超外差式收音机设计.doc

河北大学物理学院课程设计——超外差式收音机设计

物理学院
课程设计

题 目： 超外差式收音机设计
专 业： 09级电子信息科学与技术
姓 名：
学 号：
实验地点：
指导老师：
成 绩：

( 2012-5-20 )

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目 录

第1章 摘要…………………………………………………………………………2

1.1 设计目的 …………………………………………………………………2
1.2 设计内容 …………………………………………………………………2
1.3 设计器材 …………………………………………………………………2

第2章 超外差式收音机原理………………………………………………………2

2.1 工作原理 …………………………………………………………………3
2.2 电路组成 …………………………………………………………………4
2.3 各级电路作用 ……………………………………………………………5

第3章 超外差式收音机的安装过程………………………………………………8

3.1 实验准备 …………………………………………………………………8
3.2 焊接注意事项及步骤……………………………………………………10

第４章　收音机调试 ………………………………………………………………10

4.1 调试过程…………………………………………………………………10
4.2 故障分析…………………………………………………………………14

第5章 总结 ………………………………………………………………………14

参考文献 ……………………………………………………………………………15
附录……………………………………………………………………………15

第一章 摘要
收音机，又名无线电、广播等，由机械器件、电子器件、磁铁等构造而成，用电能将电波信号转换并能收听广播电台发射音频信号的一种机器。收音机的应用十分广泛，种类非常多。从体积大小上可基本分为袖珍型、便携式、台式收音机。从波段上基本分为调频与中波二波段收音机、短波与调频二波段收音机、短波与中波二波段收音机、3-4多波段收音机（调频|中波|1-2短波）、5- 14多波段收音机（调频|中波|3-12个短波）、全波段。目前市场上单波段、二波段收音机较少，融调频、中波与短波为一体的多波段收音机为多。从功能上可以基本分为传统机械指针式收音机、非存储模拟调谐数显收音机、能存储电台频率的PLL合成数字调谐收音机、DSP电子数调机。
1.1 设计目的
1.熟悉电阻、电容、电感线圈、中周、变压器、二极管、三极管、电位器、耳机插座、喇叭等电子元件。
2.在散件的组装过程中进一步学习电子技术。
3.掌握电子安装工艺了解测量和调试技术。
4. 熟练焊接的基本技巧
5. 熟悉超外差式收音机的工作原理
6. 掌握收音机的调试方法,能安装、调试出成品收音机
1.2 设计内容
本实验主要包括以下几方面的内容：
1、熟悉了解收音机的工作原理。
2、元件检测方法描述。
3、安装、调试、故障检测及排除的简单过程。
4、学会对简单的电路板焊接以及实际操作动手。
5、掌握收音机的调试方法。
1.3 设计器材
1. 电烙铁：由于焊接的元件多，所以使用的是外热式电烙铁，功率为30 w，烙铁头是铜制。
2. 螺丝刀、镊子等必备工具。
3. 松香和锡，由于锡它的熔点低，焊接时，焊锡能迅速散步在金属表面焊接牢固，焊点光亮美观。   
4. 两节5号电池。
第二章 超外差式收音机原理

2.1 工作原理
所谓超外差式，就是通过输入回路先将电台高频调制波接收下来，和本地振荡回路产生的本地信号一并送入混频器，再经中频回路进行频率选择，得到一固定的中频载波（如：调幅中频国际上统一为465KHz或455KHz）调制波。
超外差的实质就是将调制波不同频率的载波，变成固定的且频率较低的中频载波。在广播、电视、通讯领域，超外差接收方式被广泛采用。如图2。

