电工电子技术课程设计——超外差调幅收音机单次修改一1

题目________超外差调幅收音机________ 班级__________09无非四班____________ 学号__________0421___________
姓名_____________刘毅________________ 指导_____________徐琼琼______________ 时间_________2011年6月8日__________ 景德镇陶瓷学院
电工电子技术课程设计任务书
目录
1、总体方案与原理说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4
2、输入回路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5
3、本振电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
4、混频电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8
5、中频放大电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
6、检波电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
7、自动增益控制电路（AGC）. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
8、前置低频电压放大电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
9、低频功率放大电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
10、总体电路原理相关说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
11、总体电路原理图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
12、元件清单. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
13、参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18
14、设计心得体会. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1、总体方案与原理说明
图1 超外差调幅收音机基本原理方框图
超外差调幅收音机基本原理：空间有许许多多电台发送的电磁波，它们都有自己的固定频率，收音机通过天线和由电感线圈和可变电容器组成的谐振电路（称调谐电路）来选择性的接收所需高频信号。

由调谐电路选择出的所需要的电台信号是已调幅的高频信号，并且十分微弱，需要先经过高频小信号放大器进行放大处理，再经过变频器（混频器和本振）将高频信号变为频率为465KHz的中频信号，这是超外差式收音机的核心部分，由于它是调制信号，喇叭无法将这种信号直接还原成声音，因此，必须从高频信号中把音频信号分离出来，这个分离过程称为解调，或检波。

在收音机中，检波是由半导体器件二极管或三极管来完成。

调幅的高频信号经检波还原出音频信号，再经过低频功放然后送往喇叭，喇叭将音频信号还原为声音。

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频之间的固定频率—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。

而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）。

超外差式收音机由输入回路高放混频级、一级中放、二级中放、前置低放兼检波级、低放级和公放级等部分组成，接受频率范围为
535KHZ~1605KHZ的中波段。

2、输入回路
接收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。

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构成的LC 调谐电路，如图2.4所示。

调节可变电容 C 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2 输入回路电路图
()()Ft 2cos V t cos V t m m t 1πννΩΩΩ=Ω==，
()()t f 2cos V t V t t c cm c cm c 2πωνν===，所以输出调幅电压()()()t cos t cos M 1V t cos t cos V k V t c a mo c m a mo o ωωνΩ+=Ω+=Ω，式中mo m a a /V V k M Ω=是调幅信号的调幅系数，即调幅度。

由已给参数f1=1kHZ,f2=1000kHZ,由公式可得调幅波kHZ 1000f ≈。

图3 输入回路仿真图
注：上图仿真图中in1为输入的低频信号的波形，in2为输入的高频信号的波形，out 为输出调幅波信号的波形。

本振电路是由本机振荡器产生频率为fl 的本振信号，输入到混频电路中。

由于fi 是固定值，所以fl 也是可调的。

本振回路由T2、Cb 组成，它是互感耦合共基调射式的LC 振荡电路。

T2抽头是为了减小晶体管的输入阻抗对振荡回路的影响。

本振信号通过耦合电容C2注入到VT1的发射极，它与输入回路耦合到VT1管基极的高频调幅信号在VT1管中混频，由于VT1的集电极为单调谐的谐振回路（中周）,其谐振频率为（fr —fs ）=465kHz, 即为二者的差频465kHz 的中频信号，,而其他频率的信号被滤除,然后再将中频信号送入中放电路去放大。

为了提高电路的稳定性，兼顾变频和振荡性能，静态工作电流一般取为0.3～0.4mA 。

1>和相位起振条件震荡角频率,e b C C C ''+='22，πω2o o f =约
混频电路是超外差式接收机的重要组成部分，其作用是将天线上感生的输入高频信号变换为频率固定的中频信号。

混频电路靠近接收天线，它的性能直接影响接收机动态范围等性能。

混频电路中有两个输入信号，载波频率为fc的高频信号和频率为fl的本振信号，作用是将fc高频已调信号不失真的变化为载波频率为fi的中频已调信号。

其中fi为接收机的中间频率，fi=fl-fc。

在我国调幅广播接收机的中频为465KHZ。

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，TF2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TF3的次级线圈耦合到下一级去，而其它信号几乎被滤掉。

