電工電子技術(shù)課程設(shè)計——超外差調(diào)幅收音機(jī)

1、<p>　　題目________超外差調(diào)幅收音機(jī)________</p><p>　　班級________ ___________</p><p>　　學(xué)號__________ ___________</p><p>　　姓名____________ ________________</p

2、><p>　　指導(dǎo)____________ ________</p><p>　　時間_________2011年6月8日__________</p><p>　　電工電子技術(shù)課程設(shè)計任務(wù)書</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　總體方案與原理說明. .

3、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4</p><p>　　輸入回路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5</p><p>　　本振電路. . . . . . . . . . . . . . .

4、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6</p><p>　　混頻電路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8</p><p>　　中頻放大電路. . . . . . . . . . . . . . . . .

5、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9</p><p>　　檢波電路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11</p><p>　　自動增益控制電路（AGC）. .

6、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12</p><p>　　前置低頻電壓放大電路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13</p><p&g

7、t;　　低頻功率放大電路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14</p><p>　　總體電路原理相關(guān)說明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15</p>

8、;<p>　　總體電路原理圖. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16</p><p>　　元件清單. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17</p>

9、<p>　　參考文獻(xiàn). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18</p><p>　　設(shè)計心得體會. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19</p><

10、;p>　　1、總體方案與原理說明</p><p>　　圖1 超外差調(diào)幅收音機(jī)基本原理方框圖</p><p>　　超外差調(diào)幅收音機(jī)基本原理：空間有許許多多電臺發(fā)送的電磁波，它們都有自己的固定頻率，收音機(jī)通過天線和由電感線圈和可變電容器組成的諧振電路（稱調(diào)諧電路）來選擇性的接收所需高頻信號。由調(diào)諧電路選擇出的所需要的電臺信號是已調(diào)幅的高頻信號，并且十分微弱，需要先經(jīng)過高頻小信號放大器進(jìn)

11、行放大處理，再經(jīng)過變頻器（混頻器和本振）將高頻信號變?yōu)轭l率為465KHz的中頻信號，這是超外差式收音機(jī)的核心部分，由于它是調(diào)制信號，喇叭無法將這種信號直接還原成聲音，因此，必須從高頻信號中把音頻信號分離出來，這個分離過程稱為解調(diào)，或檢波。在收音機(jī)中，檢波是由半導(dǎo)體器件二極管或三極管來完成。調(diào)幅的高頻信號經(jīng)檢波還原出音頻信號，再經(jīng)過低頻功放然后送往喇叭，喇叭將音頻信號還原為聲音。</p><p>　　收音機(jī)接收天線

12、將廣播電臺播發(fā)的高頻的調(diào)幅波接收下來，通過變頻級把外來的各調(diào)幅波信號變換成一個低頻和高頻之間的固定頻率—465KHz（中頻），然后進(jìn)行放大，再由檢波級檢出音頻信號，送入低頻放大級放大，推動喇叭發(fā)聲。而不是把接收天線接收下來的高頻調(diào)幅波直接放大去檢出音頻信號（直放式）。超外差式收音機(jī)由輸入回路高放混頻級、一級中放、二級中放、前置低放兼檢波級、低放級和公放級等部分組成，接受頻率范圍為535KHZ~1605KHZ的中波段。</p>

13、<p><b>　　2、輸入回路</b></p><p>　　接收機(jī)輸入回路的任務(wù)是接收廣播電臺發(fā)射的無線電波，并從中選擇出所需電臺信號。</p><p>　　收音機(jī)輸入回路的任務(wù)是接收廣播電臺發(fā)射的無線電波，并從中選擇出所需電臺信號。輸入回路是由收音機(jī)內(nèi)部的磁棒天線線圈與調(diào)臺旋鈕相連的可變電容構(gòu)成的LC調(diào)諧電路，如圖2.4所示。調(diào)節(jié)可變電容 C 可使

