收音機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告調(diào)幅收音機(jī)的電路設(shè)計(jì)

1、 高頻電子線路課程設(shè)計(jì)題目 調(diào)幅收音機(jī)的電路設(shè)計(jì) 姓 名 王洪光 學(xué) 號(hào) 201003130128 院（系） 電子電氣工程學(xué)院 班 級(jí) p10 電信一班 指導(dǎo)教師 朱相磊 職 稱 教授 二o一一年 12月 22 日摘要調(diào)幅接收機(jī)是一種常用的廣播通信工具,有多種制作形式。例如超外差式調(diào)幅接收機(jī)和點(diǎn)頻調(diào)幅接收機(jī)。本文主要介紹點(diǎn)頻調(diào)幅接收機(jī)的電路設(shè)計(jì)與調(diào)試方法.此種調(diào)幅接收機(jī)主要有五部分組成,輸入回路,高頻放大,本機(jī)振蕩,解調(diào)和音頻放大.輸入回路是選擇接收信號(hào)的部分,需要調(diào)諧于接收機(jī)的工作頻率;高頻放大是將輸入信號(hào)進(jìn)行放大,同樣需要調(diào)諧于接收機(jī)的工作頻率;解調(diào)是將已調(diào)信號(hào)還原成低頻信號(hào);本機(jī)振蕩則是

2、為解調(diào)器提供與輸入信號(hào)載波同頻的信號(hào);最后的音頻功放則是將聲音信號(hào)放大。關(guān)鍵詞：調(diào)幅，變頻，檢波，目錄摘要i目錄ii1.1引言11.2設(shè)計(jì)任務(wù)、目的、要求11.2.1設(shè)計(jì)任務(wù)11.2.2設(shè)計(jì)目的11.2.3設(shè)計(jì)要1第2章 設(shè)計(jì)總體方案22.1工作原理與框圖22.1.1工作原理22.1.2設(shè)計(jì)電路框圖2第3章 各單元電路設(shè)計(jì)與分析33.1變頻電路33.2中頻放大器33.3檢波器43.4音頻放大器43.5自動(dòng)增益控制電路5第4章 元件參數(shù)計(jì)算與選擇64.1元件參數(shù)計(jì)算64.2元件選擇6第5章 接收機(jī)整機(jī)電路分析85.1整機(jī)電路原理圖85.2原理圖分析8第6章 調(diào)幅接收機(jī)的工作范圍及相關(guān)參數(shù)96.1

3、工作范圍96.2相關(guān)工作參數(shù)9總結(jié)10參考文獻(xiàn)11設(shè)計(jì)任務(wù)1.熟悉設(shè)計(jì)任務(wù)及主要技術(shù)指標(biāo)和要求。2.選定方案的論證及整體電路框圖的工作原理。3.單元電路的設(shè)計(jì)及計(jì)算，元器件選擇，電路圖。4.按國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)畫(huà)出整體電路圖，列出元件器件明細(xì)表。5.對(duì)設(shè)計(jì)成果作出評(píng)價(jià)，說(shuō)明本設(shè)計(jì)特點(diǎn)和存在的問(wèn)題，提出改進(jìn)意見(jiàn)。6.獨(dú)立思考，認(rèn)真設(shè)計(jì)。7.認(rèn)真書(shū)寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。設(shè)計(jì)目的通過(guò)調(diào)幅接收電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)，學(xué)生應(yīng)建立無(wú)線電接收機(jī)的整機(jī)概念，了解接收整機(jī)各單元電路之間的關(guān)系及相互影響，從而能正確設(shè)計(jì)、計(jì)算接收機(jī)的各個(gè)單元電路：包括高頻放大級(jí)、主振級(jí)、中放級(jí)、檢波級(jí)及音頻放大器的參數(shù)設(shè)計(jì)、元器件選擇。2.1工作原理

