收音机原理与组装教案

第一章 无线电广播的发送与接收一 无线电波：是电磁波的一种。电磁波：变化的电场周围产生变化的磁场，变化的磁场周围又产生变化的电场，二者这样密不可分，象水波一样向周围空间传播，这就是电磁波。波的有关知识：如图，这样的波形叫正弦波。其中， A、B处叫波峰，C处叫波谷。 波峰从A处传到B处需要的时间叫做一个周期，符号为T，单位是：秒（S） 周期的倒数叫频率（或1秒的时间传到B处的波峰的个数叫频率），符号是f 单位是：Hz（赫兹），另外还有比较大的单位：千赫兹（kHz），兆赫兹（MHz） 两个相邻波峰之间的距离叫波长，符号 单位是：米，毫米，微米 波向周围空间传播的速度叫波速，符号v 单位米/秒。二 电磁波的分类：无线电波：几十千赫兹几兆赫兹可见光紫外线 红外线三 电磁波的波速和波长波速：m/s。（即光在真空中的速度）波长、波速、周期（频率）的关系：四 无线电波的传播方式：绕射：发送端发出的无线电波沿地球表面到达用户的形式叫做绕射。特点：传送距离较远，但易受高大建筑物的阻挡。波长越长，损失越小。直射：发送端发出的无线电波经空中直接到达用户的形式叫做直射。特点：传输距离近，但在有效的接受范围内接受效果好。反射：发送端发出的无线电波经卫星反射通过电离层到达用户的传播方式叫做反射。特点：传输距离远，覆盖范围大。注：这里指的卫星是同步卫星，距地球3600公里，最少3颗，可实现全球广播。五 声音：声音是由物体的振动产生的，是一种机械波。无线电广播传送的主体是声音。局限性：1、传送距离十分有限。2、声音易发生串扰。3、声音易受阻挡。由于声音是一种机械振动波且有上述缺点，所以电台广播并不以声音为对象，而是将声音转化为音频电信号。即将主持人的声带发出的机械波通过话筒转变成音频电信号进行向外传播。六 音频信号的处理要进行无线电广播，必须克服声音的上述缺陷，即必须满足传播距离远，避免电台间发生串扰。解决方法：调制1、调制：将音频信号装到高频载波上的过程，叫调制。当音频信号进行调制处理后，能够借助高频载波的能量使传输距离变远，而且不同电台用的高频载波的频率不一样，避免了电台之间的串扰。2、调制的方式：调幅（AM）：将音频信号装到高频载波的时候，使高频载波的幅度随音频信号的变化而变化，这种调制方式叫调幅，用这种方法装载有音频信号的高频载波叫调幅波。如下图。调频（FM）：将音频信号装到高频载波的时候，只让高频载波的频率随音频信号的变化而变化，但幅度不变，这种调制方式叫调频。用这种方法装载有音频信号的高频载波叫调频波。如图所示。由上图可见，音频信号的电压越高，调频波的频率越高，即：在音频信号的波峰和波谷处，调频波的波形最密。总结：不管是调频还是调幅都可以将音频信号的传输距离变远，而且避免电台间的干扰，只不过处理的方式不同。七 调幅波和调频波比较比较项目调幅波（AM）调频波（FM）接收范围535k1605kHz83M108MHz频道间隔9 kHz200 kHz固定中频465 kHz10.7MHz收音范围4k7 kHz3015 kHz 收音机的接收范围是指所接收的电台信号的范围（高频载波信号的频率）。 频道间隔说明了在有效的接收范围内不同电台之间采用的高频载波频率不同，从而避免了不同电台间发生串扰。 人耳能听到的音频信号范围为2020 kHz，调频收音机还原所得音频信号范围几乎覆盖了人耳的听力范围，还原效果较好，而调幅收音机还原得到的音质效果较差。八 无线电广播的发射电路框图如下：高频振荡器：产生高频载波。倍频器：将前级产生的高频载波的频率进一步提高。声电转换：将声音转变为音频电信号。调制器：将音频电信号装载到高频载波上，使其成为调制信号。高频放大器：将音频调制信号进行功率提升，然后送上天线进行发射。