电子技术课程设计报告 调幅收音机电路设计讲解.docx
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电子技术课程设计报告调幅收音机电路设计讲解
河南机电高等专科学校
电子技术课程设计报告
设计课题：
调幅收音机电路设计
专业班级：
电力111班
学生姓名：
***
学生学号：
110******
指导教师：
张**
成绩：
二○一二年十二月二十日
调幅收音机电路设计
一、设计任务
1.熟悉设计任务及主要技术指标和要求。
2.选定方案的论证及整体电路框图的工作原理。
3.单元电路的设计及计算，元器件选择，电路图。
4.按国家有关标准画出整体电路图，列出元件﹑器件明细表。
5.对设计成果作出评价，说明本设计特点和存在的问题，提出改进意见。
6.独立思考，认真设计通过调幅接收电路设计设计，建立无线电接收机的整机概念，了解接收整机各单元电路之间的关系及相互影响，从而正确设计、计算接收机的各个单元电路：
包括高频放大级、主振级、中放级、检波级及音频放大器的参数设计、元器件选择。
二、设计要求
频调幅接收机的电路设计与调试方法.此种调幅接收机主要有五部分组成,输入回路,高频放大,本机振荡,解调和音频放大.输入回路是选择接收信号的部分,需要调谐于接收机的工作频率;高频放大是将输入信号进行放大,同样需要调谐于接收机的工作频率;解调是将已调信号还原成低频信号;本机振荡则是为解调器提供与输入信号载波同频的信号;最后的音频功放则是将声音信号放大
三、设计原理和电路图
1.工作原理
天线从空间接收无线电波，并将他们转换成电信号送到输入调谐回生一个频率很高的本振信号也送到混频电路，在混频电路中，本振信号与电台信号进行差拍（相减），得到频率为465kHz的中频信号。
频率为465kHz的中频信号经中频放大器放大后，由检波器解调出音频信号，经低放和功放，送给扬声器发出声音。
2.天线回路的设计
天线在无线电通信技术中是起到发射或接收电磁波的作用，天线性能的优良与否，往往在无线通信中起到事半功倍的作用。
从原理上讲，发射天线和接收天线是互易的，但在实际应用中还是有差别的。
一副在某一段频率上发射性能优良的天线，一定也是在该段频率上接收性能优良的接收天线，但随便一条能接收的天线，却不一定也是优良的发射天线。
一般来说（除了发射和接收共用的天线），发射天线为了突出和强调发射效果，往往采用谐振天线（窄带天线），而接收天线却往往采用非谐振天线（宽带天线），即使接收天线回路在某些频率上存在谐振，但天线回路衡量谐振程度的品质因数（Q值）还是比较低的，这样的天线基本上可以看成是非谐振天线。
如果用想同一条天线来完成全波段接收，包括V/U波段，甚至到1G以上频率的接收，最好是选择一些厂家经过专门设计的宽带天线，有些宽带天线可以工作在500kHz-1500MHz的频率范围内，但宽带天线（非谐振天线）接收弱信号的效果总是不如窄带天线（谐振天线）。
本次课程设计中采用的是谐振天线回路。
具体的电路设计如下图:
图2.1天线回路的电路设计
图为单调谐输入回路。
根据接收信号的中心频率f0和接收信号的带宽B，确定表示输入回路谐振特性的品质因数Q=f0/B
根据中心频率f=1/（2?
LC），确定回路电感L和电容C的值。
其中，电容值不能太小，否则，分布电容会影响回路的稳定性，一般取C>>Cie（Cie表示下级高频放大电路中晶体管的输入电容）。
为便于调整，实际电路中电容
C常用固定电容和可变电容并联的形式。
在设计输入回路时，还要考虑它与天线之间，以及它与下一级放大电路之间的阻
抗匹配。
所以，要事先确定天线的等效阻抗，以及放大电路的等效输入阻抗。
输入回路可以采用部分接入的方法，改善下一级电路对输入回路选频性能的影响。
3.高频放大部分电路的设计
高频小信号放大电路的稳定性是一项重要的指标，单管共发射极放大电路用作高频放大器时，晶体管反相传输导纳对放大器输入导纳的作用，会引起放大器工作不稳定。
当放大器采用下面所示的共射-共基级联放大器时，共基电路的特点是输入阻抗很低输出阻抗很高，当它和共射电路连接时相当于放大器的负载导纳很大，此时放大器的输入导纳晶体管内部的反馈影响相应减小，甚至可以不考虑内部反馈的影响。
在对电路进行定量分析时，可以把两个级联晶体管看做一个复合管。
这个复合管的导纳参数由（y参数）由两个晶体管的电压，电流和y参数决定。
一般选用同型号的晶体管作为复合管，那么他们的导纳参数可以认为是相同的，只要知道这个复合管的等效导纳参数，就可以把这类放大器看成一般的共射级放大器。
