高频课设收音机.docx

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高频课设收音机

1摘要与关键词

2实验简述

2.1实验目的与技术指标

2.2实验步骤与要求

3方案选择

3.1方案一

3.2方案二

4实验原理

4.1单元电路设计

4.1.1混频

4.1.2本振

4.1.3锁相环同步检波

5元件清单

6主要元器件简介

7实际制作

8电路调试

9设计总结

10参考文献

摘要与关键词

1.实验简述

1.1实验目的

实验目的

１．弄清调频通信原理；

２．弄清调频通信系统的构成；

３．学会调频小功率接收机的安装与调试技术；

４．提高综合实验能力。

1.2设计要求

●1，采用3V电池供电；

●2，接收频率范围88~168MHz，用耳机或喇叭发音；

●3，可靠接收FM波段的无线广播；

１．整理实验过程。

２．画出调频收音机的的方框图,简述其工作原理。

３．根据实验记录,写出研究报告。

2方案选择

2.1方案一：

自动搜索调频收音机

自动搜索调频收音机与普通调频收音机的主要区别就在于它们的调台方式不同。

自动搜索调频收音机采用电调谐方式选择电台，省去了可变电容器，使用时收音机会自动搜索电台，当它搜索到一个电台后，会准确地调谐并停止下来。

如果想换一个电台，只需搜索，收音机就会继续向频率高端搜索电台。

当调谐到频率最高端后，就需要收音机本振频率回到最低端才能重新开始搜索电台。

这种自动搜索调频收音机，调谐准确，由于不使用可变电容器，所以使用寿命长（可变电容器容易损坏）。

一、电路的工作原理

　　图1是自动搜索调频收音机的电原理图。

其核心器件是一块TDA7088集成电路，这块集成电路中包含了调频收音机中从天线接收、振荡器、混频器、AFC（频率自动控制）电路、中频放大器（中频频率为70kHz）、中频限幅器、中频滤波器、鉴频器、低频静噪电路、音频输出等全部功能，还专门设有搜索调谐电路、信号检测电路及频率锁定环路。

　　取代可变电容器的是变容二极管，它是一种特殊的二极管。

它的PN结电容随着PN结上的偏压（反向电压）变化而改变。

偏压增大，PN结变厚，PN结电容变小；偏压降低，PN结变薄，则PN结电容增大。

因此改变PN结上的偏压，就可以改变PN结的电容。

电路中变容二极管接在本机振荡电路上，就可以改变振荡频率。

　　因为集成电路中很难集成较大容量的电容器，所以集成电路外接的电容器较多。

TDA7088集成电路的1脚接的电容器C1为静噪电容；3脚外接环路滤波元件；6脚上的C4为中频反馈电容；7脚上的C5为低通电容器；8脚为中频输出端；9脚为中频输入端；{10}脚上的C7为中频限幅放大器的低通电容；{15}脚为搜索调谐输入端，C12为滤波电容器；{16}脚为电调谐、AFC输出端。

　　调频收音机的耳机线兼作天线，电台信号送入集成电路的第{11}脚和{12}脚，电感L2、电容器C8、C9、C10构成输入回路。

电路的频率由L1、C3及变容二极管VD1决定。

混频后产生的70kHz中频信号经集成电路内的中频放大器、中频限幅器、中频滤波器、鉴频器后变为音频信号，由集成电路的第2脚输出，送到音量电位器上，再由电容器C15送到由三极管VT1、VT2等组成的低频放大电路中进行放大，推动耳机发声。

连接耳机插座的电感器L3、L4是为了防止天线的信号被耳机旁路而设置的。

发光二极管和电阻器R6组成电源显示电路。

电容器C18和C19为电源滤波电路。

电容器C17是用来改善音质的。

二、电路的制作

　　首先将16脚的双列微型扁平封装的集成电路TDA7088焊在电路板中的敷铜面上。

由于集成电路管脚间隙很小，焊接时一定要十分小心。

可先将集成电路的管脚和电路板上的焊点镀锡，把电烙铁头上的焊锡甩掉后，将集成电路对准电路板上的焊接处（集成电路的1脚处在耳机插座的一方），用不带焊锡的电烙铁进行焊接。

