调频收音机-毕业设计.docx

武汉理工大学高频电子线路课程设计说明书课程设计任务书学生姓名： * 专业班级： 电子1002班 指导教师： 工作单位： 信息工程学院 题 目：调频收音机 初始条件：具较扎实的电子电路的理论知识及较强的实践能力；对电路器件的选型及电路形式的选择有一定的了解；具备高频电子电路的基本设计能力及基本调试能力；能够正确使用实验仪器进行电路的调试与检测。要求完成的主要任务：1. 采用分离元件或集成电路设计一个调频收音机2. 接收频率范围 88168 MHz3. 采用3V 电池供电；采用耳机或喇叭放音；4. 接收 FM 波段的无线广播清晰、可靠，无明显杂波；5. 立体声解码电路作为本设计的发挥部分；6. 完成课程设计报告（应包含电路图，清单、调试及设计总结等）。时间安排：12013年12月20日分班集中，布置课程设计任务、选题；讲解课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求；课设答疑事项。22013年12月21日 至2013年12月26日完成资料查阅、设计、制作与调试；完成课程设计报告撰写。3. 2013年12月27日提交课程设计报告，进行课程设计验收和答辩。指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日目录摘要4Abstract5绪论61 频率调制原理分析72 调频收音机设计原理92.1 调频收音机的基本工作原理92.2 高频小信号放大电路102.3 混频电路102.4中频放大电路102.5 鉴频电路113 调频收音机设计原理123.1 接收机部分的原理123.2 立体声解码部分原理133.3 功率放大部分原理144 收音机的调试155 总结与体会16参考文献17附录 元件清单18附录 实物电路图19摘要此调频接收机的设计可以分成调谐回路、高频放大、混频、本机振荡、中频放大、鉴频、低频功放等几个部分。本次课程设计的调频收音机电路主要由大规模集成电路TDA7088T组成。由于集成电路内部不便制作电感、电容和大电阻以及可调元件，故外围元件多以电感、电容和电阻及可调元件为主，组成各种控制、谐振、供电、滤波、耦合等电路。收音机通过调谐回路选出所需的电台，送到变频器与本机振荡电路送出的本振信号进行混频，然后选出差频作为中频输出（我国规定的AM中频为465KHZ，FM中频为10.7MHZ），中频信号经过检波器检波后输出调制信号（低频信号），调制信号（低频信号）经低频放大、功率放大后获得足够的电流和电压，即功率，再推动喇叭发出响的声音。调频部分实现88MHz 108MHz调频广播接收，调谐方式为手动步进调谐。本机外围电路元件较少，灵敏度高，质量稳定，适合自己动手焊接装配，以达到学习的目的。关键词：调频 外差 混频 TDA7088TAbstractThis design can be divided into the FM receiver tuning circuit , high frequency amplification, mixing , the local oscillation frequency amplification , frequency , low frequency amplifier and other sections .The curriculum design AM FM radio circuit is mainly composed of LSI TDA7088T . Because of the inconvenience produced within the integrated circuit inductor, a capacitor and an adjustable resistive element and large , with the more peripheral components inductors, capacitors and resistors and an adjustable element mainly composed of various control , resonance , power , filtering , coupling circuit. Radio selected the desired station by tuning circuit , the inverter and the LO signal to the local oscillator circuit for mixing sent , and then choose to travel as IF output frequency ( IF of the provisions of AM is 465KHZ, FM frequency is 10.7MHZ ) , the IF signal after the modulation signal detector detecting an output ( low-frequency signal ) , the modulation signal ( frequency signal ) through the low-frequency amplification , the power amplification to obtain sufficient current and voltage , i.e. power , then push the horn loud voice . FM partially achieved 88MHz 108MHz FM broadcast reception , tuning mode to manual tuning step . The machine is less peripheral circuit components, high sensitivity, stable quality , suitable for welding assembly yourself , to achieve the purpose of learning.Keywords : frequency modulation heterodyne mixing TDA7088T绪论调频收音机作为高频电子线路中最典型的一种应用，在人们的日常生活中有着相当广泛的应用。其主要技术指标有：工作频率范围接收机可以接受到的无线电波的频率范围称为接收机的工作频率范围或波段覆盖。接收机的工作频率必须与发射机的工作频率相对应。如调频广播收音机的频率范围为88108 MHz，是因为调频广播发射机的工作范围也为88108MHz灵敏度接收机接收微弱信号的能力称为灵敏度，通常用输入信号电压的大小来表示，接收的输入信号越小，灵敏度越高。调频广播收音机的灵敏度一般为2V30V。选择性接收机从各种信号和干扰中选出所需信号（或衰减不需要的信号）的能力称为选择性，单位用dB（分贝）表示，dB数越高，选择性越好。调频收音机的中频干扰应大于50dB。频率特性接收机的频率响应范围称为频率特性或通频带。调频机的通频带一般为200KHz。输出功率接收机的负载上获得的最大不失真（或非线性失真系数为给定值时）功率称为输出功率。1 频率调制原理分析调频（FM）是用音频信号去调制高频载波的频率，使高频载波的瞬时频率随调制信号而有规律的变化，载波的幅度保持不变。已调波频率变化的大小由调制信号的大小决定，变化的周期由调制信号的频率决定。已调波的振幅保持不变。调频波的波形，就像是个被压缩得不均匀的弹簧，调频波用英文字母FM表示。设调制信号为 (1)载波信号为 (2)调频时，载波电压振幅度Ucm不变，而载波瞬时间频率则随调制信号规律变化，即为 (3)式中为载波角频率，又称为调频波中心频率；为比例常数表示载波频率变化随调制信号变化的程度大小。其值由调频电路决定，单位是弧度/秒·伏（rad/s·v）； (4)为瞬时角频率相对于中心频率的频率偏移，简称频偏。调频后载波瞬时相位也会产生变化，其瞬时相位为 (5) 式中，ct 为未调频时载波相位；为调频后，瞬时相位相对于的相位偏移。 调频波的数字表示式为 (6)根据上式可画出调频波的波形图，如图1所示。图1 调频过程演示从调频波形可见，调频波振幅保持不变。调频波的频率跟随信号的变化规律而改变。即当调制信号幅度最大时，调频波最密，频率最大；而当调制信号负的绝对值最大时，调频波最稀疏，频率最低。调频制无线电广播多用超短波(甚高频)无线电波传送信号，使用频率约为87MHz-108MHz，主要靠空间波传送信号。目前，地面的广播电视分做VHF(甚高频或称米波)和UHF(特高频或称分米波)两个频段。在我国，VHF频段电视使用的频率范围是48.5MHz-300MHz，划分成1-12频道，UHF频段使用的频率范围是470MHz-956MHz，划分成：3-68频道。它们基本上都是靠空间波传播的。国际上规定的卫星广播电视有6个频段，主要频段是12MHz，也是靠空间波传播。 调频（FM）广播频率是在VHF波段中划分出的一段，规定专门用于广播。