超外差原理图

  在超外差的设计中，本振频率高于输入频率。用同轴双联可变电容器，使输入回路电容C1-2和本振回路电容C1-1同步变化，从而使频率差值始终保持近似一致，其差值即为中频，即：
如接收信号频率是：
600kHz，则本振频率是1055kHz；
1000kHz，则本振频率是1455kHz；
1500kHz，则本振频率是1955kHz；
由于谐振回路谐振频率 ，f 与C不成线性变化，因此必须有补偿电容对其特性进行修正，以获得在收听范围内f与C近似成线性变化，保证f本振-f信号=f中频为一固定中频信号。超外差方式使接收的调制信号变为统一的中频调制信号，在作高频放大时，就可以得到稳定且倍数较高的放大，从而大大提高收音机的品质。
比较起来，超外差式收音机具有以下优点：
（1） 接收高低端电台（不同载波频率）的灵敏度一致；
  （2） 灵敏度高；
  （3） 选择性好（不易串台）。
由于直接放大式收音机的灵敏度比较低，只能接受本地区强信号的电台，接收远地电台的能力较弱，它的选择性差，接收相邻频率的电台信号时存在串台现象。
为了提高灵敏度和选择性，就要采用超外差式收音机。超外差式收音机有别于直放式收音机的特点是它不直接放大广播信号，而是通过一个叫变频级的电路将接收的任何一个频率的广播电台信号变成一个固定中频信号(我国规定中频频率是4 6 5 KHz)，由中频放大器进行放大，然后进行检波，得到音频信号，最后推动扬声器工作。
9018-2型袖珍收音机，采用典型六管超外差式电路，具有安装调试方便、工作稳定、灵敏度高、选择性好等特点，功放级采用无输出变压器的功率放大器， (OTL电路)，有效率高、频率特性好、声音宏亮、耗电省等特色。是一款值得青少年无线电爱好者动手制作的套件。

2.2 电路组成
如下图是超外差式收音机的电路原理图：

常用超外差收音机电路，它主要由输入回路、变频级、中放级、检波级、低放级、功率输出级和AGC电路组成。Automatic Gain Control自动增益控制; 根据输入信号调整放大倍数，使输出信号幅度一致。从天线接收到的高频调幅信号输入到变频级，经过变频后从变频器输出一调幅中频信号，送入中放级进行放
大（中放一般有两级，是对固定中频频率进行放大的调谐放大器，所以它的放大倍数和选频特性都可以做得比较理想）；再把放大了的中频信号送入检波级检出音频信号；检波级输出的音频信号还需要经过低放级放大，然后去激励功率输出级输出足够的功率去推动喇叭发声。电路对应功能如下图：

2.3 各级电路作用
(一)调谐、变频电路
　从磁性天线感应的调幅信号送入C1a、C2(双连可变电容器)(调台的钮)和B1组成的输入回路进行调谐，选出所需接收的电台信号，通过互感耦合送入变频管V1的基极。如下图所示：

输入回路

变频级是由一只晶体管V1同时起本振和混频作用的自激式变频电路。本振回路由B2、C3,C1B组成，它是互感耦合共基调射式的LC振荡电路。本振信号通过耦合电容C3从V1的射极注入，它与输入回路耦合到V1管基极的高频调幅信号在V1管中混频，由集电极调谐回路（中周）选出二者的差频即465kHz的中频信号，然后再将中频信号送入中放电路去放大。

变 频 级

　　(二)中频放大电路
中放级由V2、V3组成两级单调谐中频选频放大电路。各中频变压器均调谐于465kHz的中频频率上，以提高整机的灵敏度、选择性和减小失真。第一级中放(V2)加有自动增益控制，以使强、弱台信号得以均衡，维持输出稳定。V2管因加有自动增益控制；V3管主要提高增益，以提供检波级所必须的功率。

中 放 级

(三)检波电路
经中频放大级放大了的中频信号，其中频和高次谐波由C8C9和R9组成的RCπ型滤波电路予以滤除。音频信号由C10耦合到低放级去放大。电位器Rw是音量调节(钮)电位器兼作电源开关。滤波后的成分经R8、C4组成的退耦电路送到V2的基极作为AGC控制之用。(中频，低频和直流信号，最后余下低频信号)

检 波 级

　　检波电路主要由检波三极管bg4、滤波电容c8和检波电阻r9、w组成。来自b5次级经中频放大器放大的中频信号送往三极管bg4的基极和发射极，发射结相当于二极管，检波后输出信号的变化规律和高频调幅波包络线基本一致。收音机的检波输出音频信号强度也能自动地在一定范围内保持不变。

