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1、毕业论文超外差收音机设计目 录第一章 绪论1第二章 超外差收音机工作原理22.1 引言22.2 电路的工作原理2第三章 安装及调试73.1 安装过程73.2 调试及统调过程8第四章 小结10参考文献11第一章 绪论收音机的历史并不长，从1904年英国物理学家发明世界上第一只电子二极管至今不足百年，半导体的问世仅有50多年。我国直到20世纪60年代，才研制出1只晶体管的“单管收音机”和三四只晶体管的“来复式收音机”。这些“老古董”随着新产品的不断推出，早已被人们废弃了，保存到现在的已相当不容易了。作为科技发展的见证，它们具有很高的史料文物价值。随着电视机、VCD、DVD、电脑等先进媒体逐渐流行普
2、及，收音机的用处和地位越来越小了。作为半个世纪电子工业发展的缩影和历史的见证，收音机曾经在经济、文化、体育、军事、气象、教育等诸多方面扮演着非常重要的角色，一度是人们家庭中的豪华摆设品。随着科技和社会的进步，三十年前青年结婚时兴的“三大件”中的“老大”，如今成了“文物”，成了收藏者追宠的对象，很值得留心收藏。收音机从体积大小上可以基本分为袖珍型、便携式、台式收音机；从波段上可以基本分为调频与中波二波段收音机、短波与调频二波段收音机、短波与中波二波段收音机、3-4多波段收音机（调频/中波/1-2短波）、5-14多波段收音机（调频/中波/3-12个短波）。目前市场上单波段、二波段收音机较少，融调频
3、、中波与短波为一体的多波段收音机为多；从功能上可以基本分为传统机械调谐指针式收音机、非存储模拟调谐数显收音机、能存储电台频率的PLL合成电子数字调谐机；从生产基地上可以基分为进口机与国产机；从发烧程度上可以分为普及机与发烧机。 直接放大式（直放式）收音机电路简单，一般只用14只晶体管和一些基本元件，易于安装调试，成本低，但灵敏度比较低，只能接受本地区强信号的电台，接收远地电台的能力较弱，它的选择性差，接收相邻频率的电台信号时存在串台现象。为了克服以上不足，从而引入“超外差”这一概念。“外差”是输入信号和本机振荡信号产生差频的过程。“超外差”是输入信号和本机振荡信号产生一个固定中频信号的过程。因
4、为它是比高频信号低、又比低频信号高的超音频信号，所以这种接收方式叫超外差式。本次课程设计制作的S66D型收音机，采用典型六管超外差式电路，具有安装调试方便、工作稳定、灵敏度高、选择性好等特点，功放级采用无输出变压器的功率放大器(OTL电路)，有效率高、频率特性好、声音宏亮、耗电省等特点。它由输入回路高放混频级、一级中放、二级中放、前级低放兼检波级、低放级和功放级等部分组成，接收频率范围为535KHz1605KHz的中波段。第二章 超外差收音机工作原理2.1 引言因为晶体管元件的非线性特性，晶体管放大电路只能对某一个频段的信号有最佳的放大特性。可是广播电台的频率都不相同，中波广播频率是535KH
5、z-1605KHz，要想对整个频段都有较好的放大特性是不可能的，所以就想办法把外部接收到的不同频率的电台信号统一变成同一个频率的信号，放大器只对这一个频率的信号进行放大就可以了，这样便于放大器的参数设计。超外差式收音机的特点是，它不直接放大广播信号，而是通过一个叫变频级的电路将接收的任何一个频率的广播电台信号变成一个固定中频信号(我国规定中频频率是465 KHz)，由中频放大器进行放大，然后进行检波，得到音频信号，最后通过功率放大推动扬声器工作。其优点是灵敏度高，选择性好，音质好（通频带宽），工作稳定（不容易自激），同时也有缺点，比如镜像干扰（比接收频率高两个中频的干扰信号）、假响应（变频电路
6、的非线性）等。目前调频式或调幅式收音机，一般都采用超外差式。2.2 电路的工作原理 超外差收音机原理图如图2.1所示。图2.1 恒兴S66型袖珍收音机的原理电路图超外差收音机方框图如图2.2所示。输入回路本地振荡自动增益控制低频放大检波中频放大混频器功放（OTL）图2.2 超外差收音机方框图1）输入调谐电路输入调谐电路的电路图如图2.3所示。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号，电台信号频率是f=l2LabCA，当改变CA时，就能收到不同频率的电台信号，最低53
