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1、精选优质文档-倾情为你奉上调频收音机的设计学生:何烨 指导教师:周永强内容摘要:本课题主要研究调频收音机的设计全过程，各部分电路的组成、作用、性能指标和工作原理。设计方法主要采用了两块集成电路TA7335P和FS2204，使电路设计变得简单。主要的设计思路是：由天线、输入回路、高频放大电路、混频电路、本机振荡电路、中频放大电路、鉴频电路、低频功率放大电路、扬声器组成。本设计成果，基本上满足要求，性能指标符合。本电路缺点是噪声大，电路失真较明显等，还需要进一步改进。关键词：调频 混频 鉴频 低频放大 中频放大Design for FM radioContent abstract: This to
2、pic research FM receiver design process, each part of the circuit, composition, function, performance index and work principle. Design method mainly adopts two integrated circuit TA7335P and FS2204, the circuit design simplicity. The design of the main idea is: by antenna, input circuit, high freque
3、ncy amplifier circuit, frequency mixing circuit, this machine oscillating circuit, intermediate frequency amplifier circuit, popularly used circuit, low-frequency power amplifier circuit, speaker composition. This design results, basically meet the demands, performance index comply with. This circui
4、t faults is large noise, circuit distortion is obvious, and also needs further improvement.Key words: FM Frequency mixing Popularly used Low frequency amplifier Intermediate frequency amplifier目录调频收音机的设计前言随着科学技术的不断发展，新颖的调频收音机的不断出现，技术不断的提高，设计出来的收音机外型精致小巧。从分离元件到集成电路，这标志着收音机的内部电路简单。用一个集成块就能完成所有的工作。从早期的
5、调幅收音机到现在的调频收音机，我们可以想象收音机的不断改进和不断创新，使收音机的发展空间越来越大。现在，出现了新一代高科技产品数字调频收音机，功能强大，性能优良，设计精巧耐用。调频收音机电路设计，主要采用两块集成块，这两块集成块分别是IC1 TA7335P和IC2 FS2204。IC1集成块具有对调频广播信号进行放大、与本振信号差拍混频的功能；IC2集成块具有对调频中频信号进行放大、鉴频，对调幅信号进行高频放大、与本振信号差拍混频，对调幅中频信号进行放大、检波、低频放大的功能。两块集成块和一些分离元件组成了调频收音机。该电路即可以实现调幅也可以实现调频，具有两项功能。可以说这是高科技的产物。1
6、 调频广播与单声道收音机1.1.1 调频波的特点1.1.1.1 调频波的形成调制是通过用待传送的音频信号（即调制信号）去控制高频载波的振幅、频率或相位来实现的。1.1.1.2 频偏调频波是一种等幅疏密波，疏密波变化的程度用频偏来表示。频偏是调频广播中的一个总要概念，它表示为某时刻调频波的频率与调制前高频载波的频率之差，在调频过程中，频偏随音频信号强弱变化，音频信号强，频偏大，音频信号弱，频偏小。为保证高保真广播所需要的带宽和有效地利用有限的频道间隔，国际上规定调频广播允许最大频偏为75KHz。1.1.1.3 广播频段和传播特点调幅广播中的中波段载频范围为5251605KHz，短波载频范围一般在