4、與框圖2.1.1工作原理天線從空間接收個(gè)重點(diǎn)太發(fā)送的無(wú)線電波，并將他們轉(zhuǎn)換成電信號(hào)送到輸入調(diào)諧回路，輸入調(diào)諧回路從中選出某一個(gè)電臺(tái)節(jié)目信號(hào)再送到混頻電路，與此同時(shí)本真電路會(huì)產(chǎn)生一個(gè)頻率很高的本振信號(hào)也送到混頻電路，在混頻電路中，本振信號(hào)與電臺(tái)信號(hào)進(jìn)行差拍（相減），得到頻率為465khz的中頻信號(hào)。頻率為465khz的中頻信號(hào)經(jīng)中頻放大器放大后，由檢波器解調(diào)出音頻信號(hào)，經(jīng)低放和功放，送給揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。2 局部電路的設(shè)計(jì)2.1 天線回路的設(shè)計(jì)天線在無(wú)線電通信技術(shù)中是起到發(fā)射或接收電磁波的作用，天線性能的優(yōu)良與否，往往在無(wú)線通信中起到事半功倍的作用。從原理上講，發(fā)射天線和接收天線是互易的，但在實(shí)際

5、應(yīng)用中還是有差別的。一副在某一段頻率上發(fā)射性能優(yōu)良的天線，一定也是在該段頻率上接收性能優(yōu)良的接收天線，但隨便一條能接收的天線，卻不一定也是優(yōu)良的發(fā)射天線。一般來(lái)說(shuō)（除了發(fā)射和接收共用的天線），發(fā)射天線為了突出和強(qiáng)調(diào)發(fā)射效果，往往采用諧振天線（窄帶天線），而接收天線卻往往采用非諧振天線（寬帶天線），即使接收天線回路在某些頻率上存在諧振，但天線回路衡量諧振程度的品質(zhì)因數(shù)（q值）還是比較低的，這樣的天線基本上可以看成是非諧振天線。如果用想同一條天線來(lái)完成全波段接收，包括 v/u 波段，甚至到 1g 以上頻率的接收，最好是選擇一些廠家經(jīng)過(guò)專門(mén)設(shè)計(jì)的寬帶天線，有些寬帶天線可以工作在 500khz-150

6、0mhz的頻率范圍內(nèi)，但寬帶天線（非諧振天線）接收弱信號(hào)的效果總是不如窄帶天線（諧振天線）。本次課程設(shè)計(jì)中采用的是諧振天線回路。具體的電路設(shè)計(jì)如下圖:圖2.1 天線回路的電路設(shè)計(jì)圖為單調(diào)諧輸入回路。根據(jù)接收信號(hào)的中心頻率 f0 和接收信號(hào)的帶寬 b，確定表示輸入回路諧振特性的品質(zhì)因數(shù)q = f0/ b根據(jù)中心頻率 f =1/(2? lc)，確定回路電感 l和電容c 的值。其中，電容值不能太小，否則，分布電容會(huì)影響回路的穩(wěn)定性，一般取 ccie(cie 表示下級(jí)高頻放大電路中晶體管的輸入電容)。為便于調(diào)整，實(shí)際電路中電容c 常用固定電容和可變電容并聯(lián)的形式。在設(shè)計(jì)輸入回路時(shí)，還要考慮它與天線之間

7、，以及它與下一級(jí)放大電路之間的阻抗匹配。所以，要事先確定天線的等效阻抗，以及放大電路的等效輸入阻抗。輸入回路可以采用部分接入的方法，改善下一級(jí)電路對(duì)輸入回路選頻性能的影響。2.2 高頻放大部分電路的設(shè)計(jì)高頻小信號(hào)放大電路的穩(wěn)定性是一項(xiàng)重要的指標(biāo)，單管共發(fā)射極放大電路用作高頻放大器時(shí)，晶體管反相傳輸導(dǎo)納對(duì)放大器輸入導(dǎo)納的作用，會(huì)引起放大器工作 不穩(wěn)定。當(dāng)放大器采用下面所示的共射-共基級(jí)聯(lián)放大器時(shí)，共基電路的特點(diǎn)是輸入阻抗很低輸出阻抗很高，當(dāng)它和共射電路連接時(shí)相當(dāng)于放大器的負(fù)載導(dǎo)納很大，此時(shí)放大器的輸入導(dǎo)納晶體管內(nèi)部的反饋影響相應(yīng)減小，甚至可以不考慮內(nèi)部反饋的影響。在對(duì)電路進(jìn)行定量分析時(shí)，可以把兩

