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1超外差式收音机原理及电路仿真一、实习目的：1、掌握收音机的原理与组成2、识别各种电子元器件3、掌握焊接技术4、学会超外差收音机的安装与调试二、原理1、最简收音机原理图1中LC谐振回路是收音机输入回路，改变电容C使谐振回路固有频率与无线电发射频率相同，从而引起电磁共振，谐振回路两端电压VAB最大，将该电波接收下来。经高频放大电路放大后，通过由二极管D和滤波电容C1构成的检波电路，将调幅信号包络解调下来，得到调制前的音频信号，再将音频信号进行低频放大，送到喇叭，就完全还原成可闻的声波信号。图1最简单的收音机组成框图这就是最简AM收音机（也称高放式收音机）的工作原理，它简单，但可行性、可使用性太差，不适合日常使用。由于高放式收音机中高频放大器只能适应较窄频率范围的放大，要想在整个中波频段525kHZ—1605kHZ获得一致放大是很困难的。因此用超外差接收方式来代替高放式收音机。2、超外差式收音机原理所谓超外差式，就是通过输入回路先将电台高频调制波接收下来，和本地振荡回路产生的本地信号一并送入混频器，再经中频回路进行频率选择，得到一固定的中频载波（如：调幅中频国际上统一为465KHz或455KHz）调制波。超外差的实质就是将调制波不同频率的载波，变成固定的且频率较低的中频载波。如图2所示。2在超外差的设计中，本振频率高于输入频率。用同轴双联可变电容器，使输入回路电容C1-A和本振回路电容C1-B同步变化，从而使频率差值始终保持近似一致，其差值即为中频465KHZ，即：如接收信号频率是600kHz，则本振频率是1055kHz；若接收信号频率是1000kHz，则本振频率是1465kHz；若接收信号频率是1500kHz，则本振频率是1965kHz；图2超外差收音机组成框图由于谐振回路谐振频率，f与C不成线性变化，因此必须有补偿电容对其特性进行修正，以获得在收听范围内f与C近似成线性变化，保证f本振-f信号=f中频为一固定中频信号。超外差方式使接收的调制信号变为统一的中频调制信号，在作高频放大时，就可以得到稳定且倍数较高的放大，从而大大提高收音机的品质。3、电路的工作原理（HX108-2七管半导体收音机）图3收音机原理图3由电路原理图可知，整机中含有7只三极管，因此称为7管收音机。其中，三极管V1为变频管，V2、V3为中放管，V4为检波管，V5为低频前置放大管，V6、V7为低频功放管。（1）输入电路：又称输入调谐回路或选择电路，其作用是从天线上接收到的各种高频信号中选择出所需要的电台信号并送到变频级。输入电路是收音机的大门，它的灵敏度和选择性对整机的灵敏度和选择性都有重要影响。输入调谐电路由双连可变电容器的C1-A和B1的初级线圈L1组成，是一并联谐振电路，B1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=l／2πL1C1-A，当改变C1-A时，就能收到不同频率的电台信号。（2）变频电路：又称变频器，由本机振荡器和混频器组成，其作用是将输入电路选出的信号（载波频率为fs的高频信号）与本机振荡器产生的振荡信号（频率为fr）在混频器中进行混频，结果得到一个固定频率（465kHz）的中频信号。这个过程称为“变频”，它只是将信号的载波频率降低了，而信号的调制特性并没有改变，仍属于调幅波。由于混频管的非线性作用，fs与fr在混频过程中，产生的信号除原信号频率外，还有二次谐波及两个频率的和频和差频分量。其中差频分量（fr—fs）就是我们需要的中频信号，可以用谐振回路选择出来，而将其它不需要的信号滤除掉。本机振荡和混频合起来称为变频电路。变频电路是以Vl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。混频电路由Vl、B1的次级线圈等组成，是共发射极电路。