14、LC 的固有頻率等于電臺頻率，產(chǎn)生諧振，以選擇不同頻率的電臺信號。再由L2耦合到下一級變頻級。</p><p>　　圖2 輸入回路電路圖</p><p>　　，，所以輸出調(diào)幅電壓，式中是調(diào)幅信號的調(diào)幅系數(shù)，即調(diào)幅度。由已給參數(shù)f1=1kHZ,f2=1000kHZ,由公式可得調(diào)幅波。</p><p>　　圖3 輸入回路仿真圖</p><p>

15、;　　注：上圖仿真圖中in1為輸入的低頻信號的波形，in2為輸入的高頻信號的波形，out為輸出調(diào)幅波信號的波形。</p><p><b>　　3、本振電路</b></p><p>　　本振電路是由本機(jī)振蕩器產(chǎn)生頻率為fl的本振信號，輸入到混頻電路中。由于fi是固定值，所以fl也是可調(diào)的。</p><p>　　本振回路由T2、Cb組成，它是互感耦

16、合共基調(diào)射式的LC振蕩電路。T2抽頭是為了減小晶體管的輸入阻抗對振蕩回路的影響。本振信號通過耦合電容C2注入到VT1的發(fā)射極，它與輸入回路耦合到VT1管基極的高頻調(diào)幅信號在VT1管中混頻，由于VT1的集電極為單調(diào)諧的諧振回路（中周）,其諧振頻率為（fr—fs）=465kHz, 即為二者的差頻465kHz的中頻信號，,而其他頻率的信號被濾除,然后再將中頻信號送入中放電路去放大。     為了提高電

17、路的穩(wěn)定性，兼顧變頻和振蕩性能，靜態(tài)工作電流一般取為0.3～0.4mA。</p><p><b>　　圖4 本振電路圖</b></p><p>　　根據(jù)反饋振蕩器的起振條件：振幅起振條件或和相位起振條件可得電容三點式振蕩器的震蕩角頻率,式中,，，,L=2UH,根據(jù)公式,可算出輸出波的頻率大小約為10MHZ。</p><p>　　圖5 本振電路

18、仿真圖</p><p>　　注：上圖中in為輸入的直流波形，out為輸出的本振信號波形。</p><p><b>　　4、混頻電路</b></p><p>　　混頻電路是超外差式接收機(jī)的重要組成部分，其作用是將天線上感生的輸入高頻信號變換為頻率固定的中頻信號?；祛l電路靠近接收天線，它的性能直接影響接收機(jī)動態(tài)范圍等性能。</p>&

19、lt;p>　　混頻電路中有兩個輸入信號，載波頻率為fc的高頻信號和頻率為fl的本振信號，作用是將fc高頻已調(diào)信號不失真的變化為載波頻率為fi的中頻已調(diào)信號。其中fi為接收機(jī)的中間頻率，fi=fl-fc。在我國調(diào)幅廣播接收機(jī)的中頻為465KHZ。</p><p>　　由于晶體三極管的非線性作用，混合的結(jié)果產(chǎn)生各種頻率的信號，其中有一種是本機(jī)振蕩頻率和電臺頻率的差等于465KHz的信號，這就是中頻信號。混頻電路

20、的負(fù)載是中頻變壓器，TF2的初級線圈和內(nèi)部電容組成的并聯(lián)諧振電路，它的諧振頻率是465KHz，可以把465KHz的中頻信號從多種頻率的信號中選擇出來，并通過TF3的次級線圈耦合到下一級去，而其它信號幾乎被濾掉。</p><p><b>　　圖6 混頻電路圖</b></p><p>　　混頻增益，為混頻器的輸出中頻信號電壓，為輸入信號電壓。</p><