8、個(gè)級(jí)聯(lián)晶體管看做一個(gè)復(fù)合管。這個(gè)復(fù)合管的導(dǎo)納參數(shù)由（y參數(shù)）由兩個(gè)晶體管的電壓，電流和y參數(shù)決定。一般選用同型號(hào)的晶體管作為復(fù)合管，那么他們的導(dǎo)納參數(shù)可以認(rèn)為是相同的，只要知道這個(gè)復(fù)合管的等效導(dǎo)納參數(shù)，就可以把這類(lèi)放大器看成一般的共射級(jí)放大器。經(jīng)過(guò)y參數(shù)的理論計(jì)算分析知，級(jí)聯(lián)放大器的增益計(jì)算方法和單管共射電路的增益計(jì)算方法相同，但是穩(wěn)定性卻大大提高。具體的設(shè)計(jì)電路圖如下：圖2.2高頻放大部分電路設(shè)計(jì)2.3 本機(jī)振蕩電路的設(shè)計(jì)本機(jī)振蕩即正弦波振蕩器，產(chǎn)生頻率為f的等幅振蕩信號(hào)。其振蕩信號(hào)與輸入信號(hào)載波同頻。振蕩信號(hào)要輸入解調(diào)器。具體的本振電路設(shè)計(jì)如下圖:圖2.3高頻振蕩部分電路設(shè)計(jì)2.4 解調(diào)電

9、路的設(shè)計(jì)檢波即調(diào)幅波的解調(diào)，從輸入的調(diào)幅波中還原調(diào)制信號(hào)?？梢?jiàn)，檢波器是調(diào)幅接收機(jī)的核心電路，衡量它性能的指標(biāo)主要有檢波效率、檢波失真、等效輸入電阻等。為了了解解調(diào)，我們首先來(lái)看調(diào)制的過(guò)過(guò)程。調(diào)幅就是用低頻調(diào)制信號(hào)去控制高頻振蕩（載波）的幅度，使高頻振蕩的振幅按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變化。把調(diào)制信號(hào)和載波同時(shí)加到一個(gè)非線性元件上(例如晶體二極管或晶體三體管)，經(jīng)過(guò)非線性變換電路，就可以產(chǎn)生新的頻率成分，再利用一定帶寬的諧振回路選出所需的頻率成分就可實(shí)現(xiàn)調(diào)幅。幅度調(diào)制信號(hào)按其不同頻譜結(jié)構(gòu)分為普通調(diào)幅（am）信號(hào)，抑制載波的雙邊帶（dsb）信號(hào)，抑制載波和一個(gè)邊帶的單邊帶（ssb）信號(hào)。解調(diào)時(shí)可以用同步檢

10、波或者包絡(luò)檢波。利用模擬乘法器的相乘原理，實(shí)現(xiàn)同步檢波是很方便的，其工作原理如下：在乘法器的一個(gè)輸入端輸入抑制載波的雙邊帶信號(hào)，另一輸入端輸入同步信號(hào)（即載波信號(hào)），經(jīng)乘法器相乘，可得到輸出信號(hào)：（條件：為大信號(hào)）上式中第一項(xiàng)是所需要的低頻調(diào)制信號(hào)分量，后兩項(xiàng)是高頻分量，可用濾波器濾掉，從而實(shí)現(xiàn)了雙邊帶信號(hào)的解調(diào)。若輸入信號(hào)為單邊帶振幅調(diào)制信號(hào)，即 ，則乘法器輸出的輸出：上式中第一項(xiàng)是所需要的低頻調(diào)制信號(hào)分量，后兩項(xiàng)是高頻分量，也可用濾波器濾掉。如果輸入信號(hào)為有載波振幅調(diào)制信號(hào)，同步信號(hào)為載波信號(hào),利用乘法器的相乘原理同樣能夠?qū)崿F(xiàn)解調(diào)。設(shè)，則輸出電壓：（條件：為大信號(hào)）上式中第一項(xiàng)是直流分量；