7、2.626.1MHz，前者主要靠地波传播，后者应用在短波段靠电离层反射来传播，调频广播工作在超短波段，其范围在30300MHz，各国采用频率范围大小不一样，我国采用的是国际标准波段，即87108MHz。由于调频广播工作在超短波段，其工作频率大约为调幅中波广播频率的100倍，因此其传输特性与一般中波、短波的调幅广播有很多不同之处，主要特点有：直线传播，传播距离一般在几十至上百千米，易受金属物体、高山、楼房等障碍物的反射。1.1.2 调频广播的优点调频（FM）广播与调幅（AM）广播相比，主要有一下几个优点。1.1.2.1 抗干扰能力强，噪声低1.1.2.2 各电台间干扰少由于调频广播为视距广播，因
8、此各电台间相互干扰大大减少。1.1.2.3 易克服干扰所引起的幅度变化一般工业、家用电器等外界及本机内部干扰都以幅度调制方式出现，所以，这种干扰对调幅收音机来说很难克服，而调频收音机中因为有限幅器，能够切除这种幅度干扰，使得调频收音机的信噪比较高，不易出现噪声。1.1.2.4 频带宽、音质好调频广播目前规定中波广播的频道间隔为9KHz，考虑到选择性，中频通频带只能限制在9KHz以内，致使放声的最高频率只能在47KHz，所以，高音频分量难以重现，不能保证音质。调频广播电台间隔规定为200KHz，单声道调频收音机通频带为180KHz，立体声收音机通频带为198KHz，因此，放音频率可达201500
9、0KHz，这就可以实现高质量的声音广播。对于同一个调频调幅收音机，即使在低放及节目相同情况下，调频也比调幅收听效果好很多。1.1.2.5 解决电台拥挤频率不够分配的困难，调频段的开发不仅可以增加200个频道，而且由于它是视距传播，所以，数百千米外又可以重复使用同一频率，这样采用交叉布台的方法，在我国幅员辽阔的情况下，可大大增加可用的频道数目。1.1.3 单声道调频收音机基本组成及信号流程1.1.3.1 基本组成如1.1.3-1图所示为单声道调频收音机基本组成方框图，它采用超外差式，由输入回路、高频放大、混频、本振、中放、限幅、鉴频、音频放大及自动频率控制电路（AFC）等电路组成。调频收音机的调
10、谐器，通常设有高频放大电路，它由输入回路、高频放大、混频与本振电路组成。调幅收音机的调谐电路，一般不设高频放大电路。调频收音机变频后的中频频率为10.7MHz，而调幅收音机变频后的中频频率为465KHz，两者电路形式基本相同。调频波的干扰主要表现为幅度干扰，为此调频收音机中在中放电路后没有限幅电路，以切除幅度干扰。这是调幅收音机没有的，也是不能有的。由于调频收音机接收的是调频波，要想从中解调出音频信号，需要采用用频率解调电路，即鉴频电路。调幅收音机采用的是检波电路，以进行幅度解调。调频收音机中，由于本机振荡频率较高，为了防止由于电源电压与温度变化而引起的振荡频率漂移，还附设有自动频率控制电路（
11、AFC），这是一般调幅收音机中没有的。图1.1.3-1 单声道调频收音机电路方框图1.1.3.2 信号流程如1.1.3-1图所示，由天线接收到的信号，经过输入回路的选频，将所选出的等幅调频波先送入高频放大电路进行放大，以增加输入信号的幅度，然后变频，变换成10.7MHz固定中频的调频波。这里的中频调频信号，保持了原调频信号频率偏移特性，只是载频频率变低。限幅电路的作用是把经过中频放大后的调频波上的幅度干扰切除掉，保持调频波的等幅特性。经过限幅电路去掉噪声干扰后，信号被送至鉴频电路，通过鉴频电路解调作用，将调频波中的频率变换转换成信号幅度的变化，于是得到与发射台相对应的音频信号。音频信号再经过低
12、放、功放电路组成的音频放大电路放大，推动扬声器发出声音来。与AM收音机相比，其低放、功放电路基本相同，可公用。2 调频头电路1.2.1 调频头电路的组成、作用与要求1.2.1.1 组成与作用调频头也称调频高频头或高频调谐器，它主要由输入回路、高频放大电路、变频电路组成，见1.2.1.1-1图所示。图1.2.1.1-1 调频头电路方框图调频头的作用是选择所要接听的调频电台信号，并将它放大、混频，变为10.7MHz的固定中频信号，输至中频放大电路。1.2.1.2 性能要求调频头既是调频接收电路中工作频率最高、信号最微弱的部位，又是决定整机选择性、灵敏度的关键部件。因此，对调频头的电路结构、元器件质