7、5KHz，最高1605KHz。 图2.3 输入调谐电路的电路图 图2.4 变频电路的电路图磁棒线圈同样作为机音机的天线，接收频率范围为535KHz1605KHz的中波段。一般接收中波是用磁棒天线，接收短波和超短波要用拉杆天线，这是因为当天线的长度（L）为无线电信号波长()的1/4时，天线的发射和接收转换效率最高，即L=/4。又因为=VT，V是电磁波的速度，300000公里/秒，T是电磁波的周期，即频率F的倒数，T=1/F，所以L=/4= VT /4=300000K/4F，把接收频率范围535KHz1605KHz带入可得，L的范围在47140米，做这样长的天线是不切实际的，所以用磁性材料加绕线圈
8、，来增强接收效果。因为天线的长度和接收或发射的信号的波长成正比，而短波和超短波因为波长比较短，可以直接用拉杆天线。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VT1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。因为接收到的信号强度较弱，所以VT1同时起到高频放大的作用。变频电路的电路图如图2.4所示。本地振荡电路VT1、T2、CB等元件组成本地振荡电路，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C1对高频信号相当于短路，T1的次级Lcd的电感量又很小，对高频信号提供了通路，所以本地振荡电路是
9、共基极电路，选择共基调发振荡电路的原因是该电路对外来信号与本机振荡电路之间的牵连干扰最小，工作稳定，与共射式相比可获得较高的频率。振荡频率由T2、CB控制，CB是双联电容器的另一连，调节它以改变本地振荡频率。通过设计可变电容的值，使它的振荡频率在535+465KHz到1605+465KHz。因为CA和CB是联动的，所以输入线圈的谐振频率会和本机振荡频率同时改变，使得本振频率总是比外来信号高465KHz。T2是振荡线圈，其初次级绕在同一磁芯上，它们把VT1的集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，正反馈回路由T2的次级构成，本地振荡的电压由T2的初级的抽头引出，通过C2耦合到V
10、T1的发射极上。混频电路混频电路由VT1、T2的初级线圈等组成，是共发射极电路。其工作过程是：输入调谐电路(磁性天线)接收到的电台信号，通过T1的次级线圈Lcd送到VT1的基极，本机振荡信号又通过C2送到VT1和发射极，两种频率的信号在VT1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的初级线圈和内部电容组成的并联谐振电路，通过调整磁芯，使得它的谐振频率是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，
11、而其它信号几乎被滤掉。CA，CB旁边的半可变电容叫补偿电容，是防止两边在最高和最低频率时频率差不准而设置的，通过微调这两个电容，使得在接收信号的频率在5351605KHz时都与本地振荡电路的频率正好相差465KHz。3）中频放大电路 中频放大电路的电路图如图2.5所示。图2.5 中频放大电路及检波、自动增益控制电路的电路图中频放大电路主要由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，T4的线圈和内部电容构成并联谐振电路，谐振频率是465KHz，起到再次选频的作用。第二中放电路中的VT3既起到再次放大的作用，将信号从发射级送出，由R4提供静态工作电压。与直放式
12、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。C3是为VT2,VT3的信号提供交流回路，同时隔开直流,以免影响VT2的工作电压。VT2,VT3的信号是高频与低频的混合信号,所以C3的值不能太小,否则会隔断低频信号的通路。4）检波和自动增益控制电路（AGC）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，VT3构成三极管检波电路，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Vb3Ib3Ic3外信号电压Vc3Ic2