经过y参数的理论计算分析知，级联放大器的增益计算方法和单管共射电路的增益计算方法相同，但是稳定性却大大提高。
具体的设计电路图如下：
图2.2高频放大部分电路设计
4.本机振荡电路的设计
本机振荡即正弦波振荡器，产生频率为f的等幅振荡信号。
其振荡信号与输入信号载波同频。
振荡信号要输入解调器。
具体的本振电路设计如下图:
图2.3高频振荡部分电路设计
5.解调电路的设计
检波即调幅波的解调，从输入的调幅波中还原调制信号。
可见，检波器是调幅接收机的核心电路，衡量它性能的指标主要有检波效率、检波失真、等效输入电阻等。
为了了解解调，我们首先来看调制的过过程。
调幅就是用低频调制信号去控制高频振荡（载波）的幅度，使高频振荡的振幅按调制信号的规律变化。
把调制信号和载波同时加到一个非线性元件上（例如晶体二极管或晶体三体管），经过非线性变换电路，就可以产生新的频率成分，再利用一定带宽的谐振回路选出所需的频率成分就可实现调幅。
幅度调制信号按其不同频谱结构分为普通调幅（AM）信号，抑制载波的双边带（DSB）信号，抑制载波和一个边带的单边带（SSB）信号。
解调时可以用同步检波或者包络检波。
利用模拟乘法器的相乘原理，实现同步检波是很方便的，其工作原理如下：
在乘法器的一个输入端输入抑制载波的双边带信号
，另一输入端输入同步信号（即载波信号）
，经乘法器相乘，可得到输出信号：
（条件：
为大信号）
上式中第一项是所需要的低频调制信号分量，后两项是高频分量，可用滤波器滤掉，从而实现了双边带信号的解调。
若输入信号为单边带振幅调制信号，即，则乘法器输出的输出：
上式中第一项是所需要的低频调制信号分量，后两项是高频分量，也可用滤波器滤掉。
如果输入信号
为有载波振幅调制信号，同步信号为载波信号
利用乘法器的相乘原理同样能够实现解调。
设
，
，则输出电压：
（条件：
为大信号）
上式中第一项是直流分量；第二项是所需要的低频调制信号分量，后面三项是高频分量，用隔直电容及滤波器可滤掉直流分量和高频分量，从而实现有载波振幅调制信号的解调。
同步检波的电路如下:
图2.4.1同步解调部分电路设计
MC1496是目前常用的平衡调制/解调器。
它的典型应用包括乘、除、平方、开方、倍频、调制、混频、检波、鉴相、鉴频、动态增益控制等。
MC1496的和内部电路与外部引脚图如图2-11所示。
它内部电路含有8个有源晶体管，引脚8与10接输入电压VX、1与4接另一输入电压VY，6与12接输出电压VO。
一个理想乘法器的输出为VO=KVXVY，而实际上输出存在着各种误差，其输出的关系为：
VO=K（VX+VXOS）（VY+VYOS）+VZOX。
为了得到好的精度，必须消除VXOS、VYOS与VZOX三项失调电压。
引脚2与3之间需外接电阻，对差分放大器T5与T6产生交流负反馈，可调节乘法器的信号增益，扩展输入电压的线性动态范围。
具体外围偏置电路的确定，详见参考文献。
各引脚功能如下：
1：
SIG+信号输入正端2:
GADJ增益调节端
3：
GADJ增益调节端4:
SIG-信号输入负端
5：
BIAS偏置端6:
OUT+正电流输出端
7:
NC空脚8:
CAR+载波信号输入正端
9:
NC空脚10:
CAR-载波信号输入负端
11:
NC空脚12:
OUT-负电流输出端
13:
NC空脚14:
V-负电源
MC1496的引脚图和内部结构如下如所示
图2.4.2MC1496的内部原理和芯片引脚
二极管包络检波的电路如下
图2.4.3由二极管组成的包络检波电路
（1）二极管D的选择
在选择检波二极管时，要考虑输入信号的频率，保证二极管的工作频率远小于其自身的截止频率。
一般可选用点接触型检波二极管，如2AP9，其截止频率为100MHz，
（2）检波负载电阻的确定
先估算检波器后的低频放大器等效输入电阻ri的值，一般为2～5k。
为满足检波输出波形不产生负峰切割失真的条件，即Ma（3）负载电容C的确定
根据检波输出波形不产生惰性失真的条件，得工程上确定负载电容C的近似计算式：
Nmax*Rl*C<1.5
（4）隔直耦合电容CC的确定
CC的存在主要影响检波的下限频率。
为使调制信号频率为最小值时，CC上的电压降不大，不产生频率失真，必须满足下式：
1/（Nmin*Cc）<一般取CC为几uF，如5～10uF。
本次课程设计中采用的是MC1496构成的同步检波电路
6.音频放大部分电路的设计