其次将4根跨线、5只电阻器、2只电感器焊到电路板上。

再依次将17只电容器、2只电解电容器、2只三极管、变容二极管、2只线圈、电位器、耳机插座、轻触开关、发光二极管焊到电路板上。

注意发光二极管的高低要与机壳相配合。

最后用导线连接电池接触片的正负极。

　　所有元器件安装好并检查无误后就可以进行调试。

电路不接耳机时的耗电约为7mA，最大音量收听时总耗电为15mA左右。

调整线圈L1的疏密程度来调整收音机接收频率的范围。

如果高频端的电台收不到，可以把线圈拉开一点；如果低频端的电台收不到，可以把线圈夹紧一点。

由于自动搜索调频收音机没有频率指示，所以可找一台普通调频收音机进行频率对比。

2.2方案二

我们此次实际调频收音机电路见图1。

它的优点在于前级晶体管VT1以不同于超再生式及超外的方式进行工作，同时具有混频、本振、锁相环同步检波及低频放大4种功能。

L1、C2组成Q值较低的FM频段（87MHz-108MHZ）宽带输入回路，中心频率98MHZ。

L2、C5、C6组成本振调谐回路，本振频率为输入接收频率及本振信号的二次谐波，混频后输出的中频信号落在音频范围内。

由于VT1的输出电导是集电极电流的函数，所以它一身具有控制本振频率的功能。

VT1作为本机振荡器时，接成共基极电路，由于L1、C2对本振频率失谐，所以VT1的基极等效接地。

VT1作为混频器时，则为共发射极电路。

VT1作为同频检波器时，也是共基极电路，这是因为C3取值很大，对音频信号容抗很小，可认为VT1的基极交流接地。

此时音频（即混频后所得的中频）信号的放大倍数约为R3/R2。

C7为高频旁路电路，用于将检波后的载频成分旁路。

VT1的本振频率在一定范围内受控于输入信号频率，这是因为当本振信号的二次谐波接近于一个调频电台的发射频率时，VT1的集成电极电流中将有二者混频后输出的音频成，使VR1的输出电导随之改变，使本振频率也发生变化，即本振频率与外来信号同步，与锁相接收的原理完全类似，具有AFC功能。

此接收电路的灵敏度可与超再生式电路媲美，却没有超再生噪声。

由于本振频率与输入信号频率的差值很大，因此FM段的本振辐射较小

。

当旋转C6调谐到调频电台时，在R3上产生的音频信号加幅度可达数十毫伏，与被接信号的强弱基本无关。

此音频信号经C8耦全至VT2、VT3组成的简单低频放大器，将信号放大并驱动低阻抗耳机（8Ω）发声。

耳机的长引线在这里巧妙充当了接收天线，以提高接收灵敏度。

L3、L4为高频扼流圈，它以音频信号早畅通无阻，却阻止高频信号流通，防止耳机线接收的调频广播信号被电流及C9旁路。

C9为电源滤波电容，避免电路产生低频自激。

为了进一频提高接收灵敏度，也可如图1虚线所示，焊上一段2M长的软线作天线。

制作时，C6采用7/270PF的小型密封双联可变电容器（如CMB-202），只使用其中的一联。

VT1选用FT≤800MHZ超高频管9018,β>80.VT2选用高放大倍数的三极管9014。

VT3选用小功率锗管3AX31，漏电要小。

L1用φ0.5MM漆包线在φ4mm钻头上音绕5匝（匝距为1MM）后脱胎成空心线圈,有中心抽头,L2用φ0.5MM漆包线在φ4MM钻头上间绕15匝（匝距也为1MM）后脱胎成空心线圈.L3、L4可购市售色码电感。