电视信号的传播也采用调频方式，由于原理相近，因此可将调频收音机接收头作部分改动，使得收音机不仅能覆盖87108MHz波段，还能达到更低频率或更高频率，这样就能接收到电视伴音。2 调频收音机设计原理2.1 调频收音机的基本工作原理 收音机的原理是把从天线接受到的高频信号，经检波还原成音频信号，送到扬声器变成音波。是把接收到的电台高频信号，用一个变频级电路将它转化为频率固定的中频信号，然后再对这个中频信号进行多级放大，再检波，低放。由于不同频率的无线电波用途较广、接受的电波较多，所以音频信号就会互相干扰，导致音响效果不好，所以当要选择所需的电台并把不要的信号“滤掉”，以免产生干扰，所以在我们收听广播时，使用选台按钮。由于中频固定，且频率比高频已调信号低、中放的增益可以做的较大，工作较稳定，通频带特性也可做的理想、这样可以使检波器获得足够大的信号，从而使整机输出音质较好的音频信号,，所以中频调谐放大电路可以做到选择性好、增益高又不易自激。这样灵敏度和选择性都可大幅度改善，而且可使整个波段接受灵敏度均匀! 集成电路收音机的特点是：结构比较简单，性能指标优越，体积小等优点。AM/FM型的收音机电路可用如图2.1所示的方框图来表示。收音机通过调谐回路选出所需的电台，送到变频器与本机振荡电路送出的本振信号进行混频，然后选出差频作为中频输出（我国规定的AM中频为465KHZ，FM中频为10.7MHZ），中频信号经过检波器检波后输出调制信号（低频信号），调制信号（低频信号）经低频放大、功率放大后获得足够的电流和电压，即功率，再推动喇叭发出响的声音。 图2.1   收音机电路方框图2.2 高频小信号放大电路晶体管高频小信号放大器不仅要放大高频信号，而且还要有一定的选频、滤波作用，因此晶体管的负载为LC并联谐振回路。在高频情况下，晶体管本身的极间电容及连接导线的分布参数等会影响的频率和相位。2.3 混频电路在较低而又固定的中频上，还可以用较复杂的回路系统或滤波器进行选频。它们具有接近理想矩形的选择性曲线，因此有较高的邻道选择性。如果器件仅实现变频，振荡信号由其它器件产生则称之为混频器。二极管环形混频器产品已形成完整的系列，它用保证二极管开关工作所需本振功率电平的高低进行分类。二极管环形混频器具有工作频带宽（从几十千赫到几千兆赫）、噪声系数低（约6dB）、混频失真小、动态范围大等优点。 2.4中频放大电路 中频变压器的初级线圈与电容组成LC并联谐振回路，它谐振于中频465kHz。由于并联谐振回路对谐振频率的信号阻抗很大，对非谐振频率的信号阻抗较小。所以中频信号在中频变压器的初级线圈上产生很大的压降，并且耦合到下一级放大，对非谐振频率信号压降很小，几乎被短路（通常说它只能通过中频信号），从而完成选频作用，提高了收音机的选择性。中频变压器的另一作用是阻抗变换。因为晶体管共射极电路输入阻抗低，输出阻抗高，所以一般用变压器耦合，使前后级之间实现阻抗匹配。一般收音机采用两级中放，有3个中频变压器（常称中周）。第一个中频变压器要求有较好的选择性，第二个中频变压器要求有适当的通频带和选择性，第三个中频变压器要求有足够的通频带和电压传输系数，由于各中频变压器的要求不同，匝数比不一样，通常磁帽用不同颜色标志，以示区别，所以不能互换使用。 2.5 鉴频电路实现调频信号解调的鉴频电路可分为三类,第一类是调频-调幅调频变换型。这种类型是先通过线性网络把等幅调频波变换成振幅与调频波瞬时频率成正比的调幅调频波,然后用振幅检波器进行振幅检波。第二类是相移乘法鉴频型。这种类型是将调频波经过移相电路变成调相调频波,其相位的变化正好与调频波瞬时频率的变化成线性关系,然后将调相调频波与原调频波进行相位比较,通过低通滤波器取出解调信号。因为相位比较器通常用乘法器组成,所以称为相移乘法鉴频。第三类是脉冲均值型。这种类型是把调频信号通过过零比较器变换成重复频率与调频信号瞬时频率相等的单极性等幅脉冲序列,然后通过低通滤波器取出脉冲序列的平均值,这就恢复出与瞬时频率变化成正比的信号。3 调频收音机设计原理3.1 接收机部分的原理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)。接收电路有TDA7088构成，其电路原理图如图3.1所示。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。图3.1 接收机电路原理图3.2 立体声解码部分原理解码器遵循锁相环原理工作，并不需要任何附加的元件。图3.2给出了电路原理图。调谐器的输出接到芯片的MPX端，在经过放大和滤波后，信号被分解为三路。首先，这里有一个带导向器的音调传感器。它确定是否有立体声信号。