调频收音机课程设计Word下载.docx
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利用无线电波作为载波，对信号进行传递，可以用不同的装载方式。
在无线电广播中可分为调幅制、调频制两种调制方式。
目前调频式收音机多采用集成芯片并用天线接收。
在本次收音机整机电路实现和实践中采用的是CXA1691M集成芯片和其他的辅助电路，其整机具有灵敏度高、工作稳定、选择性好及失真度小等优点，很适合用来研究和学习。
二、收音机的工作原理
2.1调频收音机的基本工作原理
收音机的原理是把从天线接受到的高频信号，经检波还原成音频信号，送到扬声器变成音波。
是把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。
由于不同频率的无线电波用途较广、接受的电波较多，所以音频信号就会互相干扰，导致音响效果不好，所以当要选择所需的电台并把不要的信号“滤掉”，以免产生干扰，所以在我们收听广播时，使用选台按钮。
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!
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型的收音机电路可用如图1所示的方框图来表示。
图1
HX218AM/FM收音机电路方框图
2.2HX218调幅调频收音机工作原理的具体分析
本次设计中采用的收音机是一种AM/FM二波段的收音机，此收音机电路主要由大规模集成电路CXA1691M组成。
收音机整机电路图如图2所示。
CXA1691M内部电路图如图3所示。
图2
HX218AM/FM型收音机电路图
2.2.1输入调谐回路
由于同一时间内广播电台很多，收音机天线接收到的不仅仅是一个电台的信号。
由于各个电台发射的载波频率均不相同，收音机的选频回路通过调谐，改变自身的振荡频率，当振荡频率与某电台的载波频率相同时，即可选中该电台的无线信号，从而完成选台。
由于我们采用的是超外差式收音，选出的信号并不立即送到检波级，而是要进行频率的变换（即变频，目的是让收音机整个频段内的电台放大量基本一致，
因为频率稳定放大倍数也就相对稳定）。
利用本机振荡产生的频率与外来接收到的信号进行混频，选出差频，即获得固定的中频信号（AM的中频为465KHz，FM的中频为10.7MHz）
图3
CXA1691M内部方框图
图2所示收音机电路中，这部分电路有四个LC调谐回路，带箭头用虚线连在一起的是一只四联可变电容器CBM-443DF，其中CA与L1并联是调幅波段的输入回路（选台回路）、CB与T1相联的是调幅波段本机振荡电路，C7（120P）是一只垫振电容，把本振频率垫高，使本振电路频率比输入回路频率高465KHZ，CC与L2并联的是调频波段的输入回路（选台回路），CD与L3并联为FM（调频）波段本振回路，和可变电容并联的分别是与它们适配的微调电容，用作统调。
K2是波段开关，与集成电路“15”脚内部的电子开关配合完成波段转换，开关闭合是低电平为调幅波段，开关断开是高电平为调频波段。
以上元件与集成电路（IC）内部有关电路一起构成调谐和本机振荡电路，变频功能基本由IC内部完成。
2.2.2中频放大与检波
作用：
将选台、变频后的中频调制信号（调幅为465KHZ，调频为10.7M）送入中频放大电路进行中频放大，然后再进行解调，取出低频调制信号，即所需要的音频信号。
在图2电路中，中频放大电路的特征是具有“中周（中频变压器）”调谐电路或中频陶瓷滤波器。