电阻均使用1/8W四色环碳膜电阻。

电解电容器的耐压大于6V即可。

其它无极性电容均使用小型瓷片电容。

电源使用用1节5＃电池。

耳机插座可按图2将内簧片向内弯一点，以便耳机插头时收音机通电，拨出时收音机断电，兼起电源开关的作用。

整机安装在图3所示的66*50MM单片印制电路板上。

高度较为简单，插入耳机后收音机通电，旋转C6应能收到调频电台的收音，此时微调R1使声音音纯真响亮。

然后微调L2（拉开或压缩音距）使电台的位置与刻度盘基本相符。

再微调L1使高，低端电路的灵敏度均匀，如觉得声音过响，可适当适当调整R3使音量合适。

调整完毕，可给L1、L2封蜡，防止受震动后电感量发生变化。

最后，给本机配上一个用彩色有机玻璃制成的外壳。

本机的灵敏度，在上海地区，不另接天线，仅用耳机引线充当接收天线，即可满意地收听上海电台及东方电台的全部调频广播。

接收时，背景宁静，根本没有超再生式收音机的“沙沙”噪声，可与带降噪电路中档收音机媲美。

9014资料图片

9018资料图片

3实验原理

3.1单元电路设计

3.1.1混频

3.1.2本振

3.1.3锁相环同步检波

4元件清单

器件

备注

数量

电阻

电容

三极管

5主要元器件简介

电阻器

在电学中导体对电流的阻力称为电阻，不同材料的导体，以及导体截面积或长度不同，导体的电阻也不同。

电阻器是一种专门为电路提供电阻的元器件，简称电阻，电阻在电路中用来限制电流、降低电压、分配电流、分配电压，可与电容组成电源退耦电路、低通电路、高通电路等，还可给晶体管等元件提供必要的工作条件（提供电压或电流）。