其工作过程是：(磁性天线接收的电台信号)通过输入调谐电路接收到的电台信号，通过Bl的次级线圈L2送到Vl的基极，本机振荡信号又通过C1-B送到Vl和发射极，两种频率的信号在V1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，B3的初级线圈和内部电容组成的并联谐振电路，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B3的次级线圈耦合到下一级去，而其它信号几乎被滤掉。（3）中频放大电路：又叫中频放大器，其作用是将变频级送来的中频信号进行放大，一般采用变压器耦合的多级放大器。中频放大器是超外差式收音机的重要组成部分，直接影响着收音机的主要性能指标。质量好的中频放大器应有较高的增益，足够的通频带和阻带（使通频带以外的频率全部衰减），以保证整机良好的灵敏度、选择性和频率响应特性。它主要由V2、V3组成的两级中频放大器。第一中放电路中的V2负载是变压器T3和内部电容组成，它们构成并联谐振电路，谐振频率是465KHz，与前面介绍的直放式收音机相比，超外差式收音机灵敏度4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。第二中放由V3和变压器T4组成。（4）检波和自动增益控制电路：检波的作用是从中频调幅信号中取出音频信号，常利用二极管来实现。由于V4发射结的单向导电性，中频调幅信号通过检波三极管后将得到包含有多种频率成份的脉动电压，然后经过滤波电路滤除不要的成分，取出音频信号和直流分量。音频信号通过音量控制电位器送往音频放大器，而直流分量与信号强弱成正比，可将其反馈至中放级实现自动增益控制（简称AGC）。收音机中设计AGC电路的目的是：接收弱信号时，使收音机的中放电路增益增高，而接收强信号时自动使其增益降低，从而使检波前的放大增益随输入信号的强弱变化而自动增减，以保持输出的相对稳定。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V4，V4既起放大作用，又是检波管，V4构成的三极管检波电路，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R8加到VT2的基极，其控制过程是：外信号电压↑→V3↑—Ib3↑→Ic3↑→Vc3↓通过R8Vb2↓→Ib2↓→Ic2↓→外信号电压↓（5）音频放大电路：又叫音频放大器，它包括前置低频电压放大器和功率放大器。一般收音机中有一至两级低频电压放大。两级中的第一级称为前置低频放大器，第二级称为末级低频放大器。低频电压放大级应有足够的增益和频带宽度，同时要求其非线性失真和噪声都要小。功率放大器是用来对音频信号进行功率放大，用以推动扬声器还原声音，要求它的输出功率大，频率响应宽，效率高，而且非线性失真小。本机由3V直流电压供电。为了提高功放的输出功率，因此，3V直流电压经滤波电容C15去耦滤波后，直接给低频功率放大器供电。而前面各级电路是用3V直流电压经过由R12、VD1、VD2组成的简单稳压电路稳压后（稳定电压约为1.4V）供电。目的是用来提高各级电路静态工作点的稳定性。（6）电源：各级公用一个电源。三、识别各种元器件1、电阻：常以色环来标示，其中最常见的为四色环标示。如采用四色环表示，其第一色环是十位数，第二色环为个位数，第三色环为倍率，表示10的几次方，第四色环为误差率。例如：四色环的电阻的颜色排列为“红蓝棕金”，则这只电阻的电阻值为260Ω、误差为5%。棕红橙黄绿蓝紫灰白黑金银1234567890正负5%正负10%2、电解电容的极性：电解电容可用万用表的电阻挡测量其极性。长角为正极。53、二极管：晶体二极管内部实质上是一个PN结。当外加正向电压，也即P端电位高于N端电位时，二极管导通呈低电阻，当外加反向电压，也即N端电位高于P端电位时，二极管截止呈高电阻。因此可应用万用表的电阻挡鉴别二极管的极性和判别其质量的好坏。黑段为负极。