CDIO通信终端创新设计二级项目报告六管收音机设计.doc
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1、信息与电气工程学院通信终端创新设计项目二级项目设计说明书(2013/2014学年第一学期)题 目 : 六管收音机设计 专业班级 : 通信工程11级02班 学生姓名 : 王定玉、戎永超 韩亚星、吴嘉鑫 学 号: 0216、0218 0219、0220 指导教师 :贾少锐、李晓东、王鹏、陈湘国设计周数 : 1周 设计成绩 : 2014年1月3日目 录1.六管收音机的特点12.输入调谐回路72.1电路分析72.2故障分析83.变频级电路93.1本机振荡电路93.2变频电路103.3故障分析104.中频放大级电路114.1电路分析114.2故障分析115.检波级电路115.1电路分析115.2故障分析
2、126.自动增益控制电路136.1电路分析136.2故障分析137.末前级低频放大电路137.1电路分析147.2故障分析148.乙类推挽功率放大级电路148.1电路分析148.2故障分析159晶体管收音机的调试.179.1调整工作点179.2调整中频频率189.3统调189.4调整频率范围2110.收音机安装注意事项2111.心得体会2212.参考文献2313.教师评语241.六管收音机的特点从图中可以看出,自天线接收下来的高频信号,被输人调谐回路选出后,如图lA,与收音机本身产生的一个振荡电流(其频率较外来高频信号高一固定中频,我国收音机的中频频率为465千周)一起送入变频级,变频级包括本
3、机振荡器和混频器两个部分。本机振荡器产生本机振荡信号。一般在中波段,这个本机振荡信号的频率比输入高频信号离。这两个信号在混频器中起作用后,会产生一些新的频率的1信号,其中除输入的高频信号(设其频率为f1)及本机振荡信号(设其频率为f2)外,还有频率为f1+f2(叫和频)和f2一f1(叫差频)等的信号。这些频率经过接在混频器输出端的调谐回路(即我们所说的中频变压器)选择后,只允许某一个频率的信号(即中频信号)通过。在我国一般都用f2一fl的差频信号。如图lB处波形所示。图1波形图及方框图本机振荡器的振荡回路与输入路的可变电容器是同轴联调的,不用调到何处,都使本机振荡f2比f1高一个中频。这样可以
4、做到,不管接收哪一个电台的信号,经变频器送到中频放大器的信号是一个固定的频率-465千周。这个固定的中频信号再经过几级中频放大到一定程度后,再送人检波器进检波。然而由图1可见,外来高频信号(调幅信号)经过变频以后,只是变换了载波的频率,加在它上面的音频信号并没有被改变(即包络线不变),仍然调制在新的中频信号上面,如图lB和C处波形所示。对于中频信号人耳是听不见的,所以要经过检波。才能检出音频信号,如图1D处波形所示,再送到低频放大级,并最后推动扬声器发出声音。低频部分是和直接放大式收音机相同的。 从以上所介绍的情况可以看出,超外差式只要改调输入回路和本机振荡回路就可以了。因为它的中频是固定不变
5、的,故所有中频调谐回路(中频变压器)不管收哪一频率的电台,都是固定在465千周不变。 要使一架收音机能收电台多,就要灵敏度高和选择性好。 灵敏度和噪声有密切的关系。通常普及型收音机灵敏度愈高时,噪声一般也较大。 选择性好的收音机,其表现是只有需要收听的电台发音而无其他电台发音甚至杂音也很少。选择性差的收音机相反:调台时夹音(即窜台)的机会很多,其他外来杂音也很多。 收音机的选择性,主要依靠收音机内的谐振电路来实现。超外差式收音机中的谐振电路包括输入调谐回路和中频调谐回路。当谐振电路谐振于某一频率时,谐振电路只允许与谐振频率相等或接近谐振频率的交流电通过,而对远离谐振频率的交流电进行衰减。离谐振
6、频率愈远的信号,衰减量愈大。收音机就是依靠调节谐振电路的频率来选择我们所需要收听的电台,并同时分隔(即衰减)其他电台的。为了给收音机分隔电台创造条件,通常规定一般电台之间最小频率间隔为10千周。这样,收音机只让需要收听电台信号顺利通过,其他电台信号则在谐振电路中受到很大的衰减。收音机中波段选择性的测试方法是这样规定的:首先把收音机调谐在1000千周处,测定其灵敏度。假定为l毫伏米。然后,在不改变调谐频率的条件下,分别外加990千周和1010千周的测试信号,并分别测定其灵敏度。假定该两处的灵敏度分别为10毫伏米。显然,偏离lO千周电信号的灵敏度比谐振时电信号的灵敏度降低了10倍,如果降低倍数用电