13、量及工艺要求较严格。1.2.1.3 要有良好的选择性调频头既要能选择出所要接听的电台的信号，又应能对其它电台的信号及干扰信号有效地加以抑制。尤其是镜频干扰和中频干扰，必须靠调频头来抑制，一旦进入中频放大级以后，中频滤波器是无能为力的。1.2.1.4 噪声系数要小输入信噪比与输出信噪比的比值叫噪声系数。调频头处在整机最前端，降低调频头的噪声（采用低噪声元件和降低线路本身噪声等措施），是收音机的噪声功率大大下降，噪声系数也大大减小，扬声器可发出没有任何杂音的“干净”的声音。1.2.1.5 线性要好，动态范围大，增益适当调频头要有很好的线性工作状态和能够承受大信号的较大工作范围，同时还要有适当的增益
14、。1.2.1.6 本振辐射要小本振信号可视为一种干扰源，若其向外辐射，则对接收机造成干扰。为此，本机振荡不要过强，波形失真要小，一般对本振部分加以屏蔽。有些高保真收音机甚至把整个调频头全屏蔽起来。1.2.2 输入回路调频收音机输入回路分为固定调谐式输入回路和可变调谐式输入回路。固定调谐式输入回路的谐振频率为87108MHz的调频波段中间（98MHz）附近的固定值。由于调频收音机的频率覆盖比较窄，通常使波段两端的灵敏度较高，中间有些失真，增益较低，为补偿波段中间的增益，将输入回路的谐振频率调到中间。采用固定调谐式输入回路的调频头，一般使用双连可变电容器，一连用于本振谐振回路，一连用于高放输出端谐
15、振回路，这样可以基本满足普通调频收音机对灵敏度与选择性的要求。输入回路的天线多采用拉杆天线，有单杆和双杆之分，单杆对地不平衡，双杆对地平衡。单杆不平衡天线输入回路，如1.2.2-1图所示，其特点是结构简单。A图为电容耦合，L1、C1组成的输入回路，75欧姆鞭状天线接收的信号通过C2耦合到输入回路，经筛选后，输入回路选择出的信号经C3耦合到高放级。B图为电感耦合，天线接收的信号通过电感L1、L2耦合到输入回路，再由C2输入回路选择出的信号耦合到高放级。电容耦合在天线与输入回路的匹配和传输均匀性上，不如电感耦合好，但结构简单，普通接收机多采用电容耦合的方式。图1.2.2-1 输入回路双杆平衡天线输
16、入回路，如图1.2.2-2所示。它有单调谐和双调谐之分，A图为单调谐回路，它通过L1、L2之间的耦合作用，将天线接收到的信号耦合到输入回路，再由C2将输入回路选择出的信号送到高放级。对要求较高的收音机，单调谐回路满足不了选择性既好，增益又高的要求，常采用B图所示的双调谐回路。图1.2.2-2 双杆平衡天线输入回路高档的调频收音机，常采用可变调谐式输入回路，如图1.2.2-3所示。改变输入回路的可变电容，使其与所要接收电台的信号频率发生谐振，其它频率的干扰受到很大的衰减，既增强了选择性，又提高了抗干扰能力。此电路多采用三连或多连可变电容器。天线接收的电台信号，通过L1、L2耦合到由L2、C1a、
17、C2、C3、C4和C5组成的输入回路。C4、C5组成电容分压器，起减小高放级输入阻抗的旁路作用，提高回路Q值，C5两端的电压送到高放级。图1.2.2-3 可变调谐是输入回路1.3 高频放大电路1.3.1 晶体管共基极高放电路调频头的晶体管高频放大电路一般采用共基极电路，这是由于共基电路的截止频率高、内部反馈小、工作稳定性好、有较好的增益，适于高频放大，并且共基电路输入阻抗低，容易与天线输入阻抗相匹配。图1.3.1 共基极高放电路如图1.3.1所示，该电路为晶体管共基极高放电路。其中，L1、C2组成固定调谐式单杆不平衡直接耦合输入回路。输入回路选择出的信号由变压器耦合到高频放大管基极，进行高频放
18、大后，再由C5、C6a、C7、C8与L2组成的可变调谐回路对信号进一步选择。即调节C6a，使调谐回路谐振于所要接收的电台频率上，从而对无用电台信号或干扰信号加以抑制，从而选择出所要接收的电台信号，经C9耦合到混频管。R1、R2、R3为该电路偏置电阻，AGC（自动增益控制电路）控制电压经R2加至高放管基极。C6a从容量最大变化到最小是，调谐回路从低端87MHz变化到高端108MHz。C5、C7用于调谐回路在高端与本振回路进行统调。C8容量较大，对高频相当于短路，只要起隔直作用。1.3.2 场效应管共源极高放电路在性能要求较高的调频收音机中，高放管多采用场效应管。这是因为场效应管与晶体管相比具有阻