IC内部变频电路送出的中频信号从“14”脚输出，10.7MHz的调频中频信号经三端陶瓷滤波器CF2选出送往IC的“17”脚，465kHz的调幅中频信号经R1和T3中周，再经过CF1三端陶瓷滤波器选出送往IC的“16”脚，中频信号进入IC内部进行放大并检波，从“23”脚输出音频信号。
鉴频（调频检波）和调幅检波电路都在IC内部。
IC的“23-24”脚之间的电容C15是检波后得到的音频信号耦合到音频功率放大输入端的耦合电容（通交隔直，让交流的音频信号通过，直流分量隔离），“2”脚外接的C9和T2是外接FM鉴频网络。
2.2.3低频放大与功率放大
解调后得到的音频信号经低频和功率放大电路放大后送到扬声器或耳机，完成电声转换。
图2电路中IC的“1”、“3”、“4”、“24～28”脚内部都是低频放大电路。
“1”脚为静噪滤波，接有电容C10（0.022UF），“3”脚所接电容C8（4.7UF）为功率放大电路的负反馈电容，“4”脚为直流音量控制端（改变引脚电位来改变内部差动放大器的放大倍数），外接音量控制电位器中心抽头。
IC的“25”脚接的C18（10UF）是功率放大电路的自举电容，以提高OTL功放电路的输出动态范围，“26”脚为功放电路供电端，外接C19（100UF）和C17（0.1UF）分别为电源的低频滤波和高频滤波电容。
音频信号经“24”脚输入到IC中进行功率放大，放大后的音频信号从“27”脚输出，经C16（100U）耦合送到扬声器或耳机发声，C20（0.1UF）是一只高频滤波电容，防止高频成分送入扬声器。
2.2.4电源及其他电路
本机的电源部分包括有两节1.5V电池、“26”脚外围的低频滤波电容C19（100UF）、C17（0.1UF）电源高频滤波电容，“8”脚外围的低频去耦滤波电容C2（10U），电源高频滤波电容C3（0.22UF）及由音量电位器连动的电源开关K1，R3和LED构成电源指示电路。
“21”脚外围的C12（4.7UF）、“22”脚外围的C13（10UF）是自动增益控制（AGC）电路滤波电容。
此外，为了防止各部分电路的相互干扰，IC内部各部分的电路都单独接地，并通过多个引脚与外电路的地相接，如“13”脚是前置电路地，“28”脚是功放电路地。
2.2.5天线接收部分
CXAl691M内部还设有调谐高放电路，目的是提高灵敏度。
拉杆天线收到的调频电磁波由C1耦合进入“12”脚调频FM高放输入，再进行混频。
调幅部分则由天线磁棒汇聚接收电磁波，经L1的次级线圈进入变频电路。
总结：
调频信号由TX接收，经C1送入IC的12脚进行高放、混频，9脚外接CC调谐回路选频，7脚外接CD本振回路，混频后的中频信号由14脚输出经10.7MHz陶瓷滤波器CF2选频后进入17脚进行中放，并经内部鉴频，IC的2脚外接鉴频网络，鉴频后的音频信号亦由23脚输出，再经C15耦合到24脚进行功放推动扬声器。
三、收音机电路板的装配
3.1装配前的准备及装配原则
3.1.1焊接前需要的材料及工具
电烙铁：
外热式电烙铁，功率为30w，烙铁头是铜制。
焊锡膏，焊锡，螺丝刀、镊子，练习用的电路板，砂纸，练习用电阻，电容，三极管，散装的收音机元件（电阻，电容，发光二极管，三极管，变压器，导线，电池，喇叭等等）。
具体元件清单如表3.1。
表3.1收音机元件清单
序号
材料名称
型号/规格
位号
数量
1
集成块
CXA1691BM
IC
1块
2
发光二极管
φ3红
LED
1支
3
三端陶瓷滤波器
455B
CF1
4
10.7MHZ
CF2
5
中波振荡变压器
红色（中振）
T1
6
中波中频变压器
黑色（465）
T3
7
调频中频滤波器
绿色10.7MHZ
T2
1只
8
磁棒线圈
55×
13×
5mm
L1
1套
9
调频天线线圈
