理工科高频电子线路课程设计.docx

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理工科高频电子线路课程设计

高频电子线路课程设计

超

外

差

调

幅

收

音

机

指导教师：

姓名：

专业班级：

电子信息工程二班

学号：

目录

概述3

第一章、课程设计内容6

1.1设计题目6

1.2设计目的6

1.3设计要求6

1.4电子元器件6

1.5设计步骤6

1.6实践标准6

1.7设计报告总结6

第二章、调幅收音机的原理及电路图7

2.1超外差调幅收音机原理7

2.2无线电广播传输过程的解析8

第三章、调幅收音机的设计8

3.1方案的选择及其性能指标8

1、选择方案8

2、主要性能指标8

3.2电源电压的选择9

3.3输入回路9

3.4变频级电路9

3.5中频放大检波及自动增益控制电路11

3.5.1中频放大检波11

3.5.2自动增益控制电路12

3.6前级低频放大电路12

3.7末级功率放大器12

3.8部分元件的选择12

1、三极管选择12

2、电容的选择12

第四章、单元模块的调试、统调及试听13

4.1调试13

4.1.1调整各级晶体三极管的静态工作点13

4.1.2调中频14

4.1.3对刻度（调整振荡回路的电感、电容）14

4.2调统调（调整输入回路的电感、电容）14

4.3试听15

第五章、系统的安装过程及注意事项15

第六章、分析制作过程中所出现的故障及解决方法案15

第七章、课程设计体会16

参考文献：

17

超外差调幅收音机

概述

人类自从发现能利用电波传递信息以来，就不断研究出不同的方法来增加通信的可靠性、通信的距离、设备的微形化、省电化、轻巧化等。

接收信息所用的接收机，俗称为收音机。

目前的无线电接收机不单只能收音，且还有可以接收影像的电视机、数字信息的电报机等。

   随着广播技术的发展，收音机也在不断更新换代。

自1920年开发了无线电广播的半个多世纪中，收音机经历了电子管收音机、晶体管收音机、集成电路收音机的三代变化，功能日趋增多，质量日益提高。

20世纪80年代开始，收音机又朝着电路集成化、显示数字化、声音立体化、功能电脑化、结构小型化等方向发展。

   1947年、美国贝尔实验室发明了世界上第一个晶体管，从此以后．开始了收音机的晶体管时代．并且逐步结束了以矿石收音机、电子管收音机为代表的收音机的初级阶段。

   1956年，西德西门子公司研制成了超高频晶体管，为调频晶体管收音机创造了必要的条件。

1959年．日本索尼公司生产了第一代调频晶体管收音机。

1961年，美国研制了集成电路。

随后．1966年，日本利用这一技术设计了世界上第一台集成电路收音机，开始了收音机工业的又一场技术革命。

从此收音机向着小型化、系列化、集成化、低功耗、多功能的方向发展。

目前调频式或调幅式收音机，一般都采用超外差式，它具有灵敏度高、工作稳定、选择性好及失真度小等优点。

我们要求选用的是超外差式调幅收音机。

   收音机接收天线将广播电台播发的高频的调幅波接收下来，通过变频级把外来的各调幅波信号变换成一个低频和高攀之间的固定频率—465KHz（中频），然后进行放大，再由检波级检出音频信号，送入低频放大级放大，推动喇叭发声。

