高频电子线路课程设计报告书调频收音机的设计2

武汉理工大学高频电子线路课程设计报告书 课 程 设 计题 目学 院 专 业 班 级 姓 名 指导教师 年月日 课程设计任务书学生姓名 专业班级： 指导教师： 工作单位 题 目 三： 调频收音机初始条件： 具较扎实的电子电路的理论知识及较强的实践能力；对电路器件的选型及电路形式的选择有一定的了解；具备高频电子电路的基本设计能力及基本调试能力；能够正确使用实验仪器进行电路的调试与检测。要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1. 采用分离元件或集成电路设计一个调频收音机2. 接收频率范围88-168MHZ3. 采用3v电池供电，采用耳机或喇叭放音4. 接收FM波段的无线广播清晰可靠，无明显杂波5. 立体声解码电路作为本设计的发挥部分6. 完成课程设计报告（应包含电路图，清单，调试及总结）时间安排： 二十周一周，其中4天硬件设计与制作，3天调试及答辩。指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日 目录1收音机工作原理.1 1.1收音机工作方式简.1 1.2 工作原理图.1 1.3 CXA1191简介.22.单元电路.32.1系统框图.32.2 高频小信号放大电路.32.3混频电路.42.4 中频放大电路.52.5鉴频电路.62.6 本振电路.62.7低频放大电路.73仿真与结果分析.73.1仿真.73.2结果分析.94元件清单.105 心得体会.12 摘要 调频（FM）收音机由输入回路、高放回路、本振回路、混频回路、中放回路、鉴频回路和音频功率放大器组成。信号与本地振荡器产生的本振信号进行FM混频，混频后输出。FM混频信号由FM中频回路进行选择，提取以中频10.7MHz为载波的调频波。该中频选择回路由10.7MHz滤波器构成。中频调制波经中放电路进行中频放大，然后进行鉴频得到音频信号，经功率放大输出，耦合到扬声器，还原为声音 关键词：调频 混频 鉴频1 收音机工作.原理.1.1收音机工作方式简述收音机的原理是把从天线接收到的电台高频信号，用一个变频级电路将它转化为频率固定的中频信号，然后再对这个中频信号进行多级放大，再检波，低放。由于中频固定，且频率比高频已调信号低、中放的增益可以做的较大，工作较稳定，通频带特性也可以做的理想、这样可以使检波器获得足够大的信号，从而使整机输出音质较好的音频信号，所以中频调谐放大电路可以做到选择性好、增益高又不易自激。这样灵敏度和选择性都可大幅度改善，而且可使整个波段接受灵敏度均匀。1.2 工作原理图 图 1-1 工作原理： FM广播信号经天线接收后由C1、C2、C3、L1组成的带通滤波电路，除去88MHZ108MHZ以外的信号，然后从IC的12脚输入到内部进行高频放大，再经9脚外围元件C5、PVC、L2选频回路选出要接收的广播信号去与7脚外接的C6、PVC、L3、C7组成的本振回路混频，从14脚输出10.7MHZ的中频信号，经10.7MHZ的中频滤波器滤掉10.7MHZ以外的信号后从17脚输入到内部进行中频放大，后经内部电路和2脚所接的陶瓷晶振组成的鉴频电路鉴频，从23脚输出音频信号。23脚输出的音频信号通过C16再从24脚送入内部进行电子音量控制、功率放大后，最后从27脚输出，经C19推动喇叭发出声音。15脚为波段选择引脚，AM接收时接地，FM接收时接103瓷片电容对地，19脚为调谐指示引脚，收到一定强度的信号后输出低电平，4脚为电调音量控制端。1.3 CXA1191简介图1-2 集成电路收音机的特点是：结构比较简单，性能指标优越，体积小等优点。AM/FM型的收音机通过调谐回路选出所需的电台，送到变频器与本地振荡电路送出的本振信号进行混频，然后选出差频作为中频输出（我国规定的AM中频为465KHZ,FM中频为10.7MHZ），中频信号经过检波器检波后输出调制信号（低频信号），调制信号（低频信号）经低频放大，功率放大获得足够的电流和电压，即功率，再推动喇叭发出响的声音。