第二章 超外差晶体管收音机一 接收框图1、输入回路：从接收天线上接收到的无数个电台信号中挑选出一个外来电台信号。2、本机振荡器：在开机瞬间产生一个始终比外来电台频率高465 kHz的高频振荡信号，叫本机振荡信号，又叫本振信号。3、混频器：利用本机振荡信号和外来电台信号咋混频器中进行混合（相减），从而由高频载波形式转换成固定中频载波信号。4、中频放大器：对固定中频信号进行幅度放大。5、检波器：从固定中频载波上取出2020 kHz的音频信号。6、音频放大器：对音频信号进行幅度放大和功率提升，使其有足够的能量推动扬声器还原出声音。二 输入回路1、作用：选台（选频）2、组成：典型电路如下图。电路说明：磁棒：是调幅收音机的天线，能汇集无数个外来电台信号。但具有方向性。L1： 输入变压器的初级线圈。C：双联中的一个联-天线联。L1 C：组成串联谐振电路。3、工作原理：由于磁棒能汇集无数外来电台信号，这些信号又会切割套在磁棒上的线圈，在线圈中产生无数个感应电压，这些感应电压中只有与LC谐振电路的固有频率相等的信号才能送给后级，其它的则不能通过。改变C的大小，电路的固有频率发生改变，选出的信号频率也不同。当C的容量调到最大时，接收到的信号频率最低，为535 kHz；当C的容量调到最小时，接收到的信号频率最高，为1605 kHz，这样，调幅波信号范围内的各个电台都能收到。 回路的固有频率为：三 变频电路1、组成：由本机振荡器和混频器组成的电路。2、作用：在开机的瞬间，由本机振荡电路产生的振荡信号与接收到的外来电台信号在混频器内进行混合，从而将音频调制从高频载波转换到中频载波上。3、典型电路：电路说明：其中，C6：垫枕电容（扩大范围）； C8：补偿电容（保证频率高端），高频时主要由C7L1、L4C8组成；C1L1：串联谐振电路，即输入回路，在535k1605kHz中选择外来电台信号。Q1：混频器，R1R2基极偏置电阻，R3为电流负反馈电阻。L4 C2 C6 C8为本机振荡电路；L3为启动线圈：为振荡电路提供直流电能量。L5 C4：组成465535k1605kHz的并联谐振电路，用于选频。C3：为外来交流信号旁路电容。C5：耦合电容，由本振电路向混频器提供本振信号。4、电路原理本振信号的产生：开机瞬间，混频管由截止突然导通，电流突然变大，这电流促使启动线圈产生感应电压，这一电压耦合给L4给振荡电路提供直流电能量，这样由L4 C6 C2 C8组成的谐振电路产生振荡信号。电路中的L4 C2通过双联完成了本振信号对外来电台信号的良好跟踪。当C1最大时，C1 L1接收的外来信号为535 kHz，此时C2的容量也最大，L4 C2形成本振信号的频率为1000 kHz，致使两信号的频率差为535 kHz；同理，当C1容量最小时，C1 L1接收的外来信号为1605 kHz，此时C2的容量也最小，L4 C2形成本振信号的频率为2070 kHz，致使两信号的频率差为535 kHz。中频信号产生过程：开机后混频管导通进入工作状态，本机振荡电路产生的本振信号经C5耦合到混频管的发射极；由C1 L1组成的输入回路也将外来信号送到混频管的基极。由于两种不同频率的信号在混频管进行相减，从而产生中频465kHz信号，这一中频信号由集电极送到L5 C4组成的465kHz并联谐振电路，由该电路确保465kHz信号电压最大，然后耦合给后级放大器。四 中频放大电路1、组成：由三级中频谐振电路和二级中频放大电路组成。2、作用：将从变频电路中输出的465kHz的中频信号进行充分的幅度放大，使其达到检波级的要求。3、典型电路：电路说明：C1 L1、C2 L2、C3 L3组成三级465kHz并联谐振电路，它们对于中频465kHz信号来说相当于阻值很大的电阻器，以确保465kHz的中频信号在其上产生最大的感应电压；B1 B2 B3为三个中频耦合变压器，简称中周；Q1 Q2为两级中频放大器；C4 C5 C6 C7为交流旁路电容。