11、第二項(xiàng)是所需要的低頻調(diào)制信號(hào)分量，后面三項(xiàng)是高頻分量，用隔直電容及濾波器可濾掉直流分量和高頻分量，從而實(shí)現(xiàn)有載波振幅調(diào)制信號(hào)的解調(diào)。同步檢波的電路如下:圖2.4.1 同步解調(diào)部分電路設(shè)計(jì)mc1496 是目前常用的平衡調(diào)制/解調(diào)器。它的典型應(yīng)用包括乘、除、平方、開(kāi)方、倍頻、調(diào)制、混頻、檢波、鑒相、鑒頻、動(dòng)態(tài)增益控制等。mc1496 的和內(nèi)部電路與外部引腳圖如圖 2-11 所示。它內(nèi)部電路含有 8 個(gè)有源晶體管，引腳 8 與 10 接輸入電壓 vx、1與 4接另一輸入電壓vy，6 與12 接輸出電壓 vo。一個(gè)理想乘法器的輸出為vo=kvxvy，而實(shí)際上輸出存在著各種誤差，其輸出的關(guān)系為：vo=k

12、（vx +vxos）（vy+vyos）+vzox。為了得到好的精度，必須消除 vxos、vyos 與 vzox 三項(xiàng)失調(diào)電壓。引腳 2 與 3 之間需外接電阻，對(duì)差分放大器 t5與 t6 產(chǎn)生交流負(fù)反饋，可調(diào)節(jié)乘法器的信號(hào)增益，擴(kuò)展輸入電壓的線性動(dòng)態(tài)范圍。具體外圍偏置電路的確定，詳見(jiàn)參考文獻(xiàn)。各引腳功能如下：1：sig+ 信號(hào)輸入正端 2:gadj 增益調(diào)節(jié)端3：gadj 增益調(diào)節(jié)端 4:sig- 信號(hào)輸入負(fù)端5：bias 偏置端 6:out+ 正電流輸出端7:nc 空腳 8:car+ 載波信號(hào)輸入正端9:nc 空腳 10:car- 載波信號(hào)輸入負(fù)端11:nc 空腳 12:out- 負(fù)電流輸出

13、端13:nc 空腳 14:v- 負(fù)電源mc1496的引腳圖和內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下如所示圖2.4.2mc1496的內(nèi)部原理和芯片引腳二極管包絡(luò)檢波的電路如下圖2.4.3由二極管組成的包絡(luò)檢波電路（1）二極管d 的選擇在選擇檢波二極管時(shí)，要考慮輸入信號(hào)的頻率，保證二極管的工作頻率遠(yuǎn)小于其自身的截止頻率。一般可選用點(diǎn)接觸型檢波二極管，如 2ap9，其截止頻率為100mhz，（2）檢波負(fù)載電阻的確定先估算檢波器后的低頻放大器等效輸入電阻 ri的值，一般為 25k。為滿足檢波輸出波形不產(chǎn)生負(fù)峰切割失真的條件，即mari/(rl+ri)式中 ma表示調(diào)幅度，通常，在接收機(jī)中 ma最大約為 0.8，平均為 0.3，

14、所以，一般選rl=510 k。（3）負(fù)載電容c的確定根據(jù)檢波輸出波形不產(chǎn)生惰性失真的條件，得工程上確定負(fù)載電容 c的近似計(jì)算式：nmax*rl*c1.5（4）隔直耦合電容cc的確定cc 的存在主要影響檢波的下限頻率。為使調(diào)制信號(hào)頻率為最小值時(shí)，cc 上的電壓降不大，不產(chǎn)生頻率失真，必須滿足下式：1/(nmin*cc)ri在通常的音頻范圍內(nèi)，上式是容易滿足的。一般取cc為幾u(yù)f，如 510uf。本次課程設(shè)計(jì)中采用的是mc1496構(gòu)成的同步檢波電路2.5 音頻放大部分電路的設(shè)計(jì)音頻功率放大器是調(diào)幅接收機(jī)的最后部分,用來(lái)將解調(diào)后的低頻的微弱的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行功率放大,給揚(yáng)聲器提供一定的輸出功率.當(dāng)負(fù)載一