19、抗较高，动态范围大，噪声系数低等优点。将场效应管应用于高放电路，可大大提高对大信号的承受能力，减小失真，提高整机的选择性。如图1.3.2所示，为场效应管高放电路，为提高增益，它接成共源极电路。该图中，L1、L2、C1、C2与C3组成可变调谐式输入回路；AGC电压从中放输出取得，经R4、C12、R1滤波，由R1提供给场效应管栅极，在输入信号电压增大时，管子压变负，跨导减小，增益下降，即反向AGC；R2为源极电阻，负偏压从R2上取得；R3为漏极电阻，提供电源电压；L4、C8、C9与C10组成并联谐振回路；C6为中和电容，起抵消漏栅电容内部反馈的作用。图1.3.2 结型场效应管的高放电路1.4 变频
20、电路调频头变频级有采用单管完成本振和变频功能的，也有采用两只分别完成本振和混频功能的。单管完成本振与变频功能的电路，与调幅收音机电路基本相同，此处不再重复。电压一种简单实用的混频电路如图1.4-1所示。其中，三极管T1实现频率变换，将天线接收到高频调制信号（f1）与三极管T2和晶振组成的本机振荡器的输出信号（f2）进行混频，由LC选频网络选出的中频信号（f2-f1）。频率变换的原理是，利用三极管集电极电流ic与输入Vbe之间的非线性关系实现频率变换。变换后的调制参数（调制频率和频率偏移）保持不变，仅载波频率变换成中频频率。对于上图所示电路，由于高频调制信号从混频管的基极输入，本机振荡信号从混频
21、管的发射极注入，顾称这种电路为基极输入、发射极注入式混频电路。这种电路的特点是：信号的相互影响小，不易产生牵引现象，但要求本振的输出电压较大，以便使三极管T1工作于非线性区，实现频率变换。混频管T1的静态工作点由R1、R2及R3决定（在电源电压+Vcc确定时）。为使混频管在大信号输入下进入非线性工作区，静态工作电流Icq不能太大，否则非线性作用消失，混频增益将大大下降。但Icq也不能太小。实验表明+Vcc=+6V时，Icq取（0.30.5）mA较合适。三极管T2和晶振Jt组成的本机振荡电路称为电容反馈三点式振荡电路,又称”考毕兹”电路。电路的反馈洗漱F=C7/C5。振荡频率主要由晶振的频率决定
22、，因此频率稳定度较高。分析表明，振荡频率f0的表达式式中，Lq为晶振的等效电感，与频率有关，对于频率为几十兆赫的晶振，Lq约为几毫亨；为谐振回路总电容，由晶振的等效电容C0、Cq与外接电容C4、C5及C7共同决定。若选C4C5，C4C7，则式中，Cq为（0.0050.1）pF，C0为（25）pF，所以C4的取值比较小才能对晶振的频率实现微调，一般C4为几皮法几十皮法的小微调电容。图1.4-1 双管构成的混频电路本机振荡电路的静态工作点主要由R4、R5、R6及R7决定。为使本机振荡器输出较大的电压，静态电流Icq应较大，但也不能太大，否则会使振荡输出的波形发生畸变，产生高次谐波，影响混频级电路的
23、性能。实验表明+Vcc=+6V时，Icq取（0.40.8）mA较好。电容C3为本机振荡器的输出耦合电容。由于混频管工作在非线性状态，易引起各种信号的干扰，如中频干扰、镜像干扰等，采用晶振构成的本机振荡电路，可以减少干扰，必要时，在混频级前加一级高频调谐放大器，可大大抑制镜像干扰。1.5 自动频率控制电路（AFC）自动频率控制电路简称AFC电路，它是一个闭合环路，如图1.5-1和1.5-2所示。从鉴频电路得到的电压正比于偏离10.7MHz中频的频偏的大小，若用这个电压控制本振回路中的可控元件，就可改变本振频率。它是利用接收机失谐时鉴频电路输出的直流电压控制本振频率，使接收机自动处于最佳调谐状态，
24、这时鉴频电路反馈的AFC电压最小。控制本振频率的最常见方法是采用变容二极管，其特性曲线见上图所示。将变容二极管置于本振调谐回路中，当AFC控制电压加在变容二极管两端，随着AFC电压的变化，变容二极管的等效结电容Cb也随之变化，其结果使AFC电压控制本振电路的谐振频率。图1.5-1 自动频率控制方框图图1.5-2 变容二极管特性曲线1.6 调频头电路实例分析请见附录A为调频头实例电路。L1、C2组成单杆不平衡天线输入回路。天线接收的信号通过C17耦合到输入回路，其通频带在87108MHz，次输入回路筛选后的信号由C3耦合到高放级。高放级VT1采用共基极电路，其负载是由L2、C5、C6组成的可变调