放大电路分析方法： A、先确定放大器耦合方式和偏置方式：本电路为变压器耦合；电流负反馈偏置。B、各级放大器的直流供电：其中AGC电压通过R6给Q1的基极提供偏置电压。C、交流输入： 在三极管导通情况下，形成三股固定电流，由于中频465kHz信号的输入，使三股电流成为变化型电流。中频信号在C1 L1产生最强的电压，该电压经B1耦合后送入Q1，且经C4 C5完成回路，致使Q1各级电流也成为变化型电流，变化的集电极电流又在C2 L2上形成更大幅度的465kHz信号电压，同样经B2耦合且经C6 C7 Q2完成回路，从而影响Q2的导通电流，又使集电极电流在C3 L3上产生更强的465kHz信号电压，最终经B3次级输出，这一信号电压远比初级输入时大得多，最后送往检波级。五 检波电路1、组成：检波二极管，低通滤波器2、作用：在中频放大器中对中频载波信号进行充分的幅度放大后，使信号电压达到检波二极管的要求，由它捡取音频信号，并同时由低通滤波器吸收465kHz的中频信号。3、典型电路：如下图。电路说明： C3 L3为第三级中频465kHz并联谐振电路； D为检波二极管 C1 C2 R1为低通滤波器 W为音量电位器，5K左右。工作过程：当中频信号电压上正下负时，检波管导通；而当感应电压上负下正时，检波管截止，从而把465kHz信号所有负半周及正半周起始电压以下部分全部去除，单独留下465kHz的残余信号和音频信号；在经过C1 C2 R1组成的低通滤波器时，C1 C2将残余的465kHz信号提前完成闭合回路，而单剩下音频信号，这一信号经W完成回路，从而在W上形成音频信号电压经C4耦合送往音频放大电路。直流控制电压的得来：整个检波电路由检波二极管和低通滤波器组成，检波二极管由中频465kHz信号电压控制导通与否，由此发现，该电路对中频信号而言相当于半波整流，从而将465kHz的信号整流滤波成为一定量的直流控制电压，该电压的高低与465kHz信号的幅度成正比。该直流电压用来完成自动增益控制（即AGC控制）。六 自动增益控制电路（AGC）：又叫自动音量控制电路1、为什么加入自动增益控制电路；由于收音机接收到的信号强弱不一.致，从而在强电台出现时，可能使检波级检取到的音频信号电压较大，导致扬声器出现信号堵塞；而当若电台到来时，会导致扬声器出现声音太小的现象；所以加入AGC控制电路，完成强弱电台的调节。2、典型电路：如下图所示。电路说明：Q1为第一中频放大器； B1 B2 B3三级中频耦合变压器（即中周）D1为检波二极管； R1 C1 C2为低通滤波器C4为耦合电容； C3 L3为第三级中频谐振电路工作过程：中频465KHZ在检波级处理后，得到了音频信号和一定量的直流成分，这两种信号分两路输送，第一路经W完成回路，在W上形成音频信号电压和直流电压，但由于C4的存在，使后级电路中只有音频信号输入；另一路经R2向前一级反馈。音频信号经C5提前完成回路，而剩余的直流电经Q2的发射结完成回路，这与Q2的固定电流方向相反，从而改变了Q2级放大器的放大倍数达到了自动调节任务。当正常电台信号到来时，检波级检出的直流成分为正常值，而当强电台到来时，检波级检取的直流成分多，与第一级中放管中电流抵消多，使Q2导通能力比正常时有所减弱，放大倍数减小，从而对强电台进行小倍数放大；当弱电台到来时，检波级检取的直流成分少，与第一级中放大管中电流抵消少，Q2导通能力比正常增强，放大倍数变大，从而对弱电台进行大放大倍数放大，完成了自动调节控制。七 音频放大电路：又叫低频放大电路。1、组成：由音频电压放大电路和音频功率放大电路组成。