15、定時(shí)希望輸出功率盡可能的大,輸出信號(hào)的非線性失真盡可能的小,效率盡可能的高.功放的常見(jiàn)電路形式有otl電路和ocl電路.有用集成運(yùn)算放大器和晶體管組成的電路也有用專用集成電路的功放.本次課程設(shè)計(jì)中采用的是集成運(yùn)放組成的功放. 集成運(yùn)算放大器是一種線性集成電路,使用起來(lái)較為方便。下面是兩種由五端運(yùn)放組成的典型功率放大電路:圖2.5.1由集成運(yùn)放組成音頻放大電路典例1圖2.5.2 由集成運(yùn)放組成音頻放大電路典例2本次課程設(shè)計(jì)中采用的是典例2的音頻放大電路3 整機(jī)電路的設(shè)計(jì)制作完各個(gè)分立部分的電路后,將各個(gè)部分的電路級(jí)聯(lián)起來(lái),即可以得到整機(jī)的電路圖.首先要調(diào)整電路的靜態(tài)工作點(diǎn),然后再分級(jí)調(diào)試,從前級(jí)

16、單元電路開(kāi)始,向后逐級(jí)聯(lián)調(diào).調(diào)試合格的單元電路在整機(jī)聯(lián)調(diào)時(shí)往往出現(xiàn)不合格的現(xiàn)象,產(chǎn)生的原因可能是單級(jí)調(diào)試時(shí)沒(méi)有接負(fù)載,或是所接負(fù)載與實(shí)際中的負(fù)載不等效,或是整機(jī)聯(lián)調(diào)又引入了新的分布參數(shù).因此,搭接完整電路時(shí)的參數(shù)調(diào)整十分重要。設(shè)計(jì)中的收獲及體會(huì)耗時(shí)幾天的高頻課程設(shè)計(jì)終于將要在自己的收獲與體會(huì)中塵埃落定,這幾天真的是一直在忙碌,忙著上網(wǎng)查資料,忙著翻閱參考書(shū).查過(guò),看過(guò)之后還要試著在草稿紙上畫(huà)一些電路的草圖.每當(dāng)腦中有一些想法時(shí),都會(huì)讓自己欣喜不已,然后就忙著把想法畫(huà)成草圖,驗(yàn)證,然后再否定!不知道重復(fù)了多少遍這個(gè)過(guò)程,才有了現(xiàn)在的這個(gè)課程設(shè)計(jì)文檔.其中的辛苦,自不必多說(shuō).雖然痛苦,但畢竟也是收獲了很多。高頻是一門(mén)比較難學(xué)的課程,相對(duì)來(lái)說(shuō),高頻的課設(shè)也是不容易做的.電路的頻率一高,平時(shí)電路中很多不用考慮的東西,現(xiàn)在都會(huì)影響電路的性能.例如原件的分布參數(shù)等.這次我在課程設(shè)計(jì)中所做的課題是調(diào)幅接收機(jī),一個(gè)很典型的高頻電路.同時(shí)它也比較全面的運(yùn)用了高頻課程中所學(xué)到的知識(shí).天線諧振回路,高頻小信號(hào)放大器,高頻振蕩器,由mc1496構(gòu)成的同步檢波解調(diào)器以及最后的音頻功率放大器.涉及的知識(shí)點(diǎn)相當(dāng)?shù)亩?。本次做調(diào)幅接收機(jī)時(shí),我考慮過(guò)兩種方案,第一是做成超外差式調(diào)幅接收機(jī),另一種是做成