不是把接收天线接收下来的高频调幅波直接放大去检出音频信号（直放式）。

   在设计中，是根据所要求的内容、指标进行各单元的设计，拟定单元电路，初步确定电路元件参数；再根据组合起来的系统电路进行核算，确定整机电路。

在印刷电路的设计中，主要考虑元件的布局及走线，务必遵循一般规律。

最后通过安装调试达到要求的电气性能指标，确定最终的电路元件参数，固定、封装，成为完整的收音机产品。

该课程设计是针对某一理论课程的要求，对我们进行综合性实践训练的实践学习环节，可以培养我们运用课程中所学的理论知识与时间紧密结合，独立地解决实际问题的能力。

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。

目前调频式或调幅式收音机，一般都采用超外差式，它具有灵敏度高、工作稳定、选择性好及失真度小等优点。

我们要求选用的是超外差式调幅收音机。

 第一章、课程设计内容

1.1设计题目

超外差调幅收音机组装和调试

1.2设计目的

1、掌握调幅收音机各功能模块的基本工作原理。

2、掌握调幅接收系统的调试过程及故障排除。

3、培养学生掌握电路设计的基本思想和方法。

4、培养学生分析问题、发现问题和解决问题的能力。

1.3设计要求

1、分析调幅接收系统各功能模块的工作原理。

2、安装调试及测量结果。

3、可在此基础上进行创新设计，如改善系统性能。

1.4电子元器件

调幅收音机套件

1.5设计步骤

1、收集相关资料，掌握调幅收音机的电路原理。

2、根据所提供的元器件，完成系统的制作安装、调试，并完善其设计功能。

1.6实践标准

完成设计制作安装，实现其基本功能，装配工艺美观，系统运行稳定、可靠。

1.7设计报告总结

1、简述调幅收音机的工作原理，给出完整的电路原理图。

2、系统的安装过程及注意事项。

3、单元模块的调试及统调经过，并记录单元模块的输出波形。

4、分析制作过程中所出现的故障及解决方案。

5、列出电子元器件清单，分析课程设计过程中的难点。

6、总结收获与体会。

第二章、调幅收音机的原理及电路图

2.1超外差调幅收音机原理

超外差式收音机主要由输入电路、混频电路、中放电路、检波电路、前置低频放大器、功率放大电路和喇叭或耳机组成。

工作原理图如下：

                           图1、超外差调幅收音机工作原理图

超外差调幅收音机整机电路图：

                                图2、超外差调幅收音机整机电路图

2.2无线电广播传输过程的解析

由输入电路，即选择电路，或称调谐电路把空中许多无线电广播电台发出的信号选择其中一个，送给混频电路。

混频将输入信号的频率变为中频，但其幅值变化规律不改变。

不管输入的高频信号的频率如何，混频后的频率是固定的，我国规定为465KHZ。

 中频放大器将中频调幅信号放大到检波器所要求的大小。

由检波器将中频调幅信号所携带的音频信号取下来，送给前置放低频放大器。

 前置低频放大器将检波出来的音频信号进行电压放大。

再由功率放大器将音频信号放大，放大到其功率能够推动扬声器或耳机的水平。

由扬声器或耳机将音频电信号转变为声音。

第三章、调幅收音机的设计

3.1方案的选择及其性能指标

1、选择方案

择中波晶体管超外差调幅收音机（不超过七只晶体管），其方框图如图1所示。

                                   图3、 超外差收音机方框图

2、主要性能指标

频率范围：

535～1065kHz

中频频率：

465kHz

灵敏度：

<1mV/m（能收到本省、本市以外较远的电台及信号较弱的电台）

选择性：

20lg>14dB

输出功率：

最大不失真功率≥100mW

电源消耗：

静态时，≤12mA，额定时约80Ma

3.2电源电压的选择

本收音机选用4.5v的电源电压。

电源电压选得高，对于提高灵敏度和输出功率有利。

3.3输入回路

收音机输入回路的任务是接收广播电台发射的无线电波，并从中选择出所需电台信号。

输入回路是由收音机内部的磁棒天线线圈与调台旋钮相连的可变电容CA构成的LC调谐电路，如图3.1所示。

调节可变电容CA可使LC的固有频率等于电台频率，产生谐振，以选择不同频率的电台信号。

再由L2耦合到下一级变频级。

                               图4、输入回路图

3.4变频级电路

               图5、变频电路原理图

本机振荡和混频合起来称为变频电路。

变频电路是以VTl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465KHz的中频信号。

                                             图6、混频示意图

VTl、T2、CB等元件组成本机振荡电路，它的任务是产生一个比输入信号频率高465KHz的等幅高频振荡信号。

由于Cl对高频信号相当短路，Tl的次级Lcd的电感量又很小，对高频信号提供了通路，所以本机振荡电路是共基极电路，振荡频率由T2、CB控制，CB是双连电容器的另一连，调节它以改变本机振荡频率。

T2是振荡线圈，其初次绕在同一磁芯上，它们把VT1的等电极输出的放大了的振荡信号以正反馈的形式耦合到振荡回路，本机振荡的电压由T2的初级的抽头引出，通过C2耦合到VT1的发射极上

混频电路由VTl、T3的初级线圈等组成，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Tl的次级线圈Lcd送到VTl的基极，本机振荡信号又通过C2送到VTl和发射极，两种频率的信号在T1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，T3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T3的次级线圈耦合到下一级去，而其它信号几乎被滤掉。

