调频收音机课程设计讲解.docx
《调频收音机课程设计讲解.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《调频收音机课程设计讲解.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
调频收音机课程设计讲解
华北水利水电大学
院系:
信息工程学院
专业：
班级：
姓名：
学号：
摘要
ZX3005型调频收音机电路主要由大规模集成电路CXA1691组成。
由于集成电路内部不便制作电感、电容和大电阻以及可调元件，故外围元件多以电感、电容和电阻及可调元件为主，组成各种控制、谐振、供电、滤波、耦合等电路。
收音机通过调谐回路选出所需的电台，送到变频器与本机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，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、功率放大后获得足够的电流和电压，即功率，再推动喇叭发出响的声音。
调频部分实现87MHz~108MHz调频广播接收，调谐方式为手动步进调谐。
本机外围电路元件较少，灵敏度高，质量稳定，适合自己动手焊接装配，以达到学习的目的。
关键词：
调频收音机广播混频高频调谐
一、绪论
收音机，由机械，电子，磁铁等构造而成，用电能将电波信号转换为声音，收听广播电台发射的电波信号的机器。
又名无线电、广播等。
其大致原理就是把从天线接收到的高频信号经检波（解调）还原成音频信号，送到耳机或喇叭变成音波。
由于科技进步，天空中有了很多不同频率的无线电波。
如果把这许多电波全都接收下来，音频信号就会象处于闹市之中一样，许多声音混杂在一起，结果什么也听不清了。
为了设法选择所需要的节目，在接收天线后，有一个选择性电路，它的作用是把所需的信号（电台）挑选出来，并把不要的信号“滤掉”，以免产生干扰，这就是我们收听广播时，所使用的“选台”旋钮。
选择性电路的输出是选出某个电台的高频调频信号，利用它直接推动扬声器是不行的，还必须把它恢复成原来的音频信号，这种还原电路称为解调，把解调的音频信号送到扬声器，就可以收到广播。
无线电广播的接收是由收音机实现的。
收音机的接收天线收到空中的电波；调谐电路选中所需频率的信号；检波器将高频信号还原成声频信号（即解调）；解调后得到的声频信号再经过放大获得足够的推动功率；最后经过电声转换还原出广播内容。
可见，在无线电广播和接收过程中，无线电波是信息传播的重要工具。
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CXA1691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。
FM型的收音机电路可用如图1所示的方框图来表示。
收音机通过调谐回路选出所需的电台，送到变频器与本机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，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、功率放大后获得足够的电流和电压，即功率，再推动扬声器发出声音。
图1 ZX3005型FM收音机电路方框图
2.2ZX3005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电路主要由大规模集成电路CXA1691组成。
由于集成电路内部不便制作电感、电容和大电阻以及可调元件，故外围元件多以电感、电容和电阻及可调元件为主，组成各种控制、谐振、供电、滤波、耦合等电路。
收音机整机电路图如图2所示。
CXA1691内部电路图如图3所示。
图2 ZX3005型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（FM的中频为10.7MHz）
图3 CXA1691内部方框图
图2所示收音机电路中，这部分电路有两个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并联的是调频波段的输入回路（选台回路），CB与L2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。
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”脚进行中放,经内部鉴频，IC“2”脚外接的是外接FM鉴频网络，IC的“23-24”脚之间的电容C14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）。
2.2.3低频放大与功率放大
作用：
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C9（0.022UF），“3”脚所接电容C7（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C13（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C12（220UF）和C16（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C10（220U）耦合送到扬声器发声，C11（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C20（220UF）、C16（0.1UF）电源高频滤波电容，“8”脚外围的低频去耦滤波电容C8（10U），电源高频滤波电容C2（0.22UF）及由音量电位器连动的电源开关K1，R2和LED构成电源指示电路。
“21”脚外围的C17（10UF）、“22”脚外围的C18（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
CXAl691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C4耦合进入“12”脚调频FM高放输入，再进行混频。
总结：
调频信号由TX接收，经C4送入IC的12脚进行高放、混频，9脚外接CA调谐回路选频，7脚外接CB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C14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，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
CXA1691
IC
1块
2
发光二极管
φ3红
LED
1只
3
电阻
100
R4
1只
4
电阻
150
R1
1只
5
电阻
510
R2
1只
6
电阻
3K
R5
1只
7
电阻
100K
R3
1只
8
瓷片电容
1P、15P
C6、C1、C5
3只
9
瓷片电容
30P、103
C3、C4、C2、C19
4只
10
瓷片电容
223
C15
1只
11
瓷片电容
104
C9、C11、C14、C16
4只
12
电解电容
4.7UF
C7
1只
13
电解电容
10UF
C8、C13
2只
14
电解电容
10UF
C17、C18
2只
15
电解电容
220UF
C10、C12
2只
16
空心电感
5T、4T
L1、L2
各1只
17
四联可变电容
CBM-443DF
ＣＡ／ＣＢ
1只
１８
带开关电位器
５Ｋ
ＲＰ
１个
１９
二端滤波器，三端滤波器
１０.７Ｋ
ＣＦ１，ＣＦ２
各１个
２０
喇叭
ＢＬ
１个
２１
拉杆天线
TX
一根
２２
耳机插座
Φ３.5mm
1个
２３
印刷电路板
1块
２４
刻度盘
1块
２５
图纸装配说明书
1份
２６
连体簧、负极片、正极片
3件
1套
２７
连接导线
电池喇叭天线
５根
２８
平机螺丝
φ2.5×5
4粒
２９
自攻螺丝
φ2×5
1粒
３０
平机螺丝
φ1.6×5φ2×8
1粒
３１
焊片、螺母
φ2.5φ2.0
各1个
３２
前后盖、大小拨盘、磁棒支架
1套
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.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。
3.电位器：
按图装配。
4.发光二极管：
分清正负极按外壳开孔位置弯曲好形状再焊。
5.天线：
分清初次级，处理好后按图焊接。
6.电源线、扬声器：
按图装配。
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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
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。
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：
CD1691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。
表4.1CXA1691各脚静态电压参考值
脚位
1
2
3
4
5
6
7
8
FM电压（V）
0
2.18
1.5
1.25
1.25
1.25
1.25
1.25
脚位
9
10
11
12
13
14
15
16
FM电压（V）
1.25
1.25
0.3
0.36
0.84
0
脚位
17
18
19
20
21
22
23
24
FM电压（V）
0.34
0
1.6
0
1.25
1.25
1.25
0
脚位
25
26
27
28
FM电压（V）
3.0
3.0
1.5
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，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。
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。
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大小，用万用表测量其阻值是否准确，一个负责检查电路，还有一个负责焊接，尽然有序，很快我们就完成了整个收音机的装配。
通过组装收音机我学到了很多课堂上无法学到的知识，极大地增强了我们的动手能力，使课堂上枯燥的理论知识和实践相结合。
使我们对电子科技技术有了一定的了解，增加了浓厚的兴趣。
我相信这将会是我们大学期间一次难忘的实践课。
参考文献
[1]侯丽敏.通信电子线路.[M].北京：
清华大学出版社，2008.
[2]刘午平.收音机与录音机的维修从入门到精通.[M].北京：
国防工业出版社，2005.
[3]谢自美.电子线路设计·实验·测试.[M].武汉：
华中科技大学出版社，2002.
[4]梁宗善.新型集成电路的应用——电子技术基础课程设计.[M].武汉：
华中理工大学出版社，1999.
升级会员 