5、中频放大电路
中频放大器是由多级固定调谐的小信号放大器组成，用来放大中频调幅信号。

中频放大作用是得到高增益，检波电路时用于检波输出没有失真。

图7 中频放大电路图
上图中变频级输出中频调幅波信号由中频变压器TF3次级送到Q1的基极，进行放大，放大后的中频信号再送到Q2的基极，由TF2次级输出被放大的信号。

三个中频变压器（TF3、TF1、TF2）都应当准确地调谐在465KHz 。

TF2次级送到检波二极管的中频信号被截去了负半周，变成了正半周的调幅脉动信号，再选择合适的电容量，滤掉残余的中频信号，取出音频成分送到低放级经中频放大级放大了的中频信号，由中频变压器送至检波二极管D1进行检波。

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
图8 中频放大仿真图
注：in 为输入中频调幅波波形，out 为输出被放大信号的波形。

由图8可得，输入波幅值大小约为9v ，输出波幅值大小约为5v ，所以调幅信号被放大倍数=9/5=1.8倍。

6、检波电路
检波二极管的作用是利用单向导电性将中频信号中的低频信号取出来，其工作频率较高，处理信号幅度较弱。

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。

V7为检波二极管，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V7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。

图9 检波电路图 为了不产生惰性失真，充要条件为a a
2M M 1C R Ω-≤，其中C=C16+C17。

图10 检波电路仿真图
注：in 为被放大后的中频信号的波形，out 为经包络检波后的波形。

7、自动增益控制电路——（AGC ）
收音机中设计AGC 电路的目的是：接收弱信号时，使收音机的中放电路增益增高，而接收强信号时自动使其增益降低，从而使检波前的放大增益随输入信号的强弱变化而自动增减，以保持输出的相对稳定。

自动增益控制电压从VT3的集电极取出，当输入信号增强时，通过VT3电流IC3增大，IC3的增大使得VT3的集电极电位降低，这又使中放管VT2的基极电位下降，从而是VT2的增益下降。

调整R4使VT2的集电极电流在0.3--0.7mA 范围内， 检波后的残余中频及高次谐波由C4,C3和R3组成的RCπ型滤波电路予以滤除
8、前置低频电压放大电路
低频放大电路由小信号放大器组成，作用是将检波后的信号的电压进行放大。

它由VT4(9014,β=120~180),T5等组成从RP 音量电位器输入的音频信号经C6后,加到VT4的基极B,放大后经T5送到功率输出级,采用T5是为了实现与功率输出级阻抗匹配,它工作电流较大,一般取4～7mA 范围。

图11 低放电路图
根据电压增益公式E L L i i o R R Ri R A A '-≈-==ννν，其中L
C L C L R R R R R +=',所以上图中.93-8
31.203-A ≈=ν，所以此图中信号的电压被放大了大约3.9倍。

图12 低放电路仿真图
注：in 为检波后的波形，out 为经低放后的波形。

9、低频功率放大电路
功率放大器与其他放大器一样，都是在输入信号作用下，将直流电源的直流功率转换为输出信号功率。

低频功率放大电路是由功率放大器组成，用来放大出较大的电压和电流，向扬声器提供所需的推动功率，能安全，高效率，不失真地输出所需信号功率（小到零点几瓦，大到几十千瓦）。

下图为乙类推挽功率放大电路。

图13 功放电路图
在原理图中，对直流通路而言，VT5、VT6是相互串联的，对交流通路而言，VT5、VT6是相互并联的，且都为射极输出器，VT6 级为实际上的射极输出器，VT5为等效的射极输出器。

因为，当信号为负半周时，VT6导通、VT5截止，电源通过VT6、扬声器给C9充电，充电路径为：Ｅ＋→扬声器→Ｃ9→V T6→Ｅ－；当信号为正半周时，VT6截止、VT5导通，VT5导通时，由于VT5导通时的V ce 约为0.3V 左右,而C9两端的电压因VT6导通时充电时约为+3V,因此C9放电, 放电电路径为： Ｃ9+→扬声器→VT5C,E →Ｃ9-,因此,放电是靠C9在信号为负半周时充的电压而提供的,这样在扬声器上得到一个完整周期的，不失真的波形;所以，VT5、VT6组成的功放级都可看成是射级输出器。

