机振荡线圈B5的磁芯，并同时旋动调谐旋钮，直到刻度指针所指示的频率与接收频率一致，然后调整输入回路线圈L2在磁棒的位置是声音最大为止。如果刻度指针所指示的频率与接收频率已经一致，此时只要调整L2使声音最大即可。统调的第三步方法与第二步相似，在波段的高端接收一个已知频率的强信号电台，分别调整C2和C9使刻度指针所指的频率与接收的频率一致且声音最大即可。反复第二和第三步进行微调是接收效果达到最好成绩。高、低端调试好后，中端一般都不用调了，除非你在输入回路或本机振荡电路所使用的元件参数七、故障分析及解决措施故障1：原理图绘制完成后，变压器无法连接。原因：变压器的选择不

29、合理。解决措施：更换变压器，重新连接。故障2：在PCB板制作时，覆铜完成后有错误。原因：元器件摆放太近了。解决措施：将元器件重新摆放，将元器件间距离适当增大。故障3：在焊接完电路图时，发光二极管LED不亮。原因：LED焊反了。解决措施：将LED正负引脚换过来。故障4：电路焊接完成后无法收到电台信号。原因：断点A、B、C、D没有焊接。解决措施：用烙铁焊通A、B、C、D四个断点。故障5：A、B、C、D各静态工作点电流正常工作，连接后收音机没有声音。原因：D点虚焊，接触不良。解决措施：将D点焊接。故障6：收音机组装完成后，声音太小，灵敏度不高。原因：中周调节不合理。解决措施：调节中周，使各级放大都是中频，提高了收音机的灵敏度和稳定性。八、总结体会本次的课程设计，主要用到了电阻、发光二极管、三极管、线圈、中频变压器、瓷片电容、电解电容、双联电容、扬声器、电位器、导线等元器件。在课程设计过程中主要用到了以前所学的高频电子线路的基本知识。主要用到了超