21、;p>　　注：由于元件庫元件種類有限，不能仿真出混頻電路。</p><p><b>　　5、中頻放大電路</b></p><p>　　中頻放大器是由多級固定調(diào)諧的小信號放大器組成，用來放大中頻調(diào)幅信號。</p><p>　　中頻放大作用是得到高增益，檢波電路時用于檢波輸出沒有失真。</p><p>　　圖7 中頻放

22、大電路圖</p><p>　　上圖中變頻級輸出中頻調(diào)幅波信號由中頻變壓器TF3次級送到Q1的基極，進(jìn)行放大，放大后的中頻信號再送到Q2的基極，由TF2次級輸出被放大的信號。三個中頻變壓器（TF3、TF1、TF2）都應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確地調(diào)諧在465KHz。TF2次級送到檢波二極管的中頻信號被截去了負(fù)半周，變成了正半周的調(diào)幅脈動信號，再選擇合適的電容量，濾掉殘余的中頻信號，取出音頻成分送到低放級經(jīng)中頻放大級放大了的中頻信號，由

23、中頻變壓器送至檢波二極管D1進(jìn)行檢波。</p><p>　　C1=1UF,C2=C3=C4=C6=C8=0.01UF,C7=30UF,C5=500UF,R1=1.5K,R2=12K,R3=1K,R4=500,R5=R6=5K </p><p>　　圖8 中頻放大仿真圖 </p><p>　　注：in為輸入中頻調(diào)幅波波形，out為輸出被放大信號的波形。</p&g

24、t;<p>　　由圖8可得，輸入波幅值大小約為9v，輸出波幅值大小約為5v，所以調(diào)幅信號被放大倍數(shù)=9/5=1.8倍。</p><p><b>　　6、檢波電路</b></p><p>　　檢波二極管的作用是利用單向?qū)щ娦詫⒅蓄l信號中的低頻信號取出來，其工作頻率較高，處理信號幅度較弱。</p><p>　　收音機(jī)檢波電路的任務(wù)是把

25、要接收的廣播電臺音頻信號從中頻載波中“取下來”，以達(dá)到接收的目的。V7為檢波二極管，它的作用是對中頻載波信號進(jìn)行檢波，檢波后的殘余中頻及高次諧波再通過C16、C17、R10組成高頻濾波電路濾除，最后把取出來的音頻信號經(jīng)電容耦合到低放級放大。RP為檢波負(fù)載。電路作用是利用V7的單向?qū)щ娦裕〕鲋蓄l調(diào)幅信號中的音頻信號，以便放大和聲音還原。</p><p><b>　　圖9 檢波電路圖</b>&

26、lt;/p><p>　　為了不產(chǎn)生惰性失真，充要條件為，其中C=C16+C17。</p><p>　　圖10 檢波電路仿真圖</p><p>　　注：in為被放大后的中頻信號的波形，out為經(jīng)包絡(luò)檢波后的波形。</p><p>　　7、自動增益控制電路——（AGC）</p><p>　　收音機(jī)中設(shè)計AGC電路的目的是：接收

27、弱信號時，使收音機(jī)的中放電路增益增高，而接收強信號時自動使其增益降低，從而使檢波前的放大增益隨輸入信號的強弱變化而自動增減，以保持輸出的相對穩(wěn)定。</p><p>　　自動增益控制電壓從VT3的集電極取出，當(dāng)輸入信號增強時，通過VT3電流IC3增大，IC3的增大使得VT3的集電極電位降低，這又使中放管VT2的基極電位下降，從而是VT2的增益下降。調(diào)整R4使VT2的集電極電流在0.3--0.7mA范圍內(nèi)， 

28、;檢波后的殘余中頻及高次諧波由C4,C3和R3組成的RCπ型濾波電路予以濾除</p><p>　　8、前置低頻電壓放大電路</p><p>　　低頻放大電路由小信號放大器組成，作用是將檢波后的信號的電壓進(jìn)行放大。</p><p>　　它由VT4(9014,β=120~180),T5等組成從RP音量電位器輸入的音頻信號經(jīng)C6后,加到VT4的基極B,放大后經(jīng)T5送到功率