φ6×
4圈
L2
10
调频振荡线圈
φ3×
6圈
L3
11
碳膜电阻
330
R3
12
2K、100K
R1、R2
各1支
13
电位器
5K
RP（K1）
14
瓷片电容
1P、10P
C6、C9
各
15
15P、18P
C4、C5
16
30P、121
C1、C7
17
103
C11
18
223或203
C3、C10
2支
19
104
C17、C20
20
电解电容
0.47UF
C15
21
4.7UF
C8、C12
22
10UF
C2、C13、C18
3支
23
100UF
C16、C19
24
四联电容器
CBM-443DF
SL
25
扬声器
φ58mm
BL
1个
26
波段开关
K2
27
拉杆天线
TX
一根
28
耳机插座
φ2.5mm
29
印刷电路板
30
刻度盘
31
图纸装配说明书
1份
32
连体簧、负极片、正极片
3件
33
连接带线
电池喇叭天线、J
6根
34
平机螺丝
φ2.5×
4粒
35
自攻螺丝
φ2×
1粒
36
φ1.6×
5φ2×
37
焊片、螺母
φ2.5φ2.0
各1个
38
前后盖、大小拨盘、磁棒支架
3.1.2元件装配顺序
1.电阻：
将电阻的阻值选择后根据两孔的距离弯曲电阻脚可以采取卧室紧贴电路板安装，也可以采用立式安装。
本次全部采取卧装在电路板上，
2.三极管:
保留一半高度，注意代号位置和管脚极性。
3.电容：
瓷介电容留一半高度，电解电容垂直插到底，注意正负极性。
4.中周：
插到底，注意次序不能错，T3、T4初级各有一点不用焊接。
5.变压器：
注意初次级位置，不要错。
6.电位器：
按图装配。
7.双联可调电容：
装配前先将磁棒支架夹在双联和电路板之间，用螺丝固定后再焊接。
8.发光二极管：
分清正负极按外壳开孔位置弯曲好形状再焊。
9.天线：
分清初次级，处理好后按图焊接。
10.电源线、扬声器：
3.1.3碳膜电阻大小的识别
碳膜电阻的大小由它的色环决定，金色和银色表示误差，读数时应在最后。
在碳膜电阻上共有四个色环，第一、二个色环均表示相应的数字，第三个色环表示0的个数，第四个色环表示误差，例如一个电阻的色环为橙红黑金，则它表示的电阻值为3000欧姆。
颜色与数字的对应如表3.2
表3.2
棕
红
橙
黄
绿
蓝
紫
灰
白
黑
金
银
5%
10%
3.1.4焊接电路板的要求
印刷电路板的装配是整机质量的关键，装配质量的好坏对收音机的性能有很大的影响。
因此焊接电路板总的要求是：
a.元器件在装配前务必检查其质量好坏，确保元器件是正常能使用的；
b.装插位置务必正确，不能有插错，漏插；
c.焊点要光滑、无虚焊、假焊和连焊。
本次所用到的印刷电路板如图3.1
图3.1印刷电路板图
3.2焊接电路板遵循的原则
（1）元器件的装插焊接：
应遵循先小后大，先轻后重，先低后高，先外围再集成电路的原则。
我这里还介绍一种办法就是：
以集成电路为中心，从“1—28”脚外围电路元件依次一一清理的办法进行装配，这样有利于电路熟悉和装配顺利进行。
（2）瓷介电容、电解电容及三极管等元件立式安装：
引线不能太长，否则会降低元器件的稳定性，而且容易短路，也会导致分布参数受到影响而影响整机效果；
但也不能过短，以免焊接时因过热损坏元器件。
一般要求距离电路板面2mm，并且要注意电解电容的正负极性，不能插错。
（3）可调电容器（四联）的装插：
六脚应插到位，不要插反（中心抽头多一个引脚的一面为调频部分可变电容），应该先上螺钉再进行焊接。
（4）音量开关电位器的安装：
首先用铜铆钉固定两边开关脚，然后再进行焊接。