音频功率放大器是调幅接收机的最后部分,用来将解调后的低频的微弱的语音信号进行功率放大,给扬声器提供一定的输出功率.当负载一定时希望输出功率尽可能的大,输出信号的非线性失真尽可能的小,效率尽可能的高.功放的常见电路形式有OTL电路和OCL电路.有用集成运算放大器和晶体管组成的电路也有用专用集成电路的功放.本次课程设计中采用的是集成运放组成的功放.集成运算放大器是一种线性集成电路,使用起来较为方便。
下面是两种由五端运放组成的典型功率放大电路:
图2.5.1由集成运放组成音频放大电路典例1
图2.5.2由集成运放组成音频放大电路典例2
本次课程设计中采用的是典例2的音频放大电路
7.整机电路的设计
制作完各个分立部分的电路后,将各个部分的电路级联起来,即可以得到整机的电路图.首先要调整电路的静态工作点,然后再分级调试,从前级单元电路开始,向后逐级联调.调试合格的单元电路在整机联调时往往出现不合格的现象,产生的原因可能是单级调试时没有接负载,或是所接负载与实际中的负载不等效,或是整机联调又引入了新的分布参数.因此,搭接完整电路时的参数调整十分重要。
四、元件清单
元件
主要参数
元件
主要参数或型号
C1
62PF
单片机
MC1496
C2
100PF
隔直耦合电容CC
5～10uF
C3
0.01uF
检波负载电阻
2～5k
R1
51Kohm
二极管D
2AP9100MH
R2
27Kohm
U1
6v
R3
39Kohm
U2
12v
五、调试
准备通电调试之前，必须用万用表mA档串接在电位器开关的两端（注意极性），检查整机电流。
整机电流<10mA为正常，否则有问题，超过100mA，肯定有搭焊等严重短接存在。
如果整机电流正常，即可打开电位器开关，通电调试。
（1）工作点的调试
针对集成电路收音机的特点，工作点的调试主要是测量集成电路各引脚的电压，是否与参考值接近。
如果差异大，就应该断开电源，认真检查故障。
改变R3的值，可以改变16脚的电压。
（2）中周的调试
整机电流正常、集成电路各引脚的电压也正常，用镊子碰触双联可变电容器各引脚，均有明亮的咯咯声（可以收音了）——表明可以调试中周了。
中周出厂时，一般已经调试过，而且调试中周比较难——最好不要调。
如果必须调试，可以在1000KHZ附近接收一个远方台（避免AGC影响），反复、仔细微调两个中周的磁芯（一次不可调得太多，最好能够记住磁芯原来的位置），直到声音满意为止。
（3） 对刻度
主要是低端与高端的对准。
低端的对准：
先在600KHZ附近接收一个远方台（避免AGC影响），并与商品机（比较标准）对照。
如果发现所接收电台指示的频率比商品机的偏高，表明双联可变电容器的容量偏小，可以通过旋出振荡线圈的磁芯，使其L减小，则双联可变电容器的容量可以增大，直至对准。
如果发现所接收电台指示的频率比商品机的偏低，表明双联可变电容器的容量偏大，可以通过旋进振荡线圈的磁芯，使其L增大，则双联可变电容器的容量可以减小，直至对准。
高端的对准：
先在1500KHZ附近接收一个远方台（避免AGC影响），并与商品机（比较标准）对照。
如果发现所接收电台指示的频率比商品机的偏高，表明双联可变电容器的容量偏小，可以通过调节振荡联的补偿电容，使其容量减小，则双联可变电容器的容量可以增大，直至对准。
如果发现所接收电台指示的频率比商品机的偏低，表明双联可变电容器的容量偏大，可以通过调节振荡联的补偿电容，使其容量增大，则双联可变电容器的容量可以减小，直至对准。
上述调节对中周的调试有比较大的影响，应该统筹兼顾，反复调节。
否则，严重失调、影响整机性能。
六、设计总结
这几天真的是一直在忙碌,忙着上网查资料,忙着翻阅参考书.查过,看过之后还要试着在草稿纸上画一些电路的草图.每当脑中有一些想法时,都会让自己欣喜不已,然后就忙着把想法画成草图,验证,然后再否定!
不知道重复了多少遍这个过程,才有了现在的这个课程设计文档.其中的辛苦,自不必多说.虽然痛苦,但毕竟也是收获了很多。
本次做调幅接收机时,我考虑过两种方案,第一是做成超外差式调幅接收机,另一种是做成点频调幅接收机.经过再三思考之后,我选择的是点频调幅接收机.感觉点频调幅接收机做起来会更加简单一些。
历时一周的课程设计,从开始选题到最后的写报告和答辩,感觉很快.这一周是艰苦的,但是我也学到了很多,把理论的知识运用到了实践中.
七.参考文献
[1]谢自美主编,电子线路设计、实验、测试,华中科技大学出版社
[2]刘泉主编,通信电子线路,武汉理工大学出版社
[3]杨翠娥主编,高频电子线路实验与课程设计,哈尔滨工程大学出版社
[4]张肃文主编,高频电子线路,高等教育出版社
[5]戚新波主编,电子技术,电子工业出版社
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