25、谐回路。可变电容，它与本振回路中C1b构成双连可变电容，C8为耦合输出电容。VT2为变频管，既完成本振功能又实现混频。其中，C1b、C12、C10、C14与L4组成本振回路。C12为振荡反馈电容，C14为微调电容，C13为补偿电容，L3、C9、R4构成串联谐振回路，起中频陷波作用，抑制中频干扰。由C8输出的高频信号与C12输出的本振信号，同时加到VT2输入端，利用VT2非线性作用产生10.7MHz中频信号。中频选频回路T1与本振回路串接，由于中频选频回路中电容对频率较高的本振信号相当于短路，本振回路中L4电感对中频信号也相当于短路，故这两个回路相互影响很小。变容二极管VD4通过隔直电容C15跨
26、接在本振回路两端。当调谐准确时，变频输出中频信号10.7MHz，此时Vafc为零，本振频率不受影响；当本振频率发生漂移，则它与接收的高频信号差也将偏离10.7MHz，这时鉴频电路将输出正或负的Vafc直流电压，该电压经R8加至变容二极管VD4的负极，使其电容量增大或减小，使本振频率恢复正常。二极管CD3是阻尼二极管，VD5、VD6起稳压作用，为高放管VT1与变频管VT2提供偏压。1.7 中频放大电路1.7.1 作用与性能要求1.7.1.1 作用将变频级输出的中频10.7MHz信号加以放大，提高灵敏度；对中频信号进一步筛选，提高选择性；并且送到鉴频器进行鉴频。1.7.1.2 性能要求中放级性能的
27、好坏，在很大的程度上决定这收音机整机的灵敏度、选择性、失真度和自动增益控制等主要的技术指标、对中频放大器主要性能的要求有：1.7.1.3 增益高要保证有60dB左右功率增益，一般中放级采用两级放大。1.7.1.4 选择性好中频放大器多采用谐振于10.7MHz并联谐振回路作负载，由此大大提高整机的选择性。1.7.1.5 稳定性好中放级工作在10.7MHz信号下，如果不考虑其工作时的稳定性要求，将容易出现失真、自激现象等。1.7.1.6 通频带要有一定的宽度中频信号的中心频率为10.7MHz，广播电台发射信号的频谱宽度规定为9KHz。这样，送入中频放大级的信号频率约为88108MHz，要对整个频谱
28、内的信号均匀放大就要求中放级的通频带要有一定的宽度。1.7.2 电路分析中频放大电路一般由两级中频放大器和三个中频变压器组成，如图1.7.2-1所示。中频变压器有两个作用，其一，变压器的初级线圈与槽路电容组成固定中频的选频回路，对信号作进一步的筛选；其二，利用变压器耦合实现阻抗匹配，并将信号耦合至下一级。图1.7.2-1 中放电路的组成变频后的10.7MHz的中频信号经过中频变压器1的筛选后，送往第一级中频放大器放大；中频变压器2对放大后的中频信号进一步加以筛选，再送到第二级中频放大器放大，中频变压器3将选出的信号送往检波器。应当指出，三个中频变压器工作原理是相同的，但是对它们的要求不同，参数
29、也有所不同。要求变压器1有良好的选择性，变压器2有一定的通频带和选择性，变压器3有较宽的通频带和较好的选择性。在实际的电路中，三个变压器的位置不可更换。1.7.3 调谐回路的种类中频变压器就是调谐回路。它可分为单调谐回路、双调谐回路和陶瓷滤波器。各种外差式收音机的类别、档次不同，对增益、选择性通频带等指标的要求也不同，选用的中频变压器也不同。1.7.3.1 单调谐回路单调谐中放回路每级只有一个LC并联谐振电路，有时为展宽谐振回路通频带，往往在回路两端并联一个阻尼电阻。如图1.7.3-1所示为单级单调谐中放电路。要说明的是，为了电路稳定，实际电路中往往还要设置中和电容，如图1.7.3-1 C9，
30、这是因为晶体管本身存在极间电容，一般几皮法。对低频信号工作时，这些电容容抗较大，近似开路，对电路影响不大。但高频率信号工作是，其容抗较小，将有高频电流通过，特别是基极和集电极极间电容Cc，能把集电极输出的一部分信号反馈回基极输入端，形成内部反馈，由此能使中放管产生自激。如增加中和电容C9，由于中频变压器T初级抽头接电源，使初级上下两端相位正相反（对抽头而言）。这样，输出信号从C9加到基极的电流I9相位刚好和极间反馈电流Ic相反。如果适当选择C9的大小，就可以使这两个电流大小相等，从而相互抵消。由此可知，所谓中和，就是认为的外加一反馈电流和管内极间电容所造成的反馈电流大小相等相位相反，从而相互抵