又因对交流而言，两管是并联的，而射级输出器的优点之一是输出阻抗低，所以，功放级可直接与扬声器相连，不需要输出变压器进行阻抗变换。

图14 功放仿真图
注：C1[P]为经过低放的正弦波的功率，C3[P]为经过功放后的正弦波的功率。

由图14可得，输入波功率大小约为6uw，输出波功率大小约为16uw，所以功率放大倍数=16/6=2.6倍。

10、总体电路原理相关说明
调幅收音机的工作原理过程为：指输入信号和本机振荡信号产生一个固定中频信号的过程。

如果天线接收到的高频信号通过输入，把收音机收到的广播电台的高频信号，都变换为一个固定的中频载波频率（仅是载波频率发生改变，而其信号包络仍然和原高频信号包络一样），然后再对此固定的中频进行放大，检波，再加上低放级，就成了超外差式收音机。

这种接收机中，在高频放大器和中频放大器之间须增加一级变换器，通常称为变频器，它的根本任务是把高频信号变换成固定中频。

而由于中频频率（我国采用465千赫）较变换前的高频信号（广播电台的频率）低，而且频率是固定的，所以任何电台的信号都能得到相等的放大量。

另外，中频的放大量容易做得比较高，而不易产生自激，所以超外差式收音机可以做得灵敏度很高。

由于外来电台必须经过“变频”变成中频频率才能通过中频放大回路，所以可以提高收音机的选择性。

11、总体电路原理图（占完整一页）
12、元件清单（占完整一页）
参考文献（占完整一页）
[1] 冯军,谢嘉奎. 电子线路线性部分（第五版）. 北京：高等教育出版社,2010.
[2] 谢佳奎. 电子线路非线性部分（第四版）. 北京：高等教育出版社,2010.
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[4] 胡烨.电路设计与仿真教程.北京：机械工业出版社,2010.
[5] 韦琳. 图解模拟电路. 北京：科学出版社,2006.
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[8] 李银华.电子线路设计指导.北京：航空航天大学出版社,2005.
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高频电子线路.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1998.
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[14] 陆宗逸.非线性电子线路实验指导书.北京：理工大学出版社,1989.
[15] 曾兴雯陈健.高频电子线路辅导西安电子科技大学出版社.
[16] 戴峻浩.高频电子线路指导国防工业出版社.
设计心得体会（占完整一页）
通过这次课程设计，我发觉我学到了很多。

从拿到课题到定稿，从理论到实践，在短短
的几天时间里，和同学一起在图书馆翻阅资料，争论问题，不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。

通过这次课程设计，我知道了只有理论是远远行不通的，只有在理论与实践相结合的前提下，才能从中得出结论，才能真正提高自
己的实际动手能力和独立思考能力。

在此次设计时我们也遇到了不少的困难和问题，如参数选择，方案设计，仿真软件的应用，资料的查找……但在我的努力下，最终还是克服了这些困难，使问题得到了解决。

其中遇到的问题很多都是在书上不能找到的，所以我们必须利用图书馆和网络自己查找相关资料，这也提高了我筛选信息的能力，最重要也是最困难的就是实验参数的决定，这是一个关键的步骤，我必须从无数的信息中分离出对自己有用的，然后加以整理，最后才得到合适的数据，使设计最后得以完成。

也正是在这个查找与整理的过程中，使我初步学会了如何去找到于自己有用的资源。

在这样一个信息高度发达的现代社会，我们要想获得成功，除了自己的努力外，还必须学会利用更多其他人的知识，这样我们才能快速的掌握知识和能力。

当然这个过程是一个积累的过程，当你做的多了以后你就会积累相当多的经验，会注意在设计的过程中要注意那些问题，那些方法可以使设计一次完成而不用再不断的返工。

不像我们刚开始的时候什么都不知道，真的就是凭着自己上课的一点知识来做的。

当然设计会有很多不合理的地方，需要在后期的工作中去修改和完善。