　　(四)低频前置放大与功率放大电路

　　V5为低频放大级，V6、V7为互补推挽输出级。

低放级与功率输出级

第三章 装焊工艺
3.1实验准备
实验前要做一定的准备工作，首先根据元器件清单清点所有元器件，并用万用表粗测元器件的质量好坏。电阻上的色带是就是电阻的色环标记法，通过色环来表示电阻的大小，有效数字、倍率和允许误差。实验所用四道环电阻的有效数字是前两道环所代表，第三道环为该电阻值的零的个数，最后一环一般为金或银色，表示电阻阻值的误差。所以在读示数时，可以根据最后一环金或银在电阻的最右端来正确读数。接着识别电解电容和元片电容，电解电容有正负极之分，其中长的一端为正极。实验所用三位整数的元片电容，默认单位是pf，前两位是有效数字，第三位是有效倍率（10m）。最后是三极管的识别和检测，判断极性：对半圆型三极管，将管脚向上，半圆向自己，顺时针为ebc极。最后把所有元器件分类，插到打印的元器件清单表对应的器件名位置，以便焊接时准确快速的取到所用的原件。总结如下：
1、清点材料
对照元件清单清点材料,并用标准测量仪器测量其与标定值是否相符,若相符则插在清单对应位置,准备焊接,若不相符,则需更换。
2、二极管、电阻、电容的认识（元件的大小及极性一定不要弄错）

读电阻大小的方法；
3、在废板子上练习焊接
应注意以下事项：
·焊接时注意防护眼睛
·电烙铁需放置在方便操作的固定地方。
·不要将焊锡放入口中。焊锡中含铅和有毒物质。手工焊接后须洗干净双手。
·确信焊接现场有足够的通风。
元件安装
下列所有的安装步骤，在没有特别指明的情况下，元件必须从线路板正面装入。线路板上的元件符号图指出了每个元件的位置和方向，根
据元件符号的指示，按正确的方向将元件脚插入线路板的焊盘孔中，在线路板的另一面将元件脚焊接在焊盘上。
本指导说明书只推荐使用63/37 铅锡合金松香心焊锡丝。
禁止使用酸性助焊剂焊锡丝！
正确的焊接方法如右图
1． 将电烙铁头靠在元件脚和焊盘的结合
部。注：所有元件从焊接面焊接。
2． 若烙铁头上带有少量焊料， 可使烙铁
头的热量较快传到焊点上。将焊接点
加热到一 定温度后，用焊锡丝触到焊
接件处，熔化适量的焊料；焊锡丝应
从烙铁头的对称侧加入。
3． 当焊锡丝适量熔化后，迅速移开焊
锡丝；当焊接点上的焊料流散接近
饱满，助焊剂尚未完全挥发，也就
是焊接点上的温度最适当、焊锡最
光亮、流动性最强的时刻， 迅速移
开电烙铁。
4． 焊锡冷却后就得到一个理想的焊接了。
松香
电烙铁放置在不正确位置