CXA1191是SONY公司专门为AM/FM收音机设计的集成电路芯片。它提供了从射频放大，混频，中频放大，正交鉴频到音频功放输出的全部功能，所需的外围元件较少 CXA1691可直接代换。2 单元电路2.1 系统框图低频功放中频放大高频放大输入调谐回路混频鉴频 本地振荡 图2-1 调频收音机的系统框图2.2 高频小信号放大电路 晶体管高频小信号放大器不仅要放大高频信号，而且还要有一定的选频、滤波作用，因此晶体管的负载为LC并联谐振回路。在高频情况下，晶体管本身的极间电容及连接导线的分布参数等会影响的频率和相位。晶体管的静态工作点由电阻R1，R2，R3和R4决定，其计算方法与低频单管放大器相同。要求是：要求小信号放大器能工作稳定，因此，正常工作重要保证放大器远离震荡状态而稳定工作。选择性好，即有一定的通频带。失真小，增益高，且工作频率变化时增益变动不应过大，工作频率越高，晶体管的放大能力越小，增益越低。电路图如下 图2-2 2.3混频电路 混频器是一个变频电路，一般用相乘器，高频放大电路和本地振荡电路的输出信号加到混频器的输入端，得到一个差频。调谐回路的输出，进入混频级的是高频调制信号，既载波与其携带的调制信号。经过混频，输出载波的波形变的很稀疏，其频率降低了。但音频信号的波形没有变。通常将这个过程（混频和本振共同作用）叫做变频。从频谱的观点看，混频的作用就是将已调的频谱不失真的搬移，混频电路是一种典型的频谱搬移电路，可以用相乘器和带通滤波器来实现。 在较低而又固定的中频上，还可以用较复杂的回路系统或滤波器进行选项。它们具有接近理想矩形的选择性曲线，因此有较高的邻道选择性。如果器件仅实现变频，振荡信号由其它器件产生则称之为混频器。图3是混频电路原理图。 图2-32.4 中频放大电路 中频变压器的初级线圈与电容组成LC并联谐振回路，它谐振于中频465kHz。由于并联谐振回路对谐振频率的信号阻抗很大，对菲谐振频率的信号阻抗很小。所以中频信号在中频变压器的初级线圈上产生很大的压降，并且耦合到下一级放大，对非谐振频率信号压降很小，几乎被短路（通常说它只能通过中频信号），从而完成选频作用，提高了收音机的选择性。中频变压器的另一作用是阻抗变换。因为晶体管共射极电路输入阻抗低，输出阻抗高，所以一般用变压器耦合，使前后级之间实现阻抗匹配。一般收音机采用两级中放，有3个中频变压器（常称中周）。第一个中频变压器要求有较好的选择性，第二个中频变压器要求有适当的通频带和选择性，第三个中频变压器要求有足够的通频带和电压传输系数，由于各中频变压器的要求不同，匝数比不一样，通常磁帽用不同的颜色标志，以示区别，所以不能互换使用。中频放大电路图如图4所示。图2-4 中频放大电路图2.5鉴频电路 鉴频器就是从调频信号中检出调制信号，也叫频率检波器，常用的鉴频电路有比例鉴频电路和相位鉴频电路，他们的工作原理相同，都是先把等幅的调频波变换成幅度按调制信号规律变化的调频调幅波，然后，用振幅检波器把幅度的变化检出来，得到原来的调制信号，实际电路中应用较多的是比例鉴频电路，其中包括对称式和非对称式。 实现调频信号调解的鉴频电路是相移乘法鉴频型。这种类型是将调频波经过移相电路变成调相调频波，其相位的变化正好与调频波瞬时频率的变化成线性关系，然后将调相调频波与原调频波进行相位比较，通过低通滤波器取出解调信号。因为相位比较器通常用乘法器组成，所以称为相移乘法鉴频鉴频电路原理图如图5所示。图2-5 鉴频原理图2.6本振电路在本次设计中，采用改进型电容三点式振荡电路。因为本振电路的输出频率要与高频放大电路的输出信号进行混频，得到一个中频信号。所以要求本振电路的输出频率必须很稳定，所以采用了改进型电容三点式。 对于提高振荡电路的稳定度有以下几种方法： （1）提高回路的Q值，Q越高，频率越稳定。回路Q值主要由电感的Q值决定，所以要提高电感的Q值。（2）减小负载的影响。