使电位器与线路板平行，在焊电位器的三个焊接片时，应在短时间内完成，否则易焊坏电位器的动触片、从而造成音量电位器不起作用而失调或接触不良。
（5）集成电路的焊接：
CD1691M为双列28脚扁平式封装，焊接时首先要弄清引线脚的排列顺序，并与线路板上的焊盘引脚对准，核对无误后，先焊接1、15脚用于固定IC，然后再重复检查，确认后再焊接其余脚位。
由于IC引线脚较密，焊接完后要检查有无虚焊，连焊等现象，确保焊接质量，否则会有损坏IC的危险。
四、收音机的调试
4.1收音机电路板的调整原理
在调试前必须确保收音机能接收到沙沙的电流声（或电台），若听不到电流声或电台，应先检查电路的焊接有无错误、元件有无损坏，直到能听到声音才可做以下的调整实验。
收音机的调整有三种：
1.调中频——即是调中频调谐回路
中放电路是决定收音电路的灵敏度和选择性的关键所在，它的性能优劣直接决定了整机性能的好坏。
调整中频变压器，使之谐振在AM/465kHz（或FM/10.7MHz）频率，这就是中放电路的调整任务。
2.调覆盖——即是调本振谐振回路
在调频收音机中，决定接收频率的是本机振荡频率与中频频率的差值，而不是输入回路的频率，因此，调覆盖实质是调本振频率和中频频率之差。
因此调覆盖即调整本振回路，使它比收音机频率刻度盘的指示频率高AM/465kHz（或FM/10.7MHz）。
在本振电路中，改变振荡线圈的电感值（即调节磁芯）可以较为明显地改变低频端的振荡频率（但对高频端也有影响）。
改变振荡微调电容的电容量，可以明显地改变高频端的振荡频率。
3.统调——即是调输入回路
统调又称为调整灵敏度，本机振荡频率与中频频率确定了接收的外来信号频率，输入回路与外来信号的频率的谐振与否，决定了超外差收音机的灵敏度和选择性（即选台功能），因此，调整输入回路使它与外来信号频率谐振，可以使收音机灵敏度高，选择性较好。
调整输入回路的选择性也称为调补偿或调跟踪，因此，调整谐振回路的谐振频率主要是调整灵敏度，使整机各波段的调谐点一致。
调整时，低端调输入回路线圈在磁棒上的位置，高端调天线接收部分的与输入回路并联的微调电容。
4.2调频收音机的分块调试
4.2.1中频放大电路的调整
用调频高频信号发生器调整的方法如下：
调整时，整机置FM收音位置。
将音量电位器置于最大位置，将收音机调谐到无电台广播又无其它干扰的地方。
高频信号发生器输出频率为10.7MHz，电平为99dB，调制频率为1000Hz，频偏为±
22.5kHz的调频信号。
对于分立元件组成的调谐器，10.7MHz信号经中频输入电路引出，用夹子夹在混频管的塑料壳上，由电路中的分布电容耦合到电路中去，对于集成电路组成的调谐器，10.7MHZ的中频调频信号可直接加到调频天线连接的信号输入端。
然后由小至大调节信号发生器的输出信号的幅值，直至示波器里能在收音机的输出端看到lkHz的音频信号，此时用无感螺刀反复调整中周T2（绿色），使输出为最大，而且波形不失真，同时，注意当整机输出信号增大时，适当减小输入信号电平，再进行调整，最后将信号发生器的调制方式，由调频转向调幅，调制频率仍为1kHz，调制度为30％，调节绿色中周，使输出最小，这样反复进行调整，使整机在接收10.7MHz中频调频信号时的输出最大，而在接收10.7MHz调幅信号时输出最小，即两点重合。
在调整中频变压器时也可以用喇叭监听，当喇叭里能听到1000Hz的音频信号，且声音最大，音色纯正，此时可认为中频变压器调整到最佳状态。
4.2.2调频段的接收范围的调整
调频广播的接收范围规定为87～108MHZ，实际调整时一般为86.2—108.5MHz。
这里介绍用信号发生器进行调整的方法：
1.低端频率的调整
调整时，整机置中波FM收音位置，将音量电位器置于最大位置，调整前听收音机的喇叭输出声音。