2、作用：对刚刚检波出来的音频信号进行幅度放大和功率提升。3、分类：A、音频电压放大电路：阻容耦合方式； 变压器耦合方式 直接耦合方式B、音频功率放大电路：甲类功率放大电路 乙类功率放大电路 甲乙类功率放大电路4、直接耦合方式的音频电压放大电路：电路如下图。特点：两级放大器用导线连接，消耗电能少，利用率高；但各级直流供电电压相互影响。分析方法：A 确定耦合方式和偏置方式。B 放大器的各级供电： 规律：直接耦合方式电路在寻找各级供电电路时，应从后一级往前一级找，即后一级通电电流为前一级放大器供电。开机后，通过R1 R2的降压处理后为Q2的基极和集电极进行直流供电，而Q2的发射极又通过R3 R4串联接地，使之具有最低电压。现在Q2导通，导通电流通过R3 R4在其上产生电压，又通过R5 R6分压后Q1的基极进行供电，现在Q1各级均有工作电压，由截止变为导通。C 交流输入：在三极管导通形成各级固定电流的前提条件下，输入检波级送来的音频信号，交流信号经C3耦合、Q1的发射结、C4完成回路，使其导通电流成为变化型的，变化型的电流在集电极激发形成新的交流信号，然后逐级输入和影响，最后形成的交流信号电压幅度变大，但极性不变。5、功率放大电路：A、甲类功放：电路如下图。电路说明：Q1为功率放大管；C1 C2为交流信号旁路电容。特点：由特定的电阻为功率放大管提供工作电压，因而开机后Q1便进入导通状态，对音频信号进行功率放大，但在输入的交流信号的幅度过大时，会引起放大管进入饱和状态或截止状态，从而引起饱和失真或截止失真。如下图。B、乙类功放：变压器耦合乙类推挽电路如图所示。电路特点：该电路图不再设置专门的偏置元件，静态时，设立在截止状态，要想进入导通状态，必须利用音频信号电压的一部分来克服三极管启始电压，因而在音频信号正负半周启始电压以下部分不能被放大，产生交越失真。如下图。C、改进型乙类功放，具体电路：电路说明：R1 R2在静态时给Q1 Q2提供较小的偏置电压，防止出现交越失真；C1 C2使音频的低频分量更丰富，改善音质，R为负反馈电阻，稳定工作点。电路特点：效率高，失真小，耗电省，干扰小；但输入、输出变压器体积大，不利于小型化；而且变压器易产生频率失真。D、OTL电路：无变压器输出互补对称功率放大电路，具体电路如下图。电路说明：Q1 Q3为互补对称管；R4调节中点电压为电源电压的一半。R4 R5为Q2的基极偏置电阻，C2为高频交流负反馈；C4为音频旁路电容；Q2集电极R3 R2的压降为Q1 Q3的基极提供0.4V的正向压降；C3 R1为自举电路，使A点电压随B点电压升高而升高，使Q3的基极电流不受限制，提升了输出功率。Q2的基极偏置电压取自B点，构成了直流负反馈电路。电路特点：综合甲乙类功放的特点，采用固定偏置元件为放大器建立工作电压，让其处于放大区和截止区的交界线上，静态时既不属于放大也不属于截止，处于临界状态，从而利用直流电流来克服启始电压，在交流信号输入时，会使其中一个进入放大状态，另外一个进入截止状态，两只放大管轮流导通，从而克服了交越失真。分析方法：A、本电路为直接耦合方式；电流负反馈偏置形式。B、各级供电供电分析 开机后，直流供电为Q3建立各级工作电压，让其产生一定量的工作电流，这一工作电流又通过R4 R5为Q2建立基极工作电压，此时Q2处于放大状态，Q2的导通又为Q3的工作电流提供了一个闭合回路，从而让Q1也工作在甲乙类的临界状态。C、交流分析 在为三极管建立各级工作电压，让Q2工作在放大状态，Q1 Q3工作在临界状态。