29、輸出級,采用T5是為了實現(xiàn)與功率輸出級阻抗匹配,它工作電流較大,一般取4～7mA范圍。</p><p><b>　　圖11 低放電路圖</b></p><p>　　根據(jù)電壓增益公式，其中,所以上圖中，所以此圖中信號的電壓被放大了大約3.9倍。</p><p>　　圖12 低放電路仿真圖</p><p>　　注：in為檢

30、波后的波形，out為經(jīng)低放后的波形。</p><p>　　9、低頻功率放大電路</p><p>　　功率放大器與其他放大器一樣，都是在輸入信號作用下，將直流電源的直流功率轉(zhuǎn)換為輸出信號功率。低頻功率放大電路是由功率放大器組成，用來放大出較大的電壓和電流，向揚聲器提供所需的推動功率，能安全，高效率，不失真地輸出所需信號功率（小到零點幾瓦，大到幾十千瓦）。下圖為乙類推挽功率放大電路。</

31、p><p><b>　　圖13 功放電路圖</b></p><p>　　在原理圖中，對直流通路而言，VT5、VT6是相互串聯(lián)的，對交流通路而言，VT5、VT6是相互并聯(lián)的，且都為射極輸出器，VT6 級為實際上的射極輸出器，VT5為等效的射極輸出器。因為，當(dāng)信號為負(fù)半周時，VT6導(dǎo)通、VT5截止，電源通過VT6、揚聲器給C9充電，充電路徑為：Ｅ＋→揚聲器→Ｃ9→VT6→Ｅ－

32、；當(dāng)信號為正半周時，VT6截止、VT5導(dǎo)通，VT5導(dǎo)通時，由于VT5導(dǎo)通時的V ce約為0.3V左右,而C9兩端的電壓因VT6導(dǎo)通時充電時約為+3V,因此C9放電, 放電電路徑為： Ｃ9+→揚聲器→VT5C,E→Ｃ9-,因此,放電是靠C9在信號為負(fù)半周時充的電壓而提供的,這樣在揚聲器上得到一個完整周期的，不失真的波形;所以，VT5、VT6組成的功放級都可看成是射級輸出器。又因?qū)涣鞫?，兩管是并?lián)的，而射級輸出器的優(yōu)點之一是輸出阻抗低，

33、所以，功放級可直接與揚聲器相連，不需要輸出變壓器進(jìn)行阻抗變換。</p><p><b>　　圖14 功放仿真圖</b></p><p>　　注：C1[P]為經(jīng)過低放的正弦波的功率，C3[P]為經(jīng)過功放后的正弦波的功率。</p><p>　　由圖14可得，輸入波功率大小約為6uw，輸出波功率大小約為16uw，所以功率放大倍數(shù)=16/6=2.6倍。

34、10、總體電路原理相關(guān)說明</p><p>　　調(diào)幅收音機(jī)的工作原理過程為：指輸入信號和本機(jī)振蕩信號產(chǎn)生一個固定中頻信號的過程。如果天線接收到的高頻信號通過輸入，把收音機(jī)收到的廣播電臺的高頻信號，都變換為一個固定的中頻載波頻率（僅是載波頻率發(fā)生改變，而其信號包絡(luò)仍然和原高頻信號包絡(luò)一樣），然后再對此固定的中頻進(jìn)行放大，檢波，再加上低放級，就成了超外差式收音機(jī)。這種接收機(jī)中，在高頻放大器和中頻放大器之間須增加一級變

35、換器，通常稱為變頻器，它的根本任務(wù)是把高頻信號變換成固定中頻。而由于中頻頻率（我國采用465千赫）較變換前的高頻信號（廣播電臺的頻率）低，而且頻率是固定的，所以任何電臺的信號都能得到相等的放大量。另外，中頻的放大量容易做得比較高，而不易產(chǎn)生自激，所以超外差式收音機(jī)可以做得靈敏度很高。由于外來電臺必須經(jīng)過“變頻”變成中頻頻率才能通過中頻放大回路，所以可以提高收音機(jī)的選擇性。</p><p>　　11、總體電路原理圖

