《電子系統設計與實踐》

第13章收音機設計實例

與裝焊

（1）無線電波波段的劃分無線電波的波長從不到1

mm到幾十km（頻率范圍由幾十kHz到幾十萬MHz），通常根據波長（頻率）把無線電波劃分成幾個波段（2）無線電波的傳播無線電波是橫波，即電場和磁場的方向都跟波的傳播方向垂直，在無線電波中，各處的電場強度和磁感應強度的方向也總是互相垂直的。13.1.1無線電波的波長、頻率與波段劃分13.1無線電廣播13.1.1無線電波的波長、頻率與波段劃分13.1無線電廣播（1）載波的調制與解調①載波。無線電通信是用空中傳播的電磁波來傳遞語言和音樂的②調制。用低頻信號控制高頻載波的過程叫做調制，低頻信號叫調制信號③解調。從已調波中，將低頻調制信號還原出來的過程叫做解調。解調又有檢波和鑒頻之分，分別用于調幅收音機和調頻收音機中。13.1.2無線電波的發射13.1無線電廣播（2）無線電廣播的基本原理無線電廣播主要由話筒、高頻振蕩器、調制器、放大器和發射天線組成，其方框圖與各部分波形圖如圖所示。13.1.2無線電波的發射13.1無線電廣播13.1.2無線電波的發射13.1無線電廣播語言或音樂的聲波，使話筒內的彈簧片產生機械振動，通過電磁感應的作用，將機械振動轉換為相應的音頻電流或電壓，經音頻放大器放大以后，去調制由高頻振蕩器產生的高頻載波，再經功率放大后，由天線發射出去。13.1.2無線電波的發射13.1無線電廣播超外差收音機最突出的特點是：它把接收到的電臺信號與本機振蕩信號同時送入變頻管進行混頻，并始終保持本機振蕩頻率比外來信號頻率高455

kHz，通過選頻電路取兩個信號的“差額”進行中頻放大。這種電路叫做超外差電路，采用超外差電路的收音機叫做超外差收音機。13.1.3超外差收音機13.1無線電廣播（1）超外差收音機的基本組成超外差收音機由輸入回路、變頻級、中頻放大級、檢波級、AGC電路、低頻放大級、功率放大級和揚聲器組成。13.1.3超外差收音機13.1無線電廣播（2）超外差收音機的工作過程輸入回路從天線接收到的許多廣播電臺發射出的高頻調幅波信號中，選擇出所需要接收的電臺的信號，將它送到混頻管。收音機中的本機振蕩電路產生高頻等幅振蕩信號（其頻率始終保持比外來信號高455

kHz）也被送到混頻管。利用晶體管的非線性作用，混頻后產生的這兩種信號的“基頻”、“和頻”、“差頻”等。13.1.3超外差收音機13.1無線電廣播（3）超外差式收音機的特點①在接收波段范圍內，對信號放大量均勻一致。②靈敏度高。③選擇性好超外差收音機克服了直接放大式收音機的缺點，但是也產生了一些新的問題，它的電路比較復雜，組裝和調試比較困難；由于提高了整機靈敏度，使各種雜波的干擾也隨之增大；此外，還增加了超外差收音機所特有的“鏡頻干擾”。13.1.3超外差收音機13.1無線電廣播圖為七管式調幅收音機電原理圖，下面以該收音機為實例介紹超外差收音機的工作原理與設計方法。13.2.1輸入回路13.2超外差收音機的設計13.2.1輸入回路13.2超外差收音機的設計1.輸入回路的作用和要求（1）輸入回路的作用（2）對輸入回路的要求要有良好的選擇性電壓傳輸系數要大頻率覆蓋要正確工作穩定性好13.2.1輸入回路13.2超外差收音機的設計2.串聯諧振回路（1）串聯諧振定義和條件在電阻、電感、電容串聯電路中，當電路端電壓和電流同相時叫做串聯諧振。串聯諧振回路通常由電感線圈和電容組成（2）串聯諧振的特點回路總阻抗最小，且為純電阻?；芈分须娏髯畲螅⑴c電源的電壓同相。電感與電容兩端的電壓相等，其大小為總電壓的Q倍，但兩者電壓相位相反。電阻兩端電壓等于總電壓13.2.1輸入回路13.2超外差收音機的設計（3）串聯諧振回路的頻率特性根據歐姆定律，回路的電流為IS=ES/Z，由這個關系式繪出的電流隨頻率而變化的曲線稱為電流諧振曲線，如圖12.2.3所示。當f=f0時，XL=XC，此時電流最大，曲線出現高峰；而在f＜f0、f＞f0兩側，Z大于R，曲線下降。不同的電路參數，可得到不同形狀的諧振曲線。13.2.1輸入回路13.2超外差收音機的設計3.輸入回路的工作原理超外差收音機的輸入電路是利用串聯諧振特性來選擇所需要的信號的。它是由初級調諧線圈L和可變電容器C串聯構成的。13.2.1輸入回路13.2超外差收音機的設計13.2.1輸入回路13.2超外差收音機的設計4.天線的種類及耦合方式天線有磁性天線和外接天線，外接天線又分拉桿天線、外架天線、拖尾天線等。（1）磁性天線（2）拉桿天線13.2.1輸入回路13.2超外差收音機的設計13.2.1輸入回路13.2超外差收音機的設計5.輸入回路的主要參數（1）電壓傳輸系數K如圖13.2.9所示，K=Vo/Ei。電壓傳輸系數要盡可能大，以提高收音機的靈敏度。而且要在所接收波段內變化小，即要求K在所接收波段內平穩度要好，以便使收音機的靈敏度均勻。（2）選擇性13.2.1輸入回路13.2超外差收音機的設計選擇性是指從天線接收到很多復雜信號中分出有用信號的能力。選擇性好，在超外差收音機中對抑制相頻干擾、中頻干擾及其他干擾和提高信噪比是有利的。13.2.1輸入回路13.2超外差收音機的設計（3）波段覆蓋波段覆蓋即收音機在某一波段內所能調諧到的頻率范圍，并要求所調諧到的每一頻率都能達到傳輸系數和選擇性等主要指標要求。波段覆蓋常以覆蓋系數M表示。其定義為波段中最高頻率與最低頻率之比，即M=fmax/fmin