7、压增益(或电流增益)分贝(db)来表示,那么降低的分贝数是: 这台收音机的选择性,就规定为20分贝,即10千周衰减20db。如果这台收音机选择性20分贝,那么,它对10KC外加信号的衰减大于20db,也就是10KC衰减20db。显然,分贝数越大,选择性越好。 为了获得较好的选择性和灵敏度,在获得中频信号以后再加以放大,即中频放大,这样收音机质量大大提高,这就是“超外差式”电路。没有中频放大的,则叫“外差式”电路。 概括起来,超外差式收音机有如下几个优点: (1)由于变频后为固定的中频,频率比较低,所以容易得到比较大的放大量,因此收音机的灵敏度可以做得很高。 (2)由于外来高频信号都变成了一种固
8、定的中频,这样就容易解决不同频率的电台信号放大不均匀的问题。 (3)由于采用“差额”作用,外来信号必须和振相差为预定的差频才能进入电路。而且选频回路、中频放大谐振回路又是一个良好的滤波器,因此混进收音机的其它干扰信号就被抑制,从而提高了选择性。(4)由于三极管各极之间存在着一定极间电容,二极管的工作频率越高,极间电容的容抗越小,高频电流通过极间电容形成的正反馈量就越大,因而直放式收音机可能造成三极管的工作不稳定。而超外差收音机对于465千周的中频可以达到最佳中和,故工作较稳定。 但是,超外差收音机线路较复杂,使用元件较多,特别是由于变频的作用,给它带来了如下特有的干扰。 象频干扰假定有甲,乙两
9、个电台,当我们接收甲电台时,甲电台的中频(465千周)是由本机振荡频率与甲电台的差频(本机振荡频率一甲电台频率)产生的。如果乙电台频率恰好又比本机振荡频率高一个中频(465千周),那么乙电台就会对甲电台产生干扰,这种干扰称为象频干扰。例如: 甲台为640千周,乙台为1570千周,当收音机调在640千周的频率刻度上时,本机振荡频率应为640十465=1105千周,640千周经变频后是465千周,可以进入中放级进行放大;如果很强的1570千周的乙电台这时也进入变频级,那么它和1105千周的差频(1570一1150=465)465千周,同样可以进入中放级。故甲、乙两电台将同时出现在640千周的频率刻
10、度上。由此可见:象频干扰频率与所接收电台频率之差等于中频(465千周)的两倍。如果把本机振荡频率看成是一面镜子,那么所接收的频率电台和象频干扰频率电台将在镜子两边对称出现。 中频干扰外来465千周的中频信号进入变频级后(或者进入变频级的两个电台的频率正好相差一个中频时)所形成的啸叫称为中频干扰。中频谐波干扰465千周的中频信号经检波级检波后,也波(1395千周)。这两种电磁波正好在中波段频率范围之内,容易被磁性天线所接收。当接收电台频率接近于2倍中频(如940千周),或3倍中频(如1400千周)时收音机便可能产生啸叫,这种啸叫声就是中频的二倍(或三倍)谐波造成的,故称为“中频谐波干扰”。上述干
11、扰信号必须很强,否则易被输入调谐回路所抑制。对于上述各种干扰信号,各级中频选频回路无抑制能力,因此,为了抑制上述各种干扰信号,只能进一步提高输入回路的选择性。例如,为了抑制中频干扰,有的收音机在输入调谐回路中设置有中频陷波电路。 2.输入调谐回路1.1电路分析输入凋谐回路也称为天线输入回路见图2,图中,B1中波段输人凋谐回路高频变压器。L1是B1初级线圈,L2是B1的次级线圈,L1和L2都绕在中波磁棒上。C1a是双连可变电容器的调谐连,Ca是补偿电容,大多数补偿电容采用小型半可变微调电容器。其容量的可调范围约为225微微法,调整Ca的电容量,可以使输入回路和振荡回路的高端频率同步(见调整一章)