在各级工作状态确定后，让交流信号负半周输入，这负半周信号经C1、Q2的发射结、C4完成闭合回路，使Q2的导通电流成为变化的电流，这一变化的电流又引起集电极电流的更大的变化，从而在Q2的集电极形成一个新的正半周交流信号，这一正半周交流信号的到来使Q1立即截止，Q3导通进入放大状态，Q3的变化的集电极电流经C5耦合使扬声器发出声音；同时在C5上充有0.5Ec的左正右负的电能。当下一个正半周信号到来时，使Q2的导通能力增强，在C点形成很强的负半周信号，使C点的电压降低，Q3立即截止，C5上的电压给Q1充当电源，Q1导通进入放大状态，此时A点形成更强的负半周信号，经C5耦合使扬声器发声。第三章 收音机的组装和调试电子爱好者在入门学习期间，总少不了组装收音机、报警器套件这一环节，以提高读图技巧、焊接方法与处理一般性的故障的综合能力。本文的学生组装七管晶体管收音机为例，具体介绍其装配与调试的实际过程，以期对初学者有着举一反三的作用。一 通读电路图附图为七管超外差式收音机X-921型电路原理图。变频电路采用发射极注入式，本机振荡和混频合用一只晶体管，振荡信号由发射极注入变频管。L1、C1-A、CA组成的输入调谐回路选择出的高频信号，通过磁棒线圈L2送至BG1的基极。由本振调谐线圈B2与C3、CB、及C1-B组成本机振荡的调谐回路，通过抽头经C3把本机振荡信号送入BG1的发射极。双联中的C1-A与C1-B同轴旋转，可保证本机振荡频率始终比输入回路信号的频率高465 kHz，经混频后的多种频率信号由集电极输出。而集电极回路是固有频率为465kHZ的谐振回路，因而从中选出频率为465kHZ的中频信号，再通过B3的次级线圈耦合到下一级中放电路。R1为偏置可调电阻，实际装调过程中一般取值在62k左右。BG2、BG3为两级中放，R5为自动增益控制（AGC）电阻，R4为可调电阻，B3、B4、B5为中频变压器（俗称中周）。微调三中周的磁芯，可改变其电感量，使之谐振于465kHZ中频信号，以得到中放级的最大增益。BG4作为检波二极管使用，残余的中频信号经C8 C9滤除，在负载电阻上取出音频信号通过C10进入后面的音频放大级。BG5、BG6为音频放大级的推动级，采用阻容耦合放大方式，R12 R13为偏置可调电阻。变压器B6的初级为BG6的集电极负载；BG7、BG8组成甲乙类推挽功放电路。当输入信号处于正半周时，BG7截止，BG8工作；当输入信号处于负半周时，BG8截止，BG7工作。两管轮流工作，负载上的电流为两管电流之差，直流分量相互抵消，交流分量则相加，恰好也是两个半波合成完整的正弦波。C14 C15防止自激。二 元器件检测在装配前，把套件中所有元器件进行系统的检测是不可忽略的。因为不合格或顺坏的元件，若在不知情的情况下焊入电路，势必影响整个电路的工作性能甚至不能正常工作，到那时再进行故障的排除既费时又费力，对初学者的学习自信心，有一定程度的不利影响。取一张白纸，通过色环表直接读出套件中的每个电阻的阻值并按顺序排在其上（用双面胶粘在纸上），根据电容器上的标称值并区分出瓷片电容、双联电容、微调电容、拉线电容、电解电容，同样按顺序排在纸片上。然后用万用表电阻挡选出合适的档位，一步步检出所读出的阻值是否正确。电容器是否有开路或短路（利用电容器的充放电原理；也可以用数字表直接测量）；七个三极管要分清高频（四只9018）、低放管（9012两只，9013及9014各一只）后粘在纸片上并在各自旁边注明用数字表测出的值以备装机中选用；检波二极管用一只9018代替；振荡线圈B2、中周（B3、B4、B5）、磁棒线圈（L1、L2）、变压器B6的好坏可很快的利用电阻挡并根据电路图的工作原理检测出来，然后同样排列在纸片上；由此，一张白纸变成了一张实实在在的元件表了。接着检查套件中的各类小螺钉，要分清固定电路板、固定扬声器、固定双联及固定机壳面板的螺钉的区别；要细心揣摩磁棒和扬声器的固定技巧。要分清装入电池的正极片和负极弹簧的合理位置。