13.2.1輸入回路13.2超外差收音機的設計6.輸入回路主要元件的選用（1）電感線圈①電感線圈的品質因數②電感線圈的集膚效應③影響線圈QL值的其他因素：線圈的QL值還與線圈骨架的材料有關，頻率較高時，線圈骨架會產生介質損耗，導致線圈的功率損耗增加，QL值降低。所以目前線圈骨架均采用聚苯乙稀、高頻陶瓷等材料制成，以減少損耗。13.2.1輸入回路13.2超外差收音機的設計1.變頻電路的作用和要求（1）變頻級的作用變頻電路是超外差式收音機的關鍵部分，變頻電路的質量對收音機的靈敏度和信噪比都有很大的影響，它把輸入回路送來的廣播電臺的高頻載波信號變成455

kHz的中頻載波信號。13.2.2變頻電路13.2超外差收音機的設計（2）對變頻級的基本要求在變頻過程中，原有的低頻信號成份（信號的包絡）不能有任何畸變，并且要有一定的變頻增益。噪聲系數要非常小。工作要穩定，本機振蕩頻率要始終保持比輸入回路選擇出的廣播電臺的高頻信號頻率高455kHz（一個中頻）。13.2.2變頻電路13.2超外差收音機的設計2.變頻原理（1）變頻電路的基本組成變頻電路由本機振蕩器，混頻和選頻回路（中頻變壓器）三部分組成。其方框圖與各部分波形圖如圖所示。用一只晶體管完成本機振蕩和混頻的電路叫做變頻器。變頻器也可以用兩只晶體管分別完成本機振蕩和混頻，兩者的工作原理是相同的。13.2.2變頻電路13.2超外差收音機的設計13.2.2變頻電路13.2超外差收音機的設計（2）變頻原理把本機振蕩產生的高頻等幅振蕩信號f1，與輸入回路選擇出來的廣播電臺的高頻已調波信號f2，同時加到非線性元件的輸入端。由于元件的非線性作用（晶體管的非線性作用），在輸入端除了輸出原來輸入的頻率f1、f2的信號外，還將按照一定的規律，輸出頻率為f1+f2、f1f2等多種信號。13.2.2變頻電路13.2超外差收音機的設計3.本機振蕩電路本機振蕩電路一般可分為：共基調發式振蕩電路、共發調集式振蕩電路、共發調基式振蕩電路。①共基調發式振蕩電路13.2.2變頻電路13.2超外差收音機的設計13.2.2變頻電路13.2超外差收音機的設計4.混頻根據本機振蕩注入的方式，將混頻器分為：發射極注入式、基極注入式和集電極注入式，13.2.2變頻電路13.2超外差收音機的設計5.收音機輸入和變頻級電路設計實例收音機的靈敏度和選擇性有一定的矛盾，這又主要與輸入級有關，為了同時滿足盡可能高的靈敏度和足夠的選擇性，必須合理地選取輸入電路中的L1和L2的匝數比。13.2.2變頻電路13.2超外差收音機的設計載波經過變頻以后，由原來的頻率變換成一個較低的頻率，我們稱它為“中頻”。這個中頻的電壓是比較弱的，所以必須先進行放大，再進行解調（檢波）。中頻放大級就是擔負著放大中頻電壓的任務。目前我國使用的中頻為455