12、。从而提高频率高端的灵敏度。C1a和L1组成串联谐振回路,由于C1a的电容量可以调节,故又把这种可随时调节谐振频率的谐振回路称为调谐回路。C1a的容量从最大调到最小,可使谐振频率从最低的535千周到最高的1605千周内连续变化。在谐振电路里曾讲过:当外来信号的某一电台频率与调谐电路的谐振频率一致时,调谐电路发生谐振,这时L1两端某一电台频率的信号电压最高,并同时衰减了其他频率的电台,这样就达到了选择电台的目的。 凡由线圈L和电容C所组成的谐振电路统称槽路。L称为槽路电感,C称为槽路电容。因此,输入调谐回路又称为输入调谐槽路。每个槽路有它的固有频率(即槽路的谐振频率),它是由L和C的值决定的,即
13、:式中,L为电感量,C为电容量(它包括分布电容量和接线间的电容量)。可见,电感量(或电容量)越大,谐振频率越低。 Ll不但能与Cla组成调谐回路,Ll还与L2组成高频变压器,它具有“隔直”,“传交(即偶合)和“转换阻抗”的作用。Ll和信号电压就是通过L2偶合给下一级的,故L2又称为偶合线圈。我们知道只有下一级的输入阻抗与凋谐电路的阻抗匹配时,偶合给下一级的信号电压才能最大,灵敏度才能提高。故LI与L2以的圈数比由下式计算: Z谐=n2 Z入 = Z谐/ Z入 式中:z谐为调谐电路的阻抗,z入为下一级三极管的输人阻抗,n为LI的圈数与L2的圈数之比(即NI/N2)。 实验和计算证明:如果完全匹配
14、灵敏度虽然可以提高,但谐振回路Q值下降,选择性变坏。为了照顾灵敏度和选择性,通常,次级圈数为初级圈数的l10左右。次级圈数过少灵敏度变低,次级圈数过多选择性变差。L1和L2在磁棒的中间位置时,其电感量最大,但Q值略低;在磁棒的两端时,电感量最小但Q值最高。为了使电感量较大并同时提高Q值,L1通常采用间绕和分段绕制。在统调时,如果L1和L2被调在磁棒中间位置,说明电感量不够,应增加线圈的圈数,如果线圈被调到太靠边了,可减少一些线圈圈数。线圈的骨架(即线圈管,以及股数与灵敏度、选择性也有关。塑料管的骨架比纸管的好。如果不用线圈骨架而将线圈直接绕在磁捧上,这样电能的损耗较大,Q值下降,灵敏度也会变差
15、。股数多的比股数的少的Q值高。图2 原理图磁棒的导磁率很高,它能大量地集聚空间的磁力线,使L1感应出较高的外来信号电压。当磁棒与电台的发射方向垂直时,磁棒聚集磁力线最多,收音机的增益也大。磁棒的这种方向性,可以利用抗干扰信号和增加音量。大多数收音机的中波输入调谐回路都采用磁性天线,即有磁棒(或磁芯)的调谐回路。短波段有采用磁性天线的,有采用磁性天线并附加外接天线的,也有采用磁性天线并附加拉杆天线的。一般来说,不论短波和中波,磁棒愈长,接收灵敏度愈高,在体积许可的条件下,应尽量选用长磁棒。2.1故障分析磁棒断:连接后影响不大,但需重新统调;磁棒缺少一段低端不能同步,音轻,低端灵敏度下降。L1(或
16、C1a)断开:灵敏度低、音小串台,甚至无声。L1断股:音量小,可能串台。L1(或C1a或Ca)短路:无声,或声小但灵敏度极低;L2断:直流和信号回路均被破坏,停振,中波段无声。L2短路:中波段灵敏度极低,音小,甚至无声,但本机振荡回路声振;Cb失效或开路:高端不能同步,故高端灵敏度低。3.变频级电路3.1本机振荡电路变频级的任务是把调谐回路选出来的某种频率的高频信号转变为一个固定的465千周中频信号,然后把载有音频信号的465千周中频信号偶合到中放级。为了完成变频级的任务,变频级电路必须具备两部分电路:本机振荡电路和混频电路。本机振荡电路图2中,R1、R2和BG1组成电流负反馈偏置电路。L2是
17、B1的次线线圈,BG1是变频管。C1是基极高频旁路电容,其容量通常取0.010.047微微法,它构成高频电流的通路。C2是振荡电路的偶合电容,其容量在6800微微法左右。B2是振荡线圈,实际上也是高频变压器(L3为初级线圈,L4为次级线圈)。C1B为双连的振荡连,与L4组成振荡回路。调节C1b的电容量从最大到最小,可使振荡频率从1000千周(535千周+465千周),连续变化到2070千周(1605千周+465千周)。因为C1b和C1a是同轴双连,所以振荡回路和输入调谐回路可以统一调节谐振频率(即统一调谐)。调节振荡线圈的磁芯,可以改变低端的振荡频率,即C1b旋到容量最大时的振荡频率。与C1b