13、Ib2通过R3，Vb2R4分压 AGC是用直流电压控制VT2的基极电压,不需要高频信号，所以C4滤掉AGC信号中的交流分量，保留直流分量。检波级的主要任务是把中频调幅信号还原成音频信号， C5起滤去残余的中频成分的作用，保留低频分量，输入到下一级。5）前置低频放大电路前置低频放大电路的电路图如图2.6所示。 图2.6 前置低频放大电路的电路图 图2.7 功率放大器电路的电路图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，改变RP的阻值，从而可以改变
14、VT4的基极对地的信号电压的大小，可达到控制音量的目的。C6是隔直流电容器，只让交流信号通过，防止VT3的直流电压影响VT4的工作点。6）功率放大器电路(OTL) 功率放大器电路的电路图如图2.7所示。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。T5是输入变压器，做倒相耦合，次级是两组线圈，把VT4送来的信号变成对称的两路信号。VT5、VT6组成功率放大器，分别在信号的正半周和负半周导通，一个负责放大正半周的信号，一个负责放大负半周的信号。为避免交越失真或非对称失
15、真，就要调整好两个管子的工作点，并且两个管特性要一致。R7、R8和R9、R10分别是VT5、VT6的偏量电阻。最终放大的信号通过C9输出，推动喇叭发出声音。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。第三章 安装及调试3.1 安装过程1)组装前的准备三极管VT5、VT6属于中功率三极管， VT1VT4属于高频小功率三极管，相互之间不要相混淆。三极管的型号规格在元件表面已经标明，组装前需辨认清楚。辨认三极管管脚时，将管脚向下，面对横平面，从左到右依次是集电极e、基极b和发射极c。电阻这里提供的电阻阻值都用颜色
16、码表示的，每一种颜色都有对应的数值。前两个色环表示数字，第三个色环表示“0”的个数，最后的色环表示误差%。色环对应数值如下表： 棕红橙黄绿蓝紫灰白黑金银12345678905%10%电容这里提供的电容有两种，一种是电解电容，一种是瓷片电容。电解电容有极性，瓷片电容没有极性。判断电解电容的极性时，可根据引脚的长短来判断，一般长的一端为正（+），短的一端为负（-），电容器的外皮上也有明显的“-”极标志。发光二极管LED也可以此为依据判断其正负。电解电容会将容值和单位标记在元件上，而瓷片电容则标记三位数。第一、二位数字代表电容值，第三位数字代表“0”的个数，单位为PF。如：223表示22000PF=
17、0.022F。线圈T1表示的磁棒线圈在焊接前也要分清a、b、c、d端，ab表示的是初级线圈的两端，cd表示的是次级线圈的两端，初级线圈数明显多于次级线圈数。在实物中，a、d是最外侧的两端。2)焊接焊接的质量如何，直接影响到收音机的质量。若有假焊，接触不良，则会成为故障源，检修中难以发现。为了保证焊接质量，必须遵循以下几点：金属表面必须清洁干净。当将焊锡加到一预热的导线和线路板表面时，加到该焊接点的热量必须足够熔化焊锡。烙铁头不能过热，选25w 左右的电烙铁为宜。过热会导致半导体元件损坏。焊接某点时，时间不要过长，否则将损坏铜箔；时间也不能过短，造成虚焊。操作速度要适当，焊得牢固，焊点圆润饱满。
18、为确保连接的永久性，不能使用酸性的焊药和焊膏，应用松香或松脂焊剂。焊接前，电烙铁的头部必须先上锡，新的或是用旧的铜制烙铁头必须用小刀、金刚砂布、钢丝刷或细纱纸刮削或打磨干净，凹陷的理当锉平；对于镀金的烙铁头，应该用湿的海绵试擦，含铁的烙铁头则可用钢丝刷清洁，不可锉平或打磨。如果烙铁头温度太高上锡也是困难的。不仅烙铁头需要上锡，而且大部分元件引脚也要清洁后上锡（天线线圈等有漆的线头需去漆后再上锡）。如若铜箔进脚孔处因处理不佳难以吃锡，可以用松香和酒精的混合液注滴上，如有必要对其孔周围也可先上点薄锡。3)组装顺序组装要按序进行，先装低放部分，即先将VT4以后的元件都焊接好，接通电池，若喇叭里有电流
19、声，再用金属碰VT4基极，发出噪声，说明低放部分就没问题了。检测、调试后好低放部分后再装变频级电路，变频电路起振正常后再依次组装其它各级，组装中若发现变压器、中周等元件不易插入时切勿硬插，应把电路板上所涉及的孔处理好后再装。最后要注意连接集电极回路A、B、C、D处断开的点。3.2 调试及统调过程1）调试前的检查检查三极管及其管脚是否装错，振荡变压器是否错装中频变压器，各中频变压器是否前后倒装，是否有漏装的元件。天线线圈初次级接入电路位置是否正确。电路中电解电容正负极性是否有误。印刷线路是否有断裂、搭线，各焊点是否确实焊牢，正面元件是否相互碰触。2）统调统调过程如下：调中频调中频就是调中周，让两