kHz。中頻放大電路的耦合一般用中頻變壓器，有的也使用陶瓷濾波器和阻容耦合。13.2.3中頻放大器13.2超外差收音機的設計1.單調諧中頻放大電路（1）工作過程與原理是超外差收音機第二中頻放大電路。B1、B2為中頻變壓器，采用單調諧回路，是一般收音機常用電路。R1、R2和R3組成直流偏置電路。C2、C3為旁路電容，C5的作用是旁路交流，并與R4組成電源退耦電路。C1、C4為B1、B2的諧振電容，兩個并聯諧振回路都調諧在中頻455

kHz上，兩個諧振回路構成前級與本級三極管集電極負載。C6為中和電容，它的作用主要是防止中頻自激。13.2.3中頻放大器13.2超外差收音機的設計13.2.3中頻放大器13.2超外差收音機的設計（2）選擇性和通頻帶進入中頻放大電路的信號是調幅信號，在中頻頻率兩側各占一定頻帶的寬度。為了使放大后中頻信號不失真，理想的情況是中頻放大電路對輸入的中頻頻譜成分有同樣的放大作用，而對于中頻頻譜以外的干擾信號不予放大，這就要求諧振回路具有理想的選頻曲線。13.2.3中頻放大器13.2超外差收音機的設計（3）增益中頻放大電路的增益在很大程度上決定整機靈敏度。為了便于說明問題，對圖所示電路加以簡化，得其交流等效電路，如圖12.2.21所示。直流電源EC和電容C1、C3、C5對中頻信號的交流阻抗很小，可視為短路，于是R1、R2、R3可以忽略。三極管VT的Cbc很小，忽略不計，C6也忽略不計。13.2.3中頻放大器13.2超外差收音機的設計13.2.3中頻放大器13.2超外差收音機的設計2.多級中頻放大電路通常超外差式收音機一級中頻放大電路，約能得到30～40