3.5中频放大检波及自动增益控制电路

3.5.1中频放大检波

                               图7、中频放大及检波电路示意图

选频级输出的中频信号由V2的基极输入并进行放大，中放电路中的负载是中频变压器B4和谐振电容C。

它们也是并联谐振在中频465kHz。

中频信号进行中频放大器放大以后，再送给检波以得到所需的音频信号，经功率放大输出，耦合到扬声器，还原为声音。

电路如图3.3所示。

VT2、VT3为中放管。

T2、T3为中频变压器，因谐振频率为465kHz，故简称“中周”。

电路作用是放大465kHz的中频信号，提高灵敏度和选择性。

收音机检波电路的任务是把要接收的广播电台音频信号从中频载波中“取下来”，以达到接收的目的。

实际电路中采用一个三极管将基极和集电极连在一起，用基极和发射极来从当一个二极管。

它的作用是对中频载波信号进行检波，检波后的残余中频及高次谐波再通过C16、C17、R10组成高频滤波电路滤除，最后把取出来的音频信号经电容耦合到低放级放大。

RP为检波负载。

电路作用是利用VD的单向导电性，取出中频调幅信号中的音频信号，以便放大和声音还原。

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VT3，VT3既起放大作用，又是检波管，VT3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R3加到VT2的基极，

检波级的主要任务是把中频调幅信号还原成音频信号，C4、C5起滤去残余的中频成分的作用。

保证中频信号不随电台信号强弱而变化，趋于稳定

3.5.2自动增益控制电路

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VT3，VT3既起放大作用，又是检波管，VT3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R3加到VT2的基极，

检波级的主要任务是把中频调幅信号还原成音频信号，C4、C5起滤去残余的中频成分的作用。

保证中频信号不随电台信号强弱而变化，趋于稳定

3.6前级低频放大电路

检波滤波后的音频信号由电位器RP送到前置低放管VT4，经过低放可将音频信号电压放大几十到几百倍，但是音频信号经过放大后带负载能力还很差，不能直接推动扬声器工作，还需进行功率放大。

旋转电位器RP可以改变VT4的基极对地的信号电压的大小，可达到控制音量的目的

3.7末级功率放大器

功率放大器的任务是不仅要输出较大的电压，而且能够输出较大的电流。

本电路采用无输出变压器功率放大器，可以消除输出变压器引起的失真和损耗，频率特性好，还可以减小放大器的体积和重量。

VT5、VT6组成同类型晶体管的推挽电路，R7、R8和R9、R10分别是VT5、VT6的偏量电阻。

变压器T5做倒相耦合，C9是隔直电容，也是耦合电容。

为了减少低频失真，电容C9选得越大越好。

无输出变压器的功率放大器的输出阻抗低，可以直接推动扬声器工作。

3.8部分元件的选择

1、三极管选择

变频管的截止频率f应比实际最高频率高出2～3倍以上。

各级三极管的穿透电流ICEO都应该尽量小，对于β的选择，一般希望选大些，特别是第一中放管的β值应选大于100，但不宜过大（容易引起自激），应根据实际需要选配适当的β值。

可以全部选用中等β值（60～80）配套，或采用β=80～120的与30～60的配成一套（电源电压不高，功率管ICEO即使稍大些也可用）。

2、电容的选择

高频部分的电容耦合电容和旁路电容在0.01～0.047μF间选用。

变频管的振荡耦合电容和基极旁路不能过大或过过小，否则，因容值过大引起间歇振荡，过小引起低端停振现象，应根据振荡频率f估算所涉及回路的时间常数选取该电容。

中频槽路电容误差可允许5%～10%（通常中周TTF系列配200pF电容）。

电解电容允许误差不作要求，但要注意其耐压值，有较高的绝缘电阻。

本机振荡回路并联的微调电容，可采用具有负温度系数的拉线电容。

第四章、单元模块的调试、统调及试听

收音机装焊完成后，必须先检测装焊有无问题，如用万用表测量整机工作电流和各工作点电压来判断电路工作是否正常。

一台不经过调整的收音机可能收不到电台或声音很小，要提高收音机的灵敏度、选择性和收听频率范围，还必须经过调整。

在通电调试之前，要对照印刷电路图认真检查元器件有无错漏的地方，焊点之间有没有短路现象，元器件引线之间有无相碰现象等。

4.1调试

调试前的检查:

1）检查三极管及其管脚是否装错，振荡变压器是否错装中频变压器，各中频变压器是否前后倒装，是否有漏装的元件。

2）天线线圈初次级接入电路位置是否正确。

3）电路中电解电容正负极性是否有误。

4）印刷线路是否有断裂、搭线，各焊点是否确实焊牢，正面元件是否相互碰触。

4.1.1调整各级晶体三极管的静态工作点

目的：

使各级三极管都处在工作状态。

  方法：

所谓静态是指收音机未收到任何电台时的状态。

晶体三极管的工作状态是否合适，会直接影响整机的性能，严重时甚至使整机不能工作。

所谓工作状态的调整主要是指集电极电流的调整。

电路图中有“X”的地方为电流表接入处，线路板上留有四个测量电流的缺口，分别是A、B、c、D四个点，将电位器的开关打开（音量旋至最小即测量静态电流），用万用表的20mA档测量各点的三极管静态电流是Icl≈0．3mA，Ic2≈0．5mA，Ic4≈2mA，Ic5，6≈1．5mA，测量值与上述值差不多时可用。

若测量电流过小，则有可能元器件脱焊或虚焊；若测量电流过大，则有可能焊点之间短路或元器件装配错误，应立即断开电源，否则可能造成元器件的损坏。

当电路正常后，用电烙铁将这四个缺口依次连接，再把音量开到最大，调双连拨盘即可收到电台声音。

如果遇到某一级电流太大或太小时首先重点检查这一级三极管的极性和质量，然后检查三极管周围元件是否有问题。

4.1.2调中频

目的：

使三个中频变压器都准确谐振于465KHZ上。

方法：

将465KHZ的中频调幅波信号输出线的非接地端接入VT1的基极，地线接至电池的负极，将双连电容全旋进去，用无感起子依次调整BZ3、BZ2、BZ1的磁芯位置，以改变其电感量，使声音达最大而且不刺耳。

由于前、后级之间相互影响，反复调整几次。

4.1.3对刻度（调整振荡回路的电感、电容）

目的：

使双连电容全部旋入至全部旋出时，收音机所接收的信号频率范围正好是整个中波段535KHZ—1605KHZ。

方法：

接收535KHZ的调幅波信号（将信号输出线的非接地端靠近磁性天线，地线接至电池的负极），将刻度盘旋至535KHZ处，用无感起子调整振荡回路的线圈B2的磁芯位置，以改变其电感量，使声音达最大而且不刺耳。

接收1605KHZ调幅波信号（将信号输出线的非接地端靠近磁性天线，地线接至电池的负极），将刻度盘旋至1605KHZ处，调振荡回路的补偿电容C3（拉线电容），使声音达最大而且不刺耳。

由于高、低端之间相互影响，反复调整几次。

4.2调统调（调整输入回路的电感、电容）

目的：

使本机振荡频率与输入回路频率的差值恒为中频465KHZ。

方法：

接收600KHZ的调幅波信号（将信号输出线的非接地端靠近磁性天线，地线接至电池的负极），将刻度盘旋至600KHZ的刻度处，调输入回路的线圈B1在磁棒上的位置，以改变其电感量，使声音达最大而且不刺耳。

用蜡烛将线圈B1固定。

接收1500KHZ的调幅波信号（将信号输出线的非接地端靠近磁性天线，地线接至电池的负极），将刻度盘旋至1500KHZ的刻度处，调输入回路的补偿电容C2（磁可调电容），使声音达最大而且不刺耳。