将可变电容器（调谐双联）旋到容量最小处，即机壳指针对准频率刻度的最高频端，将收音机调谐到无电台广播又无其它干扰的地方。
使调频高频信号发生器送出调制频率为1000Hz，频偏为22.5kHz，电平为30db（20uv）左右，频率为108.5MHz的调频信号。
该信号经调频单信号标准模拟天线加到整机拉杆天线的输入端。
2.高端频率的调整
在频率高端，调节振荡回路与CD并联的补偿电容。
使示波器出现1000Hz波形，并使波形最大。
或直接监听收音机的声音，使收音机发出的声音最响最清晰。
由于高低频端的谐振频率的调整相互牵制较大，所以必须反复调节多次，直到整机的接收频率范围符合要求为止。
这样接收电路的频率覆盖就达到87～108MHZ的要求了，但因为高低频端的谐振频率的调整相互牵制，所以必须反复调节多次，直到整机的接收频率范围符合要求为止。
4.2.3统调灵敏度
调频波段的统调频率为89M、98M、106MHz，但一般统调低频端和高频端两点就可以了。
调整时，整机置中波FM收音位置，输入端接一高频发生器，输出端接示波器，并使调频高频信号发生器送出调制频率为1000Hz，频偏为22.5kHz，电平为26db（20uv）左右，频率为89MHz的调频信号。
（芯片CXA1991M的输入为引脚12，输出为引脚27）
调节的高频调谐回路线圈L2的电感量，使示波器显示输出最大。
接着统调高频端频率点，使调频高频信号发生器送出调制1000Hz，频偏为22.5kHz，电平为26db（20uv）左右，频率为106MHz的调频信号。
调节输入回路补偿电容（与CC并联的补偿电容）的容量，使整机输出波形最大（或听到的收音机的声音最响最清晰）。
为了能达到较好的效果，需要耐心的反复地调节。
为了在调试过程中检查芯片是否好坏及避免因电压收音机性能的影响，现给出CXA1691M各脚静态电压，如表4.1所示
表4.1CXA1691M各脚静态电压参考值
脚位
FM电压（V）
2.18
1.5
1.25
11
0.3
0.36
0.84
0.34
1.6
2.71
3.0
课程设计总结与心得体会
两周的课设已经结束，本次课设是硬件的组装。
这次课设，收获很多。
首先，通过这次课设，在何老师的悉心教导下，我才真正明白了收音机的工作原理是：
把从天线接受到的高频信号，经检波还原成音频信号，送到扬声器变成音波。
是把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。
作为组长，我参与了设计的各个环节。
令我最难忘的就是焊接，焊接前的练习是非常重要的，熟能生巧是大家都明白的道理。
但是有些同学不当回事，草草的把练习板焊完了，质量很难保证，焊接时就会造成虚焊。
这次焊接的难点就是要在电路板上焊一个芯片，芯片的引脚排列非常紧密，很容易出现连焊而造成短路。
可惜的是，最终由于焊接芯片失败，整个收音机也不能正常发声工作。
这次焊接的收获是：
熟话说千锤百炼，熟能生巧。
这次焊接使我真正体会到了这两句话的含义。
焊接完每一个元器件焊后，还需仔细检查元器件的规格、极性、焊接是否有错误，是否存在有虚焊、漏焊、错焊、短路等现象。
还要检查焊锡是否过多，及时清理多余焊锡，以免给后面的焊接造成。
经以上检验无误后，可以继续焊接下一个元件。
这就像做人一样，一步一个脚印的走。
其次，团队成员间的协作也是非常重要的，我们组在前期查找文献的时候都是一起查找，而在焊接时就开始了明显的分工，，一人对照图纸和电阻上的颜色环来估测电阻的
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