18、并联的Cb称为振荡微调电容(俗称“补偿电容”),调节它的电容量可以显著地改变高端的振荡频率,即C1b旋到容量最小位置时的振荡频率,Cb通常采用拉丝微调电容,其电容量的变化范围一般在520微微法。与C1b串联的Cd为垫整电容,中波约300微微法(短波段常用2200微微法)。这种电容大都采用云母固定电容。由于在超外差式收音机中,大都采用同轴等容双连来同时调节输入调谐回路的频率和振荡调谐回路的频率,也就是说,输入连的电容量和振荡连的电容量在任何转角位置都是相等的。所以在振扬回路中串入垫整电容Cd后,可使回路电容量的最大值显著减少,提高振荡回路的最低振荡频率,以利于同步(即保持振荡频率比输入谐振频率高
19、465千周)。图2中振荡电路起振(即振荡)的过程是这样的:前面曾讲过,变压器初级有一个变化的电流(如稳定直流在接通瞬间),那么在次级上就会感应出一个变化的电压。在收音机接上电源的那一瞬间,变频管的集电极电流从0增加到一定的数值(如从0增加到0.6mA),在这一瞬间,这个变化的电流便流过L3,通过L3和L4的互感作用,在C1b、Cd、Cb和L4振荡回路中便产生了变化的感应电流,使Cd、Cb、C1b、等电容器充电和放电,导致这个振荡回路产生电振荡,在回路的两端便形成振荡电压。通过C2和C1的偶合作用,加到三极管BGl的发射结,于是便形成了输入振荡电流Ib。 Ib经过三极管的放大,便在集电极上产生一
20、个放大了的振荡电流Ic。Ic通过L3时,由于L3和L4的互感作用,又在L4中产生一个振荡电流Ib。如果通过I3和I4叫电流的方向适宜,就会使Ib原来与的Ib同方向,于是加强原来的高频振荡。如反馈的能量能够补偿振荡回路的损耗,就会使振荡电路产生等幅振荡。否则振荡将会停止。由于图23中的振荡回路是接在发射极,因此把这种振荡电路称为调发射极振荡电路。又由于高频振荡电流的输入回路是发射极和基极回路,输出回路(由极间电容的作用)是基极和集电极回路,基极是公共的,因此,这种振荡电路又称为共基凋发射极振荡电路。值得注意的是:C2或C1的容量选得过大,可能产生寄生振荡;如果电容量选得过小,可能发生灵敏度不均匀
21、或低端停振的故障。BG1的lc如果太小,可能出现有时振荡有时停振,Ic如果太大噪声会很久,甚致产生啸叫。3.2变频电路用一只(或二只)三极管完成振荡与混频两个任务的电路称为变频电路。图23中就是典型的变频电路。外来的高频调幅信号经L2以偶合到基极和发射极回路中,而从集电极和发射极回路输出。本机振荡回路的高频信号加在发射极和基极回路中,而从集电极和基极回路输出。结果,在集电极电流中包含外来信号和夺机振荡两种频率。当这两种不同频率的信号在州时问从基极进入三极管的输入回路以后。就会在集电极中输出f外、f振、f外+ f振.等多种频率的混合信号。其中f振一f振=465千周,正是中放级所需要的中频信号。
22、为了选择出465千周的中频,并同时衰减集电极中的其他率信号,在集电极电路中并联了由第一中频变压器的I、3端和C10组成的谐振电路,调节第一中频变压器的磁芯,使它谐振于465千周,此时l、3两端的阻抗很大,使Ic中465千周的电流在l、3两转换成很高的偕振电压,对于其他频率,由于它们的谐振阻抗极低,几乎没有电压偶合到次级。这样,就达到了选频的目的。3.3故障分析 C1b断路:停振或振荡频率偏离。超外差式收音机变成自放式收音机,可能无声。短路:无声或必能收到小地较强电台。严重漏电:刻度校不准,噪声多,逃台,调谐杂声显著,音小甚至无声。C1b使用日久可能产生静电噪音。 C2断路:无声,本机振荡回路停
23、振。短路:无声。,漏电:音小振荡弱或局部停振而收台少。 C1一一断路:外来信号和本机振荡信号损失太大,故无声,或者声音极小。短路:基极对地电压为零,故停振,BG1无放大作用,无声,漏电或容量减小:部分停振,啸叫、噪声人,电台少,音小。 Cb一断路:频率高端无法对刻度,统调破坏,灵敏度低,但有声音。短路:和C1b短路故障相同。漏电或电容量减小:高频端灵敏度降低. B2初级线圈断:集电极无信号输出,故停振无声。B2次级接地端断开:无声、停振.B3一一初级1或2端断路:1c=0无声初级端或次级4端断路:中频调不准,音小,灵敏度低,选择性差。次级5、6端短路(或断路),BG2无振荡电压输入,故无声。
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