由于高、低端之间相互影响，反复调整几次。

4.3试听

如果噪声过大，确认元件、焊接都无问题时，应着重考虑变频级及中频级电路，变频管、中放管的β值是否过大？

增益是否过高？

振荡过强？

如过高、过强，可以考虑在中频变压器的初级并联120的电阻，在振荡线圈次级并联一只二极管或几十千欧电阻。

1）试听响度 调准电台，试听喇叭声响，在30m2的房间放声响亮，表明达到功率输出要求。

2）失真度试查 声音应柔和动听，音量小时或大时的发音都很圆润。

失真度大的收音机听上去有闷、嘶哑、不自然感觉。

3）试听灵敏度  对准电台方向，从最低端到最高端试收多少个电台。

电台多，噪声小为佳，收本省以外较远的或电波较弱的电台声音较响，说明灵敏度高，合格。

4）试查选择性 调准一个电台，然后微微偏调频率10%KHz左右，若声音减少许多，表明合乎要求。

诸如检波器的效率、灵敏度、不失真功率、整机谐波失真等多种参数的测量，根据具体要求在指导老师的指导下进行，选择性地进行某项指标的测试，学习测量手段。

第五章、系统的安装过程及注意事项

在动手焊接前请用万用表将各元件测量一下，做到心中有数，安装时请先装低矮和耐热的元件，然后再装大一点的元件，最后装怕热的元件。

电阻的安装：

请将电阻的阻值选择好后根据两孔的距离弯曲电阻脚立式或卧式插装，在电路板上插装，高度要统一。

瓷片电容和三极管的脚的长度要适中，电解电容紧贴线路板安装。

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焊上锡，三个线头对应的焊在线路板上。

由于调谐用的双连拨盘安装时离电路板很近，所以在他的圆周内的高出部分的元件脚在焊接前用斜口钳剪掉。

喇叭安放挪位后用喇叭压板和螺丝固定。

第六章、分析制作过程中所出现的故障及解决方法案

在组装的过程中出现了不少的问题，一个是对元器件的参数和连接方法不是很熟悉，在焊接天线时没有把漆包线表面的漆清理干净，引起接触不良。

在焊接时有些元器件虚焊。

当把收音机组装好后，测试ABCDE各静态工作点电流在正常范围内，工作正常，当把这几点连接后，收音机没有声音，经过检查发现是D点虚焊，接触不良。

把收音机组装好，也有声音，但声音不大，灵敏度不高，通过调整中周，使各级放大都是中频，提高了收音机的灵敏度和稳定性。

第七章、课程设计体会

一个星期的高频课程设计很快就结束了，在这一周当中，学到了很多。

首先完成焊接就是一件和需要耐心的事，电路板不大，但是元器件很多，这次做的是调幅收音机，很高兴可以自己亲手去做身边常见的物品。

在本次课程设计中，我们通过动手实践操作，进一步学习和掌握了有关高频原理的有关知识，特别是动手操作（焊接与调试）方面，加深了对调幅收音机原理及调试技术的认识，进一步巩固了对高频知识的理解，掌握简单电子产品的设计、制作、调试的方法。

在设计时根据课题要求，复习相关的知识，查询相关的资料。

根据实验条件，找到适合的方案，找到需要的元器件及工具，进行实验。

这次的高频课程设计重点是通过实践操作和理论相结合，提高动手实践能力，提高科学的思维能力，更在一周的时间了解了更多的有关调幅收音机的知识，使知识更加丰富，使自己更加充实。

                                             与此同时，也锻炼了我们的做事耐心度和细心以及动手操作能力，我们能够在短短一周的时间内完成设计任务，相信这对以后在社会上工作和学习会有很多帮助，让我们能更好的进入工作状态。

最重要的是，这次课程设计也增加了我们对问题的研究和探讨，在我们以后的学习中会有更多的帮助。

                   高频电子线路作为我们的主要专业课之一，虽然在大二开学初我们对这门课并没有什么兴趣，觉得那些程序枯燥乏味，但在这次课程设计后我们发现自己在一点一滴的努力中对高频的兴趣也在逐渐增加。

作为一名通信技术专业的大二学生，我们觉得做高频课程设计是十分有意义的，而且是十分必要的。

虽然过去从未独立应用过它们去做电子产品，但在学习的过程中带着问题去学我们发现效率很高，这是我们做这次课程设计的又一收获。

然后，要做好一个课程设计，就必须做到：

在设计程序之前，对所用的调幅收音机内部结构有一个系统的了解，知道该收音机内需要哪些元器件；要有一个清晰的思路和一个完整的焊接流程图；在设计程序时，不能妄想一次就将整个电路板焊接好，要认真仔细，养成做事有耐心的好习惯，一个产品的焊接调试的完美与否不仅仅是实现功能，而应该让人一看就能看出你的动手能力。

在设计课程过程中遇到问题是很正常的，但我们应该将每次遇到的问题记录下来，并分析清楚，以免下次再碰到同样的问题。

在焊接调试的过程中发现了自己的不足之处，可惜自己这次收音机有声音却收不到电台，这是我这次课程设计的最大遗憾！

在完成高频调幅收音机课程设计后,我发现我还有许多不足之处,在焊接的时候肯定有小的错误，要不然肯定能收到电台的。

通过这次课程设计，我的动手能力又得到了一次进步，在对我以后的工作肯定会有好的帮助。

参考文献：

《电子产品设计指导》  王格能  电子工业出版社

《通讯原理》      樊昌信  国防工业出版社

《电路》        邱关源  高等教育出版社

《高频电子线路》    胡宴如  高等教育出版社

《工业设计》      李传强  电子工业出版社