图3.2 立体声解码电路原理图3.3 功率放大部分原理功率放大采用集成的双通道音频功放TDA7050。它是一款较为经典的低电压双声道功放，本设计用它来驱动耳机发声，可以达到良好的效果。其完整的电路原理图如图3.3所示，其中电位器用来调节输出音量的大小。图3.3 低电压功放电路原理图 4 收音机的调试在调试前必须确保收音机能接收到沙沙的电流声（或电台），若听不到电流声或电台，应先检查电路的焊接有无错误、元件有无损坏，直到能听到声音才可做以下的调整实验。收音机的调整有三种：（1）、调中频即是调中频调谐回路中放电路是决定收音电路的灵敏度和选择性的关键所在，它的性能优劣直接决定了整机性能的好坏。调整中频变压器，使之谐振在FM/10.7MHz频率，这就是中放电路的调整任务。(2)、调覆盖即是调本振谐振回路在调频收音机中，决定接收频率的是本机振荡频率与中频频率的差值，而不是输入回路的频率，因此，调覆盖实质是调本振频率和中频频率之差。因此调覆盖即调整本振回路，使它比收音机频率刻度盘的指示频率高FM/10.7MHz。在本振电路中，改变振荡线圈的电感值（即调节磁芯）可以较为明显地改变低频端的振荡频率（但对高频端也有影响）。改变振荡微调电容的电容量，可以明显地改变高频端的振荡频率。（3）、统调即是调输入回路统调又称为调整灵敏度，本机振荡频率与中频频率确定了接收的外来信号频率，输入回路与外来信号的频率的谐振与否，决定了超外差收音机的灵敏度和选择性（即选台功能），因此，调整输入回路使它与外来信号频率谐振，可以使收音机灵敏度高，选择性较好。调整输入回路的选择性也称为调补偿或调跟踪，因此，调整谐振回路的谐振频率主要是调整灵敏度，使整机各波段的调谐点一致。调整时，低端调输入回路线圈在磁棒上的位置，高端调天线接收部分的与输入回路并联的微调电容。5 总结与体会通过上一次的模电课程设计制作一个简易电子琴，我学到了很多的模电知识，而这次，通过尝试制作了一个调频收音机的高频课程设计的作业，我又学到了许多关于高频电路的知识。虽然这个课程设计很难，但是当我做出来之后我还是感觉很高兴的。总的来说这次课程设计不是很好做的，最开始的时候经过我个人的思考发现，如果用分离原件电路的知识是很难完成的，因为分离原件做的话用的元器件会很多。这样的话电路的设计会很复杂，以至于不利于进行实物的制作，所以应该用集成芯片制作。我想这个方向应该是对的，但是如果要用集成芯片做，必须把芯片的电路结构搞懂，因此在前期的工作中我的重点是在网上搜集相关的资料。经过很长的时间，我觉得即使用集成芯片做还是会很复杂，不利于焊接电路和调试，因此我用市场上制好后的PCB版进行实物焊接。 这次实物制作中很重要的是实物的焊接，焊接完每一个元器件焊后，还需仔细检查元器件的规格、极性、焊接是否有错误，是否存在有虚焊、漏焊、错焊、短路等现象。还要检查焊锡是否过多，及时清理多余焊锡，以免给后面的焊接造成。经以上检验无误后，可以继续焊接下一个元件，一步一个脚印的走。实物制作出来后，很重要的是，实物的调试。实物的调试，要有耐心。实物制作出来后很有可能不能达到预期的效果，进行调试是必须的，这样才能保证所做的收音机能否达到效果。总的来说，这次课设我还是学到很多东西的。通过这次对调频收音机的设计与制作，让我了解了设计收音机电路的程序，也让我了解了关于收音机的原理与设计理念。在此次的收音机设计过程中，更进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了芯片的工作原理和其具体的使用方法。通过这次课程设计学习，我们对许多电路都有了了解。参考文献1吴友宇，伍时和，凌玲模拟电子技术基础北京：清华大学出版社，2009.4.2曾兴雯，刘乃安. 高频电路原理与分析.西安：西安电子科技大学出版社，2006.8.3 于洪珍. 通信电子电路.北京：清华大学出版社，2005.8.4陈邦媛射频通信线路北京：科学出版社，2002.4.5姚福安. 电子电路设计与实践. 山东 ：山东科学技术出版社，2003.12.6姜威. 实用电子系统设计基础. 北京 ：北京理工大学出版社，2008.1.附录 元件清单名称序号型号参数数量电阻R115K1电阻R25.1K1电阻R33.3K1电阻R41K1电阻R53.3K1电阻R73.3K1电阻R81001电阻R9501电阻R101001电阻R1125K1电容C11nf1电容C2100nf1电容C3100pf1电容C4100pf1电容C8100pf1电容C9100nf1三极管Q12N2222A1三极管Q22N39041三极管Q32N2222A1滑动变阻器R65.1K1电感L11uH1电感L210uH1附录 总体原理图附录 实物电路图 25