31、消。单调谐回路结构简单，便于调整。其谐振曲线较尖锐，虽对10.7MHz中频信号能产生很高压降，有较好选择性，但对距10.7MHz中心频率稍远一些的信号衰减过大，致使音质欠缺。图1.7.3-1 中频调谐回路谐振特性1.7.3.2 双调谐回路单调谐中频放大器具有结构简单，调整方便，应用广泛等特点，但它很难同时满足选择性和通频带两方面的要求。在较高档次收音机中多采用双调谐中频放大器。双调谐耦合回路是指两个谐振于同一个中心频率f0的LC并联谐振回路，它们间通过电感或电容耦合的方法，形成一个双调谐耦合回路，其频率相应除决定于各调谐回路的Q值外，很大程度上还与两回路间电感或电容耦合松紧有关。耦合较松时为单
32、峰曲线，耦合较紧时为双峰曲线。如图1.7.3-2所示。图1.7.3-2 双调谐回路谐振曲线从上图我们可以看到，双调谐耦合回路如果调整得当，可以获得接近理想的矩形曲线。因此，双调谐回路中频放大器可以满足收音机对通频带与选择性的同时要求，即矩形曲线内信号得到均匀放大，而曲线外干扰信号得到急剧衰减。双调谐耦合回路的缺点是：结构复杂，调整困难。1.7.4 典型实例分析收音机实验箱超外差式收音机的中频放大电路，采用典型的单调谐中放电路，请见附录B所示。它有两级发射极中频放大电路，并在各级的输入、输出端配接了单调谐回路。电容器C5与中频变压器T1的初级线圈并联，组成LC谐振回路。改变初级线圈的电感量，可使
33、回路对10.7MHz的中频信号在初级线圈上产生很大压降，通过初、次级线圈之间的耦合作用，加到晶体管VT2的基极。偏离谐振频率的信号，在初级线圈上产生的压降较小，很难耦合到下一级去，这样就可将不需要的信号抑制掉。10.7MHz中频信号经VT2放大，由T2初级与C9组成的谐振回路在一次选频。这样，中放电路就大大提高了整机的选择性。此外，中频变压器还起到阻抗变换的作用。由于共发射极电路的输入阻抗低，输出阻抗高，可以通过适当选择中频变压器的初级抽头和次级线圈的匝数，实现阻抗匹配，提高中频放大电路的增益。第二级中频放大器与第一级原理相同，只它的工作电流比第一级高。放大了的中频信号，由T3初级线圈与C11
34、组成的谐振回路作进一步选择，经过变压器耦合送到鉴频器。电路中的C8、C10是旁路电容，使交流接地，这样放大信号将被加在晶体管b-e间。R3、R7、和R6分别为VT2、VT3的偏置电阻，R7又是自动增益控制电阻，R8是VT3的发射极电阻，起电流负反馈作用，可以稳定工作点。1.8 鉴频电路与去加重电路1.8.1 鉴频电路1.8.1.1 作用鉴频电路也称频率检波器，它是解调器的一种。鉴频是调频的逆过程，鉴频电路的作用是从调频信号中解调出低频调制信号。对于单声道接收机，它可取出调制在载波上的音频信号；对于立体声接收机，它可从主载波上取出立体声复合信号。1.8.1.2 性能要求鉴频电路要求非线性失真小。
35、解调后的波形失真较小，才能使原来的调制信号不失真地重现出来。鉴频电路在输入同样频偏的调频波的情况下，解调出的信号幅值较大，灵敏度高。鉴频电路的通频带约为中放通频带的1.5倍。由于带宽与灵敏度是相互矛盾的，一般立体声收音机只要30KHz带宽就够了。否则，频带过宽，中放增益又不充分，将会使鉴频电路灵敏度下降。1.8.2 鉴频的基本方法鉴频过程分为两步：首先把等幅的调频波转化为幅度按调频信号频率变化规律而变化的调频调幅波；然后再从调频调幅波中把幅度变化规律检出来，即得到原调制信号，因此鉴频电路一般由两部分组成。一部分为线性变换电路，它对调频波进行波形变换，将等幅的调频波变换为幅度按调制信号规律变化的
36、调频调幅波。另一部分为含非线性元件的调幅检波器，对调频调幅波信号进行幅度检波，以检出调制信号。如图1.8.2所示图1.8.2 鉴频电路工作方框图1.8.3 电路分析如图1.8.3-1所示，为比例鉴频电路。L1、C1为次级谐振回路，并且谐振频率为10.7MHz；L2绕组设有中心抽头，经过L3接至C连接点，D点接地，输出V0为C、D两端电压，C为耦合电容，线性变换电路是L1、C1和L2、C2组成的双调谐双耦合电路。幅度检波部分由特性相同的两只二极管VD1、VD2组成，C3、C4与R1、R2是检波负载，C3=C4，R1=R2，C5容量较大，并接在A、B两端，C5与R1、R2组成限幅电路。图1.8.3