3.2焊接注意事项及步骤
1、在焊接元器件之前，必须先检查元器件引脚是否有氧化现象，如果有，就必须把氧化层去掉，然后上锡；对三极管、中周必须测量其是否完好；对印刷电路板也要检查，看看有无断裂，或铜铂没腐蚀干净造成两条线路连接，必须把有问题的印刷电路板处理后才能插件、焊接，避免装配焊接后造成不必要的故障。
2、安装先装低矮和耐热的原件，然后放大一点的原件如中周，变压器，最后装怕热的原件，如三极管。元件，再焊大元件的原元件应尽量贴着底板，按照元件清单和电原理图进行插件、焊接，特别要注意电解电容器的极性和三极管脚位以及三极管型号不可混淆。中周插件一定要按磁帽颜色（T2是本机振荡线圈--红色；T3是第一中放中频变压器--白色；T4是第二中放中频变压器--黑色）进行插件，不可插错，中周外壳接地起屏蔽作用，同时外壳还是地线的跨接线，焊接时，外壳一定要焊接好，否则就不能起到屏蔽作用了，还会造成部分线路地线不通；所有元件高度都不能超出中周的高度；音频输入变压器，插件有方向性，线圈骨架上有凸点标记的为初级，插件时要与印刷电路板上的圆点标记对应，不可插反；焊接时各元件要插到位后再焊接，以免合拢时顶住机壳。焊接时应选用尖烙铁头进行焊接，如果一次焊接不成功，应等冷却后再进行下一次焊接，以免烫坏印刷电路板造成铜铂脱皮。焊完后应反复检查有无虚、假、漏、错焊，有无拖锡短路造成的故障。
3 、焊音量电位器时，必须把电位器焊脚紧贴铜铂面，并且把整个电位器往里靠，这样做的目的是避免装配时音量钮碰壳。
4、焊可调双联时，要把双联先用螺丝固定后再焊接，焊接的时间不要太长，以免把双联烫坏。焊点不可太大，以免卡住调谐钮。
5、电路板的焊接 电路板的焊接是本次实习的核心部分. 焊接之前必须在正确识别各个电路元件的基础上 再用相关仪器准确测量其参数值, 并与电路图中所标示的元件对号入座. 焊接顺序遵循先低 后高,先低后高,先耐热后怕热的规则.焊接时应迅速,一点而就,以免与电路板接触时间 过长而烫坏其它元件.焊接的实物电路 焊接电阻 由于电阻是各个元件中最耐热的元件,而且焊接时可以紧贴电路板而不至 于影响其它元件的安放,故而最先焊接电阻.选择好电阻后置入相应的孔中,将伸出的 引脚剪短至高出电路板约 2 毫米以便于焊接.
焊接中周,变压器 这几个原件是所有元件中最高的,可以先将其焊好以便为电容等其他元件提供参考高 度. 注意三个中周的顺序不可放错. 其引脚穿过电路板以后应先将其弯向电路板以后再焊接, 必要时也可以适当将引脚剪短.焊接变压器时注意将变压器上原副边装正确. 焊接电容,发光二极管及三极管 注意区分瓷片电容与电解电容,焊接电解电容时还应注意其引脚的正负极.焊接 三极 管之前无比用相应示波器测出其放大倍数后再安装焊接,并且注意三个极的位置不可错误. 所有电容,三极管的高度不可高于中周变压器,以免影响最后的安装.发光二极管要事先弯 成适当的形状使其能够最终伸入指示灯孔.
焊接双联拨盘,喇叭,耳机接孔,电位器拨盘 注意两个拨盘焊接时要保证其不被其它元件干扰,能够自由转动. 焊接磁棒线圈 磁棒线圈是收音机接收信号的输入端. 必须先确定原副边的出入线头, 将磁棒放入磁棒 支架中以后,将四个线头对应接到相应的孔中.迅速焊好,避免烫坏电路板或其它元件.