通过以上步骤，可以有效的锻炼初学者对工作的耐心和细心，也为后继的成功组装奠定扎实的基础。三 组装低频放大级 上述准备完成后，就可按印制电路板图开始焊接组装。装机过程和方式多种多样，但对初学者来说，实践证明分步组装是最佳选择，因为这样做比较容易排除单元电路静态和动态方面出现的各类小故障，进而对整机电路才能有比较深入和实质性的理解。 对照电路原理图与印制电路板图（要通过认真读图，找出电路图与印制电路版图中的某些元件序号对应有误的地方，并重新一一对应准确），逐一正确装入，并焊接低频放大级的元器件，电位器暂时不要安装。要选择功放管BG8、BG7的值尽可能相近，其余两只就是BG6、BG5了。要注意三极管的e、b、c不要装错，要分清电容的正负极后再装入电路板，要正确按电路原理图连人扬声器及电源外引线，力求保证焊接质量。焊接点大小合适且光滑并有一定的光泽度；焊接时间不宜过长（铜箔易脱落）或过短（焊点类似豆腐渣易产生虚焊），然后用指甲刀或斜口钳把焊好的元件引脚多余部分一一剪去。对低频放大电路进行复查无误后，装入干电池进行静态和动态方面的测试。 静态测试：按原理图要求。 动态测试：从C10正极与地间送入音频信号，扬声器中应发出响亮的音频叫声。四 组装变频级按电路原理图，把变频级单元电路的元件正确插入印制电路板并焊接。要注意不要把第一中周B3（磁芯为黄色）与振荡线圈（磁芯为红色）搞错。焊接时最好不要焊接中周的外壳(屏蔽作用)以免更换时的麻烦。变频管选用三只高频管中的值为中间值的那一只。磁棒线圈的L1、L2不要搞错（其匝数比一般在10比1左右），焊接时，应从电路板中对应的小孔穿出后再焊到相应的位置上。要熟悉拉线电容Cs与微调电容Cz的作用与特点后正确焊人电路。静态测试：VR2=0.60.8V动态测试：用示波器从R3两端观察振荡波形情况。旋转双联时振荡频率应随之变化但振幅变化很小为正常。此时可通过示波器具体计算一下振荡频率的大小：f振max=2M;f振min=1M.如果没有示波器，可利用镊子短路变频管BG1的be极，观察VR2电压值变化情况以判断是否起振。五 组装中放检波级按图把中放检波级的元件插入电路板并一一焊接，再装入电位器并正确连人上中下三根外引短线。按图正确连接检波二极管与低放级的外引长线，其中第二中周B4（磁芯为白色）与第三中周B5（磁芯为黑色或绿色）的相互位置不要装错，此时整机元件已用完。通过前面两级的装调，相信现在对电路原理图的认识会深入不少的。静态测试：VR6=0.60.9V；VR5=0.1V动态测试：音量开至最大处，手拿镊子断续敲击双联中的信号输入联C1-A的焊点，送入人体感应信号，正常时扬声器中能发出响亮的喀喀声，说明整机电路静态工作状态良好，交流信号通路顺畅，此时旋转双联即可听广播节目。六 整机统调收音机能正常收听电台播音后，可上好双联的度盘（刻度指示处要涂以颜色）与电位器度盘，焊好振荡线圈与各中周的外壳接地点，把焊接好的电路板用螺钉固定在机壳内。干电池最好用硬塑料皮卷紧并用胶带粘好，保证整机供电良好。1、校中周：把收音机水平靠近接收465kHZ信号（双联输入以避开外来信号），用螺丝刀细调B3、B4、B5磁芯，使扬声器发出中频叫声最响但又不自激为止。2、对刻度：低频端700kHZ 高频端1200kHZ3、灵敏度：左右移动磁棒线圈，台最多且声音最佳为止。七 元件选择及清单电阻器可用范围：R3：26150 R9：470680 R2：1k1.5k R5：3k5.1kR4 R13：18k22k R10：220330 R14：1520 R8：1020电容器可用范围：C3：6800PF0.1u C14 C15：0.01u0.033u C10 C13：1u4.7u C4：4.7u10u混频管：选用9018G。17