37、-1 比例鉴频电路L1、L2、L3上的电压分别为V1、V2和V3。L2被中心抽头分为两半，所以对中心抽头来说，每半边电压为V2/2。L3的一端接L2中心抽头，另一端相当于接到了C点。对于二极管VD1和VD2，他们两端加的信号电压，分别为V2/2与V3之和、V2/2与V3之差。检波电流在C3、C4上形成电压降为Vc3、Vc4。因为VD1、VD2顺极性连接，故Vc3、Vc4方向相同。C5两端A、B间的电压降Vab为Vab=Vc3+Vc4C5是电解电容器，容量较大，充、放电均缓慢，则可以认为Vab基本上是一个稳定的直流电压，即使鉴频电路输入的信号存在幅度干扰，也不致引起Vab的波动，从而实现限幅。可
38、以算出输出端C、D之间的电压降V0=Vcd=Vc4-Vr2=Vc4-Vab/2=Vc4-(Vc3-Vc4)/2如下图2.8.3-2为线性变换回路把频率变化的调频信号，变换为幅度变化的调频信号，所呈现出的“S”鉴频曲线。其中，横坐标表示频率，10.7MHz为调频中频频率，以它为中心，两边分别表示频偏的变化；纵坐标表示鉴频电路检出的调制信号电压幅度，即鉴频电路输出电压随着频偏的变化规律。由于频偏有正有负，所以鉴频输出也会有正、负变化。带宽B即为S曲线中间线性部分所对应的频率范围，而S曲线弯曲部分是由于电路失谐，增益下降所至。从上面可以分析出，虽然Vab基本没有变化，但是随输入信号的频偏变化，Vc3
39、和Vc4不断地变化，造成C、D两端输出电压幅度的变化规律与原信号频偏变化规律成比例，再由VD1与VD2检波，对已变成调幅波的调频信号进行检波，检波原调制信号，达到了调频波解调的目的。图2.8.3-2 鉴频曲线2.9 低频放大电路2.9.1 性能要求2.9.1.1 要有足够的放大能力低频放大器放大音频信号的能力越大，微弱信号得到的放大量就越大，因而收音机的灵敏度就越高，声音就越响亮。2.9.1.2 失真要小扬声器能否真的重现电台原来的声音信号，与低频放大器有直接关系。如果失真大，音质就会变差。所以，要求低频放大器失真尽可能小。2.9.1.3 噪声要小在低频放大器中，引起噪声的主要原因是晶体管质量
40、不好，所以，要尽量选用低噪声晶体管，以减小低放级的噪声。2.9.1.4 频率特性要好声音的频率范围较宽，低频放大器要能够对各种频率的音频信号进行等量的放大，即频率特性好。如果对音频的低频部分放大能力和高频部分的放大能力差别很大，就会使声音变得很难听。丢失低频分量声音显得很刺耳，丢失高频分量声音显得很沉闷。所以，要求低频放大器在一个尽可能大的频率范围内，对音频信号作近似等量的放大。2.9.1.5 效率要高低频放大器最终的目的是使扬声器发声清脆、洪亮。扬声器放音的功率一般较大，当输出功率一定时，效率越高，电池消耗就越少。这在低频放大电路中是很突出的问题。2.9.2 电路分析2.9.2.1 单管功放
41、电路单管功放电路是甲类功放电路，如图2.9.2.1-1所示。图2.9.2.1-1 单管功率放大电路输入变压器T1将激励信号输入到功率放大管VT1基极。该变压器还担当前后级间阻抗匹配。功放管VT1工作在甲类放大。R1、R2是基极偏置电阻，R3为发射极直流负反馈电阻，它们组成静态工作点的稳定电路。C2为射极交流旁路电容。由于C1与C2对信号频率的容抗较小，输入信号可以通过C1、C2直接加到晶体管b、e端，以减小输入信号在R2上的损耗。输出变压器T2将VT1放大信号输送给负载，并且它还实现扬声器与VT1输出端的阻抗匹配，以使扬声器获得最大输出功率。由于甲类功放电路在没有工作信号输入时，其静态消耗电流
42、与放大器输出最大信号电流基本相等，所以该放大器效率很低，目前在收音机中很少采用。2.9.2.2 变压器耦合推挽功放电路变压器耦合推挽功放电路是甲乙类推挽功放电路，如图2.9.2.2-1所示。图2.9.2.2-1 变压器耦合推挽功放电路VT1为前置放大级，R1为其偏置电阻；T1为前置放大与功放之间耦合变压器，次级为两组绕向相反、匝数一样的耦合线圈；VT2与VT3两配对管组成推挽功放电路，与R3是这两管的分压式偏置电阻，通过R3与R2的设置，给VT2与VT3较小偏置电压，其静态电流被调至很小，使电路工作在甲乙类，静态时功耗近似为零，并还能客服交越失真；R4为射极负反馈电阻，有稳定工作点作用；T2为