4、三极管：三极管是由管芯（两个PN结）、三个电极和管壳组成，三个电极分别叫集电极c、发射极e和基极b，目前常见的三极管有硅平面管和锗合金管两种，每种又有PNP和NPN型两类。（1）判别基极和管型对于PNP型三极管，C、E极分别为其内部两个PN结的正极，B极为它们共同的负极，而对于NPN型三极管而言，则正好相反：C、E极分别为两个PN结的负极，而B极则为它们共用的正极，根据PN结正向电阻小反向电阻大的特性就可以很方便的判断基极和三极管的类型。具体方法如下：将万用表拨在R×100或R×1K档上。黑笔接触某一管脚，用红表笔分别接另外两个管脚，这样就可得到三组（每组两次）的读数，当其中一组二次测量都是几百欧的低阻值时，则黑表笔所接触的管脚就是基极，且三极管的管型为NPN型；如用上述方法测得一组二次都是几十至上百千欧的高阻值时，则黑表笔所接触的管脚即为基极，且三极管的管型为PNP型。（2）判别发射极和集电极已知三极管为NPN型。将万用表拨在R×100或R×1K档上。用手将基极与另一管脚捏在一起（注意不要让电极直接相碰），将黑表笔接在与基极捏在一起的管脚上，红表笔接另一管脚，注意观察万用表指针摆动的幅度。然后将两个管脚对调，重复上述测量步骤。比较两次测量中表针摆动的幅度，找出摆动幅度大的一次。黑表笔接的是集电极，红表笔接的是发射极。对PNP型三极管，则将黑表笔接在与基极捏在一起的管脚上，重复上述实验，找出表针摆动幅度大的一次，这时黑表笔接的是发射极，红表笔接的是集电极。这种判别电极方法的原理是，利用万用表内部的电池，给三极管的集电极、发射极加上电压，使其具有放大能力。有手捏其基极、集电极时，就等于通过手的电阻给三极管加一正向偏流，使其导通，此时表针摆动幅度就反映出其放大能力的大小，因此可正确判别出发射极、集电极来。平端面对自己，三个引脚分别是e,b,c.5、元片电容：第1、2位数字代表电容值，第3位数字代表0的个数，如223，则22*10^3pf。6、变压器的识别四、安装工艺要求：在动手焊接前用万用表将各元件测量一下，做到心中有数，安装时先装大一6点的元件（如中周，变压器），然后安装低矮和耐热的元件（如电阻），最后装怕热的元件（如三极管）。A:电阻的安装：将电阻的阻值（参照前面所说明的电阻值计算示意图）选择好后根据两孔的距离弯曲电阻脚可采用卧式紧贴电路板安装，也可以采用立式安装，高度要统一。B瓷片电容和三极管的脚剪的长度要适中，不要剪的太短，也不要留太长，它们不要超过中周的长度，太高会影响后盖的安装。C磁棒线圈的四根引线头可以直接用电烙铁配合松香焊锡丝来回摩擦几次即可自动镀上锡，四个线头对应的焊在线路板的铜泊面。D由于调谐用的双连拔盘安装时离电路板很近，所以在它的园周内的高出部分的元件脚在焊接前先用斜口钳剪去，以免安装或调谐时有障碍，影响拔盘调谐的元件有B2和B4的引出脚，电位器的开关脚和一个引脚。E速度：焊接时速度要快，以免烫坏电路板的塑料部分而导致接触不良。四、焊接：在电子制作中，元器件的连接处需要焊接。焊接的质量对制作的质量影响极大。所以，学习电于制作技术，必须掌握焊接技术，练好焊接基本功。在正式的焊接训练开始之前，我们先认识了以下几件焊接工具：（1）电烙铁。电烙铁是最常用的焊接工具，本次实习中我们使用的是30W的长寿命电烙铁。（2）焊锡和助焊剂（松香）。焊锡不但能固定元件，而且能保证可靠的电流通路。（3）辅助工具。如：尖嘴钳、斜口钳、剪刀等。掌握正确的焊接时间，3秒钟左右尽量增大电烙铁和焊点的接触面焊锡要适量焊接结束后，检查一下有没有漏焊、搭焊、虚焊的现象。五、调试过程：测量电流，电位器开关关掉，装上电池，用万用表的50mA档表装跨接在电位器开关的两端（黑表笔接电池负极，红表笔接开关的另一端），若电流指示小7于10mA，则说明可以通电，将电位器开关（音量旋至最小即测量静态电流）用万用表分别依次测量V1，V3，V5，V6四个电流缺口，若被测量的数字在规定的参考值左右即可用烙铁将这四个缺口依次连通，再把音量开到最大，调双连拔盘即可以调到电台。在安装电路板时注意把喇叭及电池引线埋在比较隐蔽的地方，并不要影响调谐拔盘的