电阻器在书写时用字母“R”表示。

在电路图中电阻器的符号见图2-1电阻器的电阻基本单位规定为欧姆，简称欧，用字母Ω表示。

电阻按材料分为碳膜电阻、金属膜电阻、片状电阻、碳质电阻、线绕电阻。

按功能可分为固定、可变、微调、精密电阻。

对于电阻来说，它的主要参数有：

标称阻值和它的允许偏差、额定功率、最大工作电压和最大工作电流、温度系数、老化系数、非线性以及机械特性和高频特性等。

我们此处主要关心阻值和额定功率。

电阻器生产工厂为了满足用户的不同需要，生产出不同阻值的电阻器。

国家主管部门规定出一系列的阻值作为电阻器的标准阻值。

一个电阻器标志出的“名义”阻值，叫这个电阻器的标称阻值，实际阻值对于标称阻值的允许最大偏差范围，称为电阻器的允许偏差。

电阻器接在电路中，有电流流过的就要消耗电功率而发热超过它所能耐受的程度，电阻器就要烧坏或很快老化。

电阻器在正常大气压力及在规定的一个环境温度下，长期连续工作并能符合规定的性能要求；所允许耗散的最大功率，称为电阻器的额定功率，单位是W（瓦）。

相关符号见图2-2。

电阻的阻值标称有二种方法：

一是直接在电阻上标出数据；二是用色环表示阻值。

色环表示方法可在任意角度识别其阻值大小，使用很方便，被广泛使用。

表1色环对照表

色环表示方法如图2-3所示。

色环电阻紧靠电阻头的第一道色环表示阻值的第一位数，第二道色环表示第二位数，第三道色环表示幂的次方，第四道色环表示误差，其中色环的读法见表1：

举例说明：

如色环为“蓝红橙金”，其阻值为：

。

颜色

序号

棕

红

橙

黄

绿

蓝

紫

灰

白

黑

金

银

无色

1

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

/

/

/

2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

/

/

/

3

/

/

4

/

/

/

/

/

/

/

/

/

/

±5％

±10％

±20％

2.1.2电容器

电容器（简称电容）是由两个绝缘介质隔开的金属极板组成的，这两个导体叫做电容的两个极，它们中间的绝缘物质叫电介质。

在电子电路中，它可以用来隔离直流、耦合交流信号，与电阻或电感线圈组成低通或高通电路，能将交流信号旁路，与电感线圈组成串联或并联谐振电路等。

电容在电路图中用字母“C”表示。

常用的表示符号见图2-4。

电容带电的时候，它的两极之间要产生电压。

电极上荷量愈大，两电极间的电压也就愈大，而且电荷量跟电压成正比，比值是个恒量，即c=Q/U=恒量。

它称为电容的电容量。

如果1伏特的电压能使电容充电1库仑电量，那么它的电容量就规定为1法拉（简称法），它是电容量的基本单位。

用字母F代表。

电容的种类非常多，但最常用电容有瓷介电容、电解电容、聚酯电容等。

电解电容器是金属氧化膜为介质质制成的电容器。

这种电容器以各种金属铂带为正极，在金属箔带上形成一层氧化膜作介质，负极是非固体电解质或固体电解质。

涤纶电容器也称为聚酯薄膜电容器。

它是以聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜为介质制成的电容器。

它的电容量和工作电压范围最宽，容量从100uuF到几百uF；电压由几十伏到上万伏，它的绝缘电阻高、耐热性能也好。

其缺点是损耗大、电参数稳定性差。

以陶瓷为介质的电容器：

瓷介电容器。

它是在陶瓷两面被覆烧渗一层金属作为电极引线后涂上保护层而成。

陶瓷电容器的原材料丰富，结构简单，价格低，体积小，电容量范围较宽，损耗小，耐高温，因此被广泛应用在电子设备中。

从直流、交流电路到脉冲电路到高频电路无所不用。

电容的主要技术参数有标称容值、容值误差、额定电压、绝缘电阻。

容值误差指示了电容器容值的允许误差量，等于电容器实际容值与标称容值之差除以标称容值所得的百分数。

额定电压是指在一定环境温度下，电容器长时间可靠地工作所能承受的最大直流电压，通常简称“耐压”。

当电容器两端加上直流电压U长时间充电后，电容支路仍有电流I存在，电流I叫做电容器漏电电流，则绝缘电阻为

。

绝缘电阻越小，漏电越严重，引起的能量损耗也就越大。

容量表示方法

1.瓷介电容容量较小，容量范围一般在1Pf~1uF之间。

形似圆饼状，其表示方法有：

（1）直接表示法用

来表示电容容量量级单位。

举例：

“3P”=3pF,“0.01μ”=0.01μF,“4n7”=4.7nF=4700pF

“P1”=0.1pF

瓷片电容电解电容聚酯电容

图2-5电容的识别

（2）不标单位的直接表示法

举例：

“3”=3pF,“27”=27pF,“0.047”=0.047μF

（3）数码表示法

一般用三位数表示，前两位表示容量有效数字，第三位表示幂指数，即“0”的个数。

默认单位为pF。

举例：

“203”=

=0.02μF,“223”=

=0.022pF

“104”=

=0.1μF,“103”=

=0.01μF

（4）色码表示法

沿着引线方向数，第一、二种颜色代表容量的有效数字，第三种颜色代表10的幂次，其单位为pF。

（5）误差表示法

在标示容量的前面外加一个英文字：

如J-82表示82pF误差±5%；M-1u表示1u误差±20%。

字母表示的误差如下：

字母

D

F

G

J

K

M

N

P

S

Z

误差（%）

±0.5

±1

±2

±5

±10

±20

±30

±100-0

+50-20

+80-20

2.电解电容容量较大，一般在0.1uF~9999uF之间，形似圆柱状，具有极性区分：

（1）新电解电容以管脚长短为标志：

长脚为正极，短脚为负极。

（2）在外壳封装上有极性标志。

（3）容量标识在塑封外壳上，例如：

“1μF50V”代表：

容量1μF，耐压值50V。

2.1.3电感线圈

在电工和电子设备中，经常要用到这样一种元器件，它是由导线一圈靠一圈地绕在绝缘管上，导线彼此相互绝缘，绝缘管可以是空心的，也可以包含铁心或磁粉芯，这种元器件，我们称它为电感线圈，也叫电感器或简称为电感。