20、个中周T3、T4都谐振在465上。可以先找到一强台，从后向前依次调中周T4、T3至声音最大，再找一个弱台，反复调几次。 调覆盖调覆盖就是调天线线圈的谐振频率，让磁性天线的谐振频率正好落在535-1605KHz上。这个主要是调天线线圈在磁棒上的位置和圈数，因为圈数是固定的，所以只能调线圈的位置。 调跟踪 调跟踪就是调本振频率，始终比外信号频率高465KHz。首先调节第一个中周T2（本振线圈）的磁帽，因为后面两个中周T3、T4已经谐振到465KHz了，所以找一个中间位置的电台，调本振线圈，使声音最大，那么它的谐振频率就比电台信号高465KHz了。由于晶体管振荡电路的非线性，使振荡电路不能时刻与电台
21、信号相差465KHz，这时就需要先调到频率最低端，再调节CB旁的补偿电容。补偿电容的作用就是让低端频率高一点，高端频率低一点，保证从接收从535KHz到1605KHz信号时，振荡频率处处都能比外来信号高465KHz。 因为在组装收音机时工具有限，所以没有测试各晶体管的集电极电流，也因为收音机的元件均已做好调整，装好后只需微调，所以在统调过程中我只做了微调中周，和调整磁棒线圈在磁棒上的位置，使信号在某种状态下声音最大最清晰。因为中周的谐振频率在出厂时是已经调好的，所以在没有仪器的情况下不要随意动它的磁帽，一但失谐很难调准，但可以记住原来的位置，左右微调，找一个声音最大的位置。调节中周要使用无感螺
22、丝刀，一般铁的钢的不行，因为金属的物品一接近中周就会改变其中的电感量，等调好后，将螺丝刀离开电感量就又变了，所以我用竹筷子削了一个平口的螺丝刀，用以调节中周。 第四章 小结本学期课程设计组装收音机和上个学期工艺实习中组装收音机相比，收获更大。在上个学期的工艺实习中，更多地是学会了焊接技术，对于原理并没有认识很清楚，即使收到了台也没有仔细考虑其中的原委。在科技日益发展的今天，高科技的电子产品应不暇，收音机似乎已经成为社会发展进步中的淘汰物，我们更多地是靠网络、电视去获取信息，收音机只在特定的时候会用到，比如考试时用来接收英语听力。课余闲暇，我们已经不会再用收音机去调自己喜欢的台，收听新闻、音乐或
23、者故事，所以就在我们认为收音机已经不是生活中的必需品时，也就没有去留意它的工作原理。在工艺实习中，当收音机收到台的时候也只认为这是必然的，因为收音机就是要收到电台，却没有想过就是这样简单的“必然”，其中还包含着很多复杂的电路和原理。焊接第一部收音机时，如果没有声音，习惯性地就会拍打几下，当“拍出”声音时还会忍不住发笑，看得多了也知道这是电子产品中常有的接触不良，却没有更细致地想到是因为自己焊接工艺不合格造成的虚焊；当收不到台的时候会拿着收音机到处走走，或将收音机摆放在不同的位置，因为这看上去像是常识性的问题，在不懂原理时也没有深入去想当电台信号与磁感线所成角度不同也会造成信号强弱这一问题。而这
24、些最基本，也是最关键的原理在这次课程设计中都被暴露出来，让我认识到看似简单的收音机，也不是随随便便就能做好的。虽然收音机的制作过程是很基础的理论，但这些基础理论也有基础的知识作铺垫。在这之前学过的物理、电路、低频电子线路等课程的知识对于收音机的制作都是不可缺少。所以学习是一种循序渐进的过程，不可以一蹴而就。如果之前的课程没有学好，对于收音机原理的理解就会非常困难。在本学期学习通信电路原理时，觉得课程内容难度很大，不好理解。通过组装收音机，发展在通信电路原理中曾经学习的章节都在收音机的原理中运用结合起来，最后形成了我们手中的成品。同时我也对曾经学过的理论知识有了更深的理解。我也体会到理论知识不免会很枯燥，但只要与实际结合起来，就会变得趣味十足，也会更好被我们吸收理解。同时实践的过程也是检验我们是否真正理解理论知识的一种途径，只有当理论与实践相结合起来，学习才会变得有趣，并且有意义。参考文献（1）胡斌，张常友，葛彦华，图表细说收音机装配与整机电路分析，电子工业出版社，2009。（2）周惠潮，常用电子元件及典型应用，电子工业出版社，2005。（3） 沈成衡编著，收音机原理调试维修，电子工业出版社，2002。- 15 -