36、（占完整一頁）</p><p>　　12、元件清單（占完整一頁）</p><p>　　參考文獻(xiàn)（占完整一頁）</p><p>　　[1] 馮軍,謝嘉奎. 電子線路線性部分（第五版）. 北京：高等教育出版社,2010.</p><p>　　[2] 謝佳奎. 電子線路非線性部分（第四版）. 北京：高等教育出版社,2010.</p>

37、<p>　　[3] 趙淑范,董鵬中. 電子技術(shù)實驗與課程設(shè)計.北京：清華大學(xué)出版社，2010.</p><p>　　[4] 胡燁.電路設(shè)計與仿真教程.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2010.</p><p>　　[5] 韋琳. 圖解模擬電路. 北京：科學(xué)出版社,2006.</p><p>　　[6] 陽昌漢. 高頻電子線路學(xué)習(xí)指導(dǎo). 北京：高等教育出版社,200

38、6.</p><p>　　[7] 黃永定.電子線路實驗與課程設(shè)計.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2005.</p><p>　　[8] 李銀華.電子線路設(shè)計指導(dǎo).北京：航空航天大學(xué)出版社,2005.</p><p>　　[9] 張肅文.高頻電路.高等教育出版社，2004.11.</p><p>　　[10] 樊昌信.通信原理.北京：國防工業(yè)出版社,2

39、001.</p><p>　　[11] 王京玲.數(shù)字衛(wèi)星廣播系統(tǒng) 北京廣播學(xué)院出版社，2000年.</p><p>　　[12] 張義芳，馮建化。高頻電子線路.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1998.</p><p>　　[13] 陸宗逸. 非線性電子線路實驗指導(dǎo)書. 北京理工大學(xué)出版社，1989.</p><p>　　[14] 陸宗逸.非

40、線性電子線路實驗指導(dǎo)書.北京：理工大學(xué)出版社,1989.</p><p>　　[15] 曾興雯 陳健.高頻電子線路輔導(dǎo) 西安電子科技大學(xué)出版社.</p><p>　　[16] 戴峻浩.高頻電子線路指導(dǎo) 國防工業(yè)出版社.</p><p>　　設(shè)計心得體會（占完整一頁）</p><p>　　通過這次課程設(shè)計，我發(fā)覺我學(xué)到了很多。從拿到課題

41、到定稿，從理論到實踐，在短短的幾天時間里，和同學(xué)一起在圖書館翻閱資料，爭論問題，不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次課程設(shè)計，我知道了只有理論是遠(yuǎn)遠(yuǎn)行不通的，只有在理論與實踐相結(jié)合的前提下，才能從中得出結(jié)論，才能真正提高自己的實際動手能力和獨立思考能力。</p><p>　　在此次設(shè)計時我們也遇到了不少的困難和問題，如參數(shù)選擇，方案設(shè)計，仿真軟件的應(yīng)用，資料的查找……

42、但在我的努力下，最終還是克服了這些困難，使問題得到了解決。其中遇到的問題很多都是在書上不能找到的，所以我們必須利用圖書館和網(wǎng)絡(luò)自己查找相關(guān)資料，這也提高了我篩選信息的能力，最重要也是最困難的就是實驗參數(shù)的決定，這是一個關(guān)鍵的步驟，我必須從無數(shù)的信息中分離出對自己有用的，然后加以整理，最后才得到合適的數(shù)據(jù)，使設(shè)計最后得以完成。也正是在這個查找與整理的過程中，使我初步學(xué)會了如何去找到于自己有用的資源。在這樣一個信息高度發(fā)達(dá)的現(xiàn)代社會，我們要