减小振荡回路和负载间的耦合程度可以减弱负载的影响， 图2-6 本振电路2.7低频放大电路 从检波器解调出的输出信号一般很小，所以在输出极一般采用低频功率放大电路，把信号放大到所需要的大信号，然后再输出。3仿真与结果分析3.1仿真图高频小信号放大电路 图3-1 图3-2 混频电路鉴频电路 图3-3本振电路 图3-4结果分析： 超外差：输入信号和本机振荡信号产生一个固定中频信号的过程。 因为，它是比高频信号低，比低频 信号又高的超音频信号，所以这种接收方式叫超外差式。优 点：灵敏度高，选择性好、音质好（通频带宽）、工作稳定（不容易自激）缺 点：镜像干扰（比接收频率高两个中频的干扰信号）、假响应（变频电路的非线性用作放大的中频，可以选择那些易于控制的、有利于工作的领率，以便适合于管子和电路的性质，能够得到较为稳定和最大限度的放大量。 高频小信号放大电路所得到的波形与输入的波形频率是一致的，在振幅上经过BJT管可以得到较大倍数的放大。 混频电路就是将输入的高频信号US与本振电路UL进行混频后在经过滤波器选出差值信号，产生稳定输出的中频信号10mHZ,与实际信号10.7mHZ相差不大，在理论误差范围内。 鉴频电路采用了乘法器器构成了乘积型鉴频器，对调制信号进行解调，两电压相乘后得到了与原调制信号成正比的输出电压。 振荡电路采用了克拉泼式振荡，由于此振荡电路的特点可得到一稳定频率的本地输出信号，保证了混频后得到的中频信号的稳定输出。4元件清单序号名称规格数量1电容2pF12电容30pF13电容15pF14电容62pF15电容100pF26电容510pF17电容0.001F28电容0.01F39电容0.02F210电容100F411电容220F112四联可变电容变压器113电阻3301 14可变电容205pF115电阻510116电阻820117电阻1.8118电阻2.2k119电阻3.3k320电阻15k121电阻22k222电阻30k123电阻80k124集成电路CXA1911125三极管3DG100226扬声器8/4W127晶体振荡器17.8MHz128滑动变阻器047k15 心得体会设计过程中查阅了大量的有关调频收音机设计的书籍，掌握了高频小信号放大器、中频放大器、混频放大器及鉴频放大器的电路图，巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合的必要性，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。 Multisim软件是一个专门用于电子电路仿真与设计的EDA工具软件。作为 Windows 下运行的个人桌面电子设计工具，NI Multisim 是一个完整的集成化设计环境。NI Multisim计算机仿真与虚拟仪器技术可以很好地解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一问题。学员可以很方便地把刚刚学到的理论知识用计算机仿真真实的再现出来，并且可以用虚拟仪器技术创造出真正属于自己的仪表。NI Multisim软件绝对是电子学教学的首选软件工具。特点如下：（1）直观的图形界面（2）丰富的元器件（3）强大的仿真能力（4）丰富的测试仪器这让我对以前学过的知识有又记了起来，而且对其更是有了深层次的理解。再动手方面也有很大的提高，对计算机的操作也比以前强了很多。6 参考文献1张肃文，陆兆熊，高频电子线路（第三版），北京，高等出版社，1993。2 谢嘉贵，宣月清，电子线路（第三版），北京，高等出版社，1998。4 陆宗逸，非线性电子线路实验指导书，北京，北京理工大学出版社，1988。5 王慕坤，刘文贵，通信原理，哈尔滨，哈尔滨工业大学出版社，1993。本科生课程设计成绩评定表姓 名性 别专业、班级课程设计题目：课程设计答辩或质疑记录：成绩评定依据：最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定） 指导教师签字： 年 月 日14