dB的增益，而普及型收音機要求中頻放大電路至少要有60

dB的穩定增益，才能滿足整機靈敏度的要求。故收音機常常采用多級中頻放大電路。一般收音機中設有二級中頻放大電路，簡易超外差收音機也有采用一級中放的。13.2.3中頻放大器13.2超外差收音機的設計（1）增益的分配（2）工作狀態的選擇（3）調諧回路的選擇13.2.3中頻放大器13.2超外差收音機的設計3.中頻變壓器中頻變壓器通常稱中周，它是超外差式收音機的重要元件，在電路中起選頻和阻抗變換的作用。（1）中頻變壓器選頻作用原理13.2.3中頻放大器13.2超外差收音機的設計13.2.3中頻放大器13.2超外差收音機的設計（2）中頻變壓器的阻抗變換變頻電路與第一中放之間、第一中放與第二中放之間是靠中頻變壓器來耦合的，它利用變壓器阻抗變換的原理，實現前后級之間的阻抗匹配，從而使中頻放大電路獲得較大的功率增益。13.2.3中頻放大器13.2超外差收音機的設計1.檢波器及其性能指標（1）檢波器在調幅廣播中，幅度調制是使載波信號電壓的振幅隨音頻調制信號而變化。從振幅受到調制的載波信號中取出原來的音頻調制信號的過程叫做檢波，也叫解調。完成檢波作用的電路叫做檢波電路，通常稱為檢波器，是收音機不可缺少的一部分。13.2.4檢波與自動增益控制電路13.2超外差收音機的設計13.2.4檢波與自動增益控制電路13.2超外差收音機的設計（2）檢波器的性能指標電壓傳輸系數：又稱檢波效率，是指檢波器輸出音頻電壓和輸入中頻電壓振幅之比，用AV表示。低通濾波器的濾波系數。檢波器輸出電壓中除有所需要的音頻信號以外，還有許多其他頻率分量，最主要的是中頻分量。為避免產生寄生反饋，應盡量濾掉中頻分量。要把中頻分量完全濾掉是有困難的，所以通常用濾波系數F來衡量濾波質量。13.2.4檢波與自動增益控制電路13.2超外差收音機的設計2.二極管大信號檢波器（1）二極管大信號檢波的工作過程和原理（2）中頻調幅信號通過中頻變壓器B3的耦合至檢波器的輸入端VD是檢波二極管，C1、R1、C2、W和低放輸入電阻RL組成檢波負載。這里，W是音量控制電位器，它與R1串聯作為檢波器的負載電阻，C1和C2相當于負載電容，其作用是濾去中頻分量、取出音頻信號，并通過音量控制電位器W傳送給低頻放大電路。13.2.4檢波與自動增益控制電路13.2超外差收音機的設計13.2.4檢波與自動增益控制電路13.2超外差收音機的設計3.檢波器常用元件（1）檢波二極管檢波二極管是檢波器的主要元件（2）負載電阻和負載電容（3）耦合電容作為隔直流耦合電容器C0，要求它對低頻的容抗遠小于下一級的輸入阻抗。一般選用5～20F的電解電容器13.2.4檢波與自動增益控制電路13.2超外差收音機的設計4.自動增益控制電路自動增益控制電路簡稱AGC電路。它的作用是，當輸入信號電壓變化很大時，保持收音機輸出功率幾乎不變。收音機的各級增益都是為接收一定的微弱信號而設計的，但實際接收的各種信號電壓差異很大。13.2.4檢波與自動增益控制電路13.2超外差收音機的設計（1）自動增益控制的原理對自動增益控制的要求是：在輸入信號很弱時，自動增益控制不起作用，收音機的增益最大；而當輸入信號很強時，自動增益進行控制，使收音機的增益減小。（2）自動增益控制的控制方式實現自動增益控制有許多控制方法，如通過改變受控級三極管的工作點，達到增益控制；有的改變受控級的負載電阻，達到增益控制；有的改變受控級與其他級之間的耦合度，達到增益控制。13.2.4檢波與自動增益控制電路13.2超外差收音機的設計13.2.4檢波與自動增益控制電路13.2超外差收音機的設計（3）AGC電路的時間常數的選擇在AGC電路中，正確選擇低通濾波器的時間常數是很重要的。值過大，AGC電路的反應速度慢，跟不上外來信號的強弱變化，產生選擇電臺時易漏掉強信號電臺旁的弱信號電臺，甚至會使AGC失控；若值太小，濾波不干凈，會引起接收信號的反調制作用。所謂反調制作用，就是在已調制電壓的峰點，收音機的增益卻相應地降低；在已調制電壓的谷點，收音機的增益卻相應地增加。通常，收音機的時間常數取0.02～0.2s13.2.4檢波與自動增益控制電路13.2超外差收音機的設計超外差收音機低頻放大電路是指從檢波以后到揚聲器輸出這一部分電路，通常包括低頻小信號放大電路和低頻功率放大電路兩部分。在高檔收音機中，還包括音調控制電路。低頻放大電路的任務是把檢波器輸出的音頻信號放大，輸出足夠的音頻功率去推動揚聲器。故低頻在這里專指音頻之意。13.2.5低頻放大電路13.2超外差收音機的設計在收音機中，低頻放大電路的質量直接關系到放聲的音質，因此要求低頻放大電路失真要小，盡量達到高保真；要有足夠的輸出功率，以推動揚聲器放聲。（1）低頻小信號放大電路（2）音頻功率放大器13.2.5低頻放大電路13.2超外差收音機的設計13.3.1CXA1191M引腳功能13.3集成AM/FM收音機的原理、裝焊和調試13.3.2CXA1191M電原理圖13.3集成AM/FM收音機的原理、裝焊和調試調幅電路由輸入回路、本振回路、混頻回路、中頻放大回路、檢波回路、自動增益控制回路（AGC）和低頻放大回路構成13.3.3調幅（AM）電路的基本工作原理13.3集成AM/FM收音機的原理、裝焊和調試調幅（AM）波段的信號由調幅天線（內部插入扁平磁棒的L1線圈形成）與四聯可變電容器構成的AM輸入諧振回路選擇接收，改變電容器的容量可選擇接收中波535～1605

kHz電臺，所選擇的調幅波送至CXA1191M的(10)腳，與IC內部電路和IC(5)腳外接的由L4、C7及可變電容C產生的本振信號混頻，混頻后形成的各種頻率組合信號由IC(14)腳送出，經中周T1和陶瓷濾波器CF1組成的455

kHz中頻選頻回路的作用13.3.3調幅（AM）電路的基本工作原理13.3集成AM/FM收音機的原理、裝焊和調試調頻電路由輸入回路、高放回路、本振回路、混頻回路、中放回路、鑒頻回路、自動頻率控制（AFC）及低頻放大回路構成13.3.4調頻（FM）電路的基本工作原理13.3集成AM/FM收音機的原理、裝焊和調試由調頻天線（L3與印制板外圍印制線組成）接收到的調頻波段的信號經耦合電容C1送到88～108

MHz的帶通濾波器，然后送入IC(12)腳，經IC(9)腳外接的由L2、可變電容C、電容C5組成的高頻回路將高頻放大，再送至混頻電路，與IC(7)腳外接的由C6、L4及可變電容C組成