电感线圈在电路中用“L”表示，常用的符号如图2-6所示。

电感线圈是电子线路中的重要元件之一，它在电路中可和电容器一起组成谐振电路或在整流电路中作为滤波元件。

电感线圈种类很多，分类也不—样。

按电感形式可分为固定电感和可变电感。

按导磁体性质可分为空芯线圈和磁芯线圈。

按工作性质可分为天线线圈、振荡线圈、高频扼流圈。

按绕线结构又可分为单层线圈，多层线圈和蜂房式线圈等等。

另外我们还常用到色码电感，其外壳颜色呈蓝缘色，标示三个或四个色环，其识别方法类似电阻。

例如：

“棕黑黑”为

十个冪误

位位次差

方

接地

四联电容

磁棒天线线圈

IC（10）

圈

绕线电感

色码电感

图2-7电感识别示意图

线圈电感量的大小与有无磁芯有关。

若要增加电感量和提高线圈的品质因数，通常都在线圈中加入磁芯。

磁芯种类有铁氧体磁芯、锰锌磁芯和镍锌磁芯，他们的体积都很小，而且有很多形状，如螺纹形、圆柱形、工型等。

带磁芯的线圈，只要改变磁芯在线圈中的位置，就可改变线圈的电感量。

电感线圈对交流电有一定的感抗（XL），感抗与交流电六频率及线圈电感量成正比，即XL=2πfL。

它表明：

交流电流频率越高、电感线圈感抗越大、交流电流也就越不容易通过；交流电流频率越低、电感线圈感抗越小、交流电流也就越容易通过。

利用电感线圈的这种特性，制成一种限制交流电流通过的线圈称为阻流圈（扼流圈）。

阻流圈又分为高频阻流圈和低频阻流圈。

高频阻流圈用来阻止高频信号而让较低频率和直流电通过，它的电感量很小，一般只有几mH。

低频阻流圈常与电容器组成滤波电路，一般要求电感量较大，有几H，所以在这种线圈中都插有铁芯。

电声器件

电声器件即电声换能器，它是将电能转换成声能（或机械能），或者将声能（或机械能）转换成电能的装置。

我们这里所指的电声换能器，它的频率范围限于可听声频。

电声器件工作质量的好坏，直接影响着电子整机设备是否能正常且优质地发挥其功能，因此，电声器件也是衡量整机质量好坏的重要因素之一。

电声器件的换能作用是利用电的各种效应，如电磁感应、静电感应、压电效应等来完成的。

若在扬声器接头上输入一定频率的电能，这些电能其中一部分被消耗在导线上变成了热能，而大部分转换成了扬声器可动系统的机械能并发出声音；反过来，在传声器中，膜片振动的机械能则转变成按相应变化规律的电能。