43、功放与扬声器之间的推挽输出变压器，一方面耦合功放输出信号，另一方面实现阻抗匹配。该电路工作过程如下。前置放大管对鉴频后输出的音频信号进行幅度放大后，送至T1，当T1初级加有音频正弦波电压Vi时，其次级两端出现两个大小相同、相位相反的电压Vi1、Vi2，分别加至VT2和VT3发射极。当输入信号为正半周时，晶体管VT3的基极对发射极来说是负的，所以导通，出现半波集电极电流ic3，通过变压器T2耦合在负载上获得前半周输出电压。此刻VT2的基极对发射极的电位是正的，对于PNP管来说处于截止状态，没有工作。同理，当输入信号为负半周时，VT2产生半波集电极电流ic2，通过T2耦合在负载上获得后半周输出电压
44、此刻VT3处于截止，没有工作。由上可知，推挽工作状态的实质是每管只工作半周，输出的两个正负半周信号通过输出变压器T2在负载上合成起来，使负载喇叭得到一正弦音频信号。2.9.2.3 五输出变压器功率放大器功放输出采用变压器耦合可以实现与负载电阻匹配，提高输出功率和放大器的效率。但是，变压器也存在一些难以克服的缺点，例如，体积大，不适合电路集成化，变压器与损耗使放大器效率降低，频率响应差。为了克服这些缺点，在保证一定功率和效率的前提下，又出现了各种无输出变压其功放电路，也称OTL功放电路。图2.9.2.3-3 无输出变压器功率放大器基本原理如图2.9.2.3-3所示。其中，VT1是NPN管，VT2
45、是PNP管，两管性能相似，故又称之为互补对称电路。当输入信号为正半周是VT1导通，其射极电压随输入电压变化，使得负载Rl上获得正半周电压，此刻VT2发射极反偏处于截止状态。当输入信号为负半周时，VT1处于截止而VT2发射极正偏处于工作状态，其射极电压随输入电压的负半周变化，使得Rl上获得负半周电压。总过程使负载Rl上获得一个合成的正弦波电压。由下图可知，电路由两个射极输出组成，因此它具有输出阻抗低，功率放大作用等特点。2.9.3 典型实例分析收音机实验箱七管超外差式收音机，采用典型的OTL电路，如图2.9.3-4所示。NPN管VT6与PNP管VT7组成互补推挽电路，VT4为前置低放，VT5为激
46、励极，为VT6与VT7组成的OTL电路提供激励信号。R17为推挽电路的偏置电阻，VT6、VT7上的基极偏流由R17两端的压降大小来决定。R19是VT5的偏置电阻，他/她跨接在输出端与激励极VT5的基极之间。同时具有负反馈作用。由于VT5、VT6和VT7之间采用了直接耦合，所以它们之间的静态工作点是相互牵制的，即调节R19改变VT5集电极电流，也将一起R16或R17上的压降发生变化，从而使VT6、VT7偏置电压发生变化，将改变VT7的射极电位，正常时它为1/2E。C15、C16、C20为耦合电容；R12、R13为VT4偏置电阻；R14、R19为VT5的偏置电阻；R16、R18为VT5的集电极负载
47、电阻；C18为VT5的射极旁路电容。其工作过程如下。当VT5的基极输入音频信号为负半周时，其集电极输出的是正半周信号。这个正半周信号叠加在VT7的b、e间，使它的发射极处于反向偏置而截止；然而这个正半周信号叠加在VT6的b、e间，使它的发射极处于偏置而导通工作。于是电源通过VT6、扬声器负载电阻Y，形成给C20的充电电流，使C20充上左正右负的电荷，电位近似1/2E，同时音频信号经VT6放大后由C20输出给扬声器。图2.9.3-4 超外差式收音机中的OTL电路2.10 整机电路分析2.10.1 集成电路调频/调幅收音机设计由两块集成电路IC1和IC2构成的调频/调幅收音机电路，请见附录C。其中，IC1为TA7335P，具有对调频广播信号进行放大、与本振信号差拍混频的功能；IC2为FS2204（或ULN-2204），具有对调频中频信号进行放大、鉴频，对调幅信号进行高频放大、与本振信号差拍混频，对调幅中频信号放大、检波、低频放大、功率放大等功能，因此，用FS2204芯片还可以构成单片调幅收音机。TA7335P称为集成电路调频调