整个焊接过程如下图：

安装电阻

安装三极管
安装电解电容
安装瓷片电容

安装中周
安装线圈及导线
安装发光管及拨盘
安装变压器插座双联电位器
插座双联电位器

安装电池极片，扬声器及音量拨盘
连接测试点

第四章 收音机调试
4.1 调试过程
待所有元器件都焊接完成后，测量电流，关掉电位器开关，装上电池（注意正负极）用万用表50mA档表笔跨接在电位器开关的两端（黑表笔接电池负极、红表笔接开关的另一端）若电流指示小于10mA，则说明可以通电，将电位器打开（音量旋至最小即测量静态电流）用万用表分别依次测量D、C、B、A、四个电流缺口，若测量的数值A点位1mv左右，B点大于A点，大约为1.5mA，C点大于B点，为4.8mV左右，D点位2mV左右即可用烙铁将四个缺口依次连通，再把音量调到最大，调双联拨盘即可收到电台。在安装电路板时注意把喇叭及电池引线埋在比较隐蔽的地方，并且不要影响调谐拨盘的旋转和避开螺丝桩子，电路板挪位后再上螺丝固定。当测量电流不在规定电流值左右要仔细检查三极管极性有没有装错，中周是否装错位置以及虚假错焊等，若测量哪一级电流不正常则说明那一级有问题。
4.2故障分析
在检查好电源及开关的情况下, 收音机的故障主要表现为喇叭不响, 喇叭发出沙沙声而 收不到电台或喇叭发出啸叫等情况. 喇叭不响时可以先测试其输入电阻是否正常, 也可以换 其他信号源确定其是否能正常工作.如果喇叭正常,则问题出在电路板上.电路板的故障主 要表现在虚假错焊或电路元件失效的问题,可按以下步骤检查:
1 电阻虚焊问题 若电阻正常,则通电后电阻两端应该有一个电压值.根据这个原理,用万用表逐个测量 各电阻两端的电压,若飘零则说明该电阻没有焊好,短路或者电阻故障,应进一步确认故障 原因并处理之.
2 电感线圈问题 电感线圈很容易出现断路的情况,因此可以用万用表检测每一个包含电感线圈的元件 (如变压器,中周变压器,磁棒线圈等)的电感引脚,若各量程下的阻值均为无穷大,则说 明该线圈断路,应更换之.
3 三极管问题 三极管是电路的关键部件. 首先检查各管脚是否连接正确, 而后用万用表测量各管脚与 地之间的电压, 并判断其是否工作在放大状态. 若没有工作在放大状态则可进一步确认是管 脚松动或其他附属电路问题还是三级管的选用问题. 以上三点是一般的也是最容易出现的症状. 如果以上都正常则要进一步检查其他元件是 否焊接良好,电解电容极性是否正确,中周变压器是否错位等.若自己不能排除,则要请指 导老师解决或查阅更多资料.
第五章 总结
本次实验我们不仅对收音机的内部结构有了更深的了解，更学会了好多焊接过程中应注意的问题，总结如下：
1.焊接收音机的全过程是进实验室之前老师讲解收音机的工作原理、画工作原理图、强调焊接的注意事项，进实验室之后老师领导大家认识各个元件及其作用并数清各自分发的原件总数，然后我们自己准备泡沫把零小元件（电阻、电容、超小电解等）插到泡沫上以防丢失，然后对照电阻值计算计意图把19个电阻及其阻值分别表示开来并在泡沫上做上记号，再把瓷介电容分别归类便于插件焊接。准备工作结束后便开始焊接，焊接过程中时刻注意安全隐患不能烫伤同学和自己。完成之后接上天线喇叭然后接通3.0V电源收到声音调幅后给老师检查，最后去掉天线（方便拿放）接上磁棒和AM天线调频给老师检查，完成。
2.在实验中遇到很多问题:
⑴某些较小的元件丢在地上找不到，或者同学及格的元件混在一起这个拿那个拿最后全混了。
⑵同学之间距离很近电烙铁容易伤及他们，另外四个同学在一起用一个电烙铁导致焊接时间紧张，这个用会儿那个用会，自己只能把全部的小元件插上一起焊接，这样就导致了难焊焊错甚至短路短路的问题。
⑶调幅调频过程中只响没有声或者响都不响或者声音不清杂音太多基本都是短路或者元件接错的问题。

参考文献
1.郑应光.模拟电子线路（二）.南京：东南大学出版社，2000
2.俞家琦.高频电子线路.西安：西安电子科技大学出版社，1995
3.申功迈,钮文良.高频电子线路. 西安：西安电子科技大学出版社，2001
4.谢嘉奎.电子线路（非线性部分）.北京：高等教育出版社，1995
5.百度文库
6.道客巴巴
附录
印制电路板

元件清单
序号
名称
型号规格
位号
数量
序号
名称
型号规格
位号
数量
1
三极管
9018
V1,V2
1支
18
瓷片电容
682、103
C2、C1
各1支
2
三极管
9018
V3、V4
2支
19
瓷片电容
223
C4、C5、C7
3支
3
三极管
9014
V5
1支
20
双联电容
CBM-223P
C
1支
4
三极管
9013H
V6、V7
2支
21
收音机前盖

1个
5
发光二极管
Φ3红
LED
1支
22
收音机后盖

1个
6
磁棒线圈
5*13*55mm
B1
1套
23
刻度尺、音窗

各1快
7
中周
红、黄，白、黑
B2、B3、B4,B5
3个
24
双联拨盘

1个
8
输入变压器
E型六个引出脚
B6,B7
1个
25
电位器拨盘

1个
9
扬声器
Φ58mm
Y
1个
26
磁棒支架

1个
10
电阻器
100Ω
R6、R8、R10
3支
27
印刷电路板

1块
11
电阻器
120Ω
R7、R9
2支
28
电路图及说明

1份
12
电阻器
330Ω、1.8K
R11、R2
各1支
29
电池正负极簧片

1套
13
电阻器
30K、100K
R4、R5
各1支
30
连接导线

4根
14
电阻器
120K、200K
R3、R1
各1支
31
双联及拨盘螺丝
Φ2*5

3粒
15
电阻器
5K（带开关插脚式）
RP
1支
32
电位器拨盘螺丝
Φ1.6*5

1粒
16
电解电容
0.47μF、10μF
C6、C3
各1支
33
自攻螺丝
Φ2*5

1粒
17
电解电容
100μF
C8、C9
2支
34

焊接图示

17