扬声器是将电能转换为声能、并将声能辐射到空气中去的一种电声换能器件。

扬声器俗称“喇叭”。

它的用途很广，在收音机、录音机、电视机、通信机等机内和机外以及其它放声系统中都需要使用扬声器。

传声器是将声能（也称声压，是一种机械能）转换成电能的器件。

传声器又称“微音器”，俗称“话筒”。

在语言通信系统（如电话）中使用的传声器，—般叫做送话器。

半导体器件

用半导体材料制成的器件统称为半导体器件或称半导体管。

在半导体器件中，仅有两个电极的一般称为晶体二极管，有三个电极的一般称为晶体三极管，或者就称为晶体管。

晶体管又可分为两大类：

一类是结型晶体管，一类是场效应晶体管。

结型晶体管由两个PN结组成，有PNP型和NPN型两种结构。

场效应晶体管有结型场效应管和绝缘栅场效应管两种。

型号规则：

符号

1

2

N

S

D，C

A，B

含义

二极管

三极管

美国电子工业协会注册

日本电子工业协会注册

NPN管

PNP管

二极管在电路里能完成许多功能，例如整流、检波、稳压等。

二极管常用D表示。

制作半导体二极管的材料可以有多种多样，最常用的有锗、硅和砷化镓等，所以可分为锗二极管、硅二极管和砷化镓二极管。

二极管的符号和伏安特性如图2-9所示。

锗二极管与硅二极管都具有单向导电性，在正向区域，锗管大约在0.2V~0.4V左右（硅管0.6～0.8V左右），电流就开始增大。

用指针三用表RX100或RX1K档，检测二极管正负极：

黑表笔为正极、红表笔为负极。

当测量出正向电阻几百欧至三千欧左右，则黑表笔接的一端是二极管的正极，另一端则为负。

反向电阻则为几十千欧以上。

正极标识往往有一个色点。

稳压二极管是一种特殊的硅二极管，它的符号和伏安特性如图2-10所示。

其正向部分特性与一般二极管无异。

在外的反向电压小于其击穿电压Vz前，其反向电流也很小。

但是，反向电压增加到击穿点以后，二极管就发生可逆性击穿现象（即当外加反向电压切断后，PN结阻挡层可以恢复）。

如果进一步增加反向电压、稳压管两端的电压并不升高，只是使管子的反向电流增加，而管压降基本保持不变。

在击穿区反向电阻极小。

变容二极管是利用半导体PN结电容或金属——半导体接触势垒电容随外加电压的非线性变化而制成的。

它的外型和普通的二极管差不多。

变容二极管工作于反向偏压。

其电容量随所加反向电压的大小而变化的特性曲线如图2-11所示。

变容二极管可分为参量变容二极管和电调谐变容二极管等。

前者用于参量放大器中，后者用于谐振电路中，用来代替机械调谐电容器。

采用空气或介质可变电容器或可变电感器来调谐，体积大、笨重，接触不良，需要机械传动机构，因此可靠性低、寿命短。

如果采用变容二极管作为调谐元件，可以克服上述的缺点。

变容二极管重量轻、强度高、寿命长、转换快、受温度影响很小，能防尘防湿防震。

把变容二极管接在调谐回路里，控制加在变容二极管上的反向电压，便可达到改变频率的目的。

用变容二极管制成的电子调谐器，结构简单，接触可靠，制造方便，可以实现遥控和精密调谐。

目前已在彩色电视机、黑白电视机、调频接收机中得到应用。

半导体三极管是由两个PN结组成的三层结构器件。

常用Q表示。

它的中间一层叫基区，左边的掺杂区叫发射区；右边的掺杂区叫集电区。

基区与发射区之间的PN结叫发射结，通过发射结可以发射载流子。

基区和集电区之间的PN结叫集电结，载流子通过集电结被集电区收集。

为了把各区和外电路连接起来，还在发射区、基区和集电区上各制作一个电极，分别叫发射极、基极和集电极。

为了简便起见，这三个电极通常简称为E（或e）极、B（或b）极和C（或c）极。

常用三极管如图2-12所示。

CE输入/出曲线如图2-13所示。

交流参数主要有电流放大系数β和特征频率

。

在共发射极接法的电路中，若集电极电压

保持不变（

=0，输出端交流短路），则集电极电流的变化Δ

与基极电流的变化Δ

之比，称为半导体三极管的共发射极电流放大系数。

即β=

。

共发射极电流放大系数β随

的增加而减小，当β下降到l（即0dB）时的频率称为特征频率。

是半导体三极管作电流放大时的极限频率。

2.1.7集成电路

集成电路是六十年代初期发展起来的一种新型半导体器件。

集成电路顾名思义，它是一种超小型电路而且是已经连好了线，进行了检验，能保证某种功能的电路。

在制造过程中，许多元器件在同一工序中可以同时大量地点制造出来因此，所谓集成电路就是在同一基片上以不可分离的状态作成多个电路元器件，并作为一个完整的单元来进行试验和应用的超小型电子电路。

集成电路，英文写作IETEGRATEDCIRCUITS通常按字头缩写成IC。

集成电路制造厂对环境的要求极其严格。

集成电路中主要元器件除了电阻以外，就是半导体二极管和三扳管。

集成电路的制造工艺也是在乎面型晶体管工艺韵基础上发展起来的。

几个主要过程有：

氧化、光刻、扩散、外延、真空蒸铝。

集成电路的封装外壳有圆筒型、扁平型、双列直插型三种。

2.1.8晶振

晶振由石英晶体片、电极、支架和外壳等构成。

随着无线电通信的应用日益广泛，无线电频谱的容量就愈感紧张。

为在有限的频谱内容纳更多的通信频段，就需要对频率控制和频率选择提出更高的要求。

过去，振荡器中常用的频率控制元件是LC调谐电路，其主要缺点是Q值低和频率稳定性差。

晶振的主要优点是Q值高（从几十万到几百万），频率稳定性好（比LC高两个数量级以上），所以目前广泛地应用于通信、导航、广播等领域。

常用X表示，电路符号为

，其特性曲线如图2-14所示。

6实际制作

．安装调试

电路板做好后，按图将元件焊好，注意焊接时间不能过长，温度也不能过高，以免烫坏电路板或烧坏元件。

焊接时应保证质量，避免虚、假、错焊。

焊好后即可开始调试，打开收音机，置于FM频段，接上话筒电源，打开开关，一边对着话筒讲话，一边搜索电台，直到收音机中传出自己的声音为止。

如果在整个频段（88~108MHz）都收不到