x物理-调幅调频收音机的设计与制作

发布日期：2018-02-08　　来源：　　点击量：

X物理实验

———调幅调频收音机的设计与制作

学生姓名：

学号：

专业班级：

时间：

1、实验内容：

1.1、实习目的

（1）学习并掌握收音机的工作原理。

（2）掌握电烙铁的正确使用方法和手工电烙铁的焊接技术，能够独立的完成简单电子产品的安装与焊接。

（3）熟悉常用电子器件的类别、型号、规格、性能及使用范围。

（4）学会读电路图，熟悉电子元器件符号的识别，组装收音机并掌握其调试方法。

1.2、实习要求

（1）焊接时不能出现有假焊、气孔的现象。焊接要均匀美观。

（2）正确放置元器件并完成电路板的焊接。

（3）正确组装收音机并且调试收音机正常工作。

二、实习器材介绍：

（1）电烙铁（含支架）：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、镊子等必备小工具。

（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。

（5）中夏牌zx-05型号收音机。

（6）元件清单。

三、电子工艺基础知识

3.1、电子工艺

（1）电子元器件是在电路中具有独立的电气功能的基本单位.如:电阻器,点容器,电感器,晶体管,集成电路和开关,插件等...都是电子设备中必不可少的基本材料.

（2）电子元器件分类:

有源器件和无源器件. 有源器件工作时,器输出不仅依靠输入信号,还要依靠电源,她在电路中期能量转换作用. EX:晶体管集成电路,无源器件一般又分:耗能元件和储能元件和结构元件三种.电阻事是耗能元件.

（3）通常称有源器件为"器件".称无源器件为"元件".

（4）电子元器件的命名法:指标法,文字符号法,色标法.

（5）电子产品常用工具:

a.钳子:桃口钳,平口钳,尖嘴钳；

b.小工具:镊子,小刀,锥子，螺丝刀等；

c.焊接工具:电烙铁。

3.2、焊接工艺

3.2.1.电烙铁，焊锡及助焊剂

（1）电烙铁

电烙铁是最常用的焊接工具。我们使用20W内热式电烙铁。

新烙铁使用前，应用细砂纸将烙铁头打光亮，通电烧热，蘸上松香后用烙铁头刃面接触焊锡丝，使烙铁头上均匀地镀上一层锡。这样做，可以便于焊接和防止烙铁头表面氧化。旧的烙铁头如严重氧化而发黑，可用钢挫挫去表层氧化物，使其露出金属光泽后，重新镀锡，才能使用。

电烙铁要用220V交流电源，使用时要特别注意安全。应认真做到以下几点：

a.电烙铁插头最好使用三极插头。要使外壳妥善接地。

b.使用前，应认真检查电源插头、电源线有无损坏。并检查烙铁头是否松动。

c.电烙铁使用中，不能用力敲击。要防止跌落。烙铁头上焊锡过多时，可用布擦掉。不可乱甩，以防烫伤他人。

d.焊接过程中，烙铁不能到处乱放。不焊时，应放在烙铁架上。注意电源线不可搭在烙铁头上，以防烫坏绝缘层而发生事故。

e.使用结束后，应及时切断电源，拔下电源插头。冷却后，再将电烙铁收回工具箱。

（2）焊锡和助焊剂

焊接时，还需要焊锡和助焊剂。

a.焊锡：焊接电子元件，一般采用有松香芯的焊锡丝。这种焊锡丝，熔点较低，而且内含松香助焊剂，使用极为方便。

b.助焊剂：常用的助焊剂是松香或松香水（将松香溶于酒精中）。使用助焊剂，可以帮助清除金属表面的氧化物，利于焊接，又可保护烙铁头。焊接较大元件或导线时，也可采用焊锡膏。但它有一定腐蚀性，焊接后应及时清除残留物。

（3）辅助工具

为了方便焊接操作常采用尖嘴钳、镊子和小刀等做为辅助工具。应学会正确使用这些工具。

3.2.2.焊接的种类

焊接是使金属连接的一种方法，是电子产品生产中必须掌握的一种基本操作技能。

现代焊接技术主要分为下列三类：

a.熔焊：是一种直接熔化母材的焊接技术。

b.钎焊：是一种母材不熔化，焊料熔化的焊接技术。

c.接触焊：是一种不用焊料和焊剂，即可获得可靠连接的焊接技术。

3.2.3.手工焊接技术

手工焊接适合于产品试制、电子产品的小批量生产、电子产品的调试与维修以及某些不适合自动焊接的场合。

手工焊接的要点是：

a.保证正确的焊接姿势

b.熟练掌握焊接的基本操作步骤

c.掌握手工焊接的基本要领

3.2.4.焊接操作者握电烙铁的方法：

反握法：适合于较大功率的电烙铁（>75W）对大焊点的焊接操作。

正握法：适用于中功率的电烙铁及带弯头的电烙铁的操作，或直烙铁头在大型机架上的焊接。

笔握法：适用于小功率的电烙铁焊接印制板上的元器件。

图3.1 烙铁的握法

焊接时注意事项:

a．焊剂加热挥发出的化学物质是对人体有害的，一般烙铁离开鼻子的距离至少不要少于20cm，通常以30cm为宜。

b．电烙铁用后一定要稳妥的放于烙铁架上，并注意导线等物不要碰烙铁。

c．由于焊锡丝成分中，含有铅类重金属，因此操作时戴手套或操作后洗手，避免食入。

3.3电子元器件的识别与检测及其读数

3.3.1.电阻

a.电阻的主要参数

电阻的值：单位有Ω、KΩ、MΩ.

电阻的功率：电阻有额定功率，P=I2 R，设计电路时要考虑电阻的功率，即I2≤P/R.

电阻的温度特性：温度的改变电阻的阻值也会发生改变。

b.电阻的分类:固定电阻,可变电阻（电位器）

c.电阻值大小的识别

电阻的阻值标注有两种方法，一是直接在电阻上标出数据；二是用色环表示阻值。色环表示阻值可在任意角度识别其阻值大小，不受电阻体积限制，使用方便，被广泛运用。

3.3.2.电容 :

a.电容的耐压：

电容的耐压是一个非常重要的指标，加在电容两端电压必须小于额定耐压值，有些电容参数标注在塑封外壳上。

例如：“1uF50V”代表：容量1uF，耐压值50V。

b.电容的耐温特性：

电容的耐温特性也是一个非常重要的指标，电容的使用环境主要是对温度的要求，特别是电解电容，一般使用温度是-40℃～+85℃。

c.电容的极性

⑴新的电解电容可以管脚为标志：长脚为正极，短脚为负极。

⑵在外壳封装上有极性标志。

3.3.3.其他

a.陶瓷滤波器

b.电感

c.二极管

d.耳机插座

e.电池片

f.拉杆天线

g.喇叭

h.电位器

i.导线等等。

四、原理简述：

4.1、锡焊原理

锡焊技术采用以锡为主的锡合金材料作焊料,在一定温度下焊锡熔化,金属焊件与锡原子之间相互吸引、扩散、结合,形成浸润的结合层。外表看来印刷板铜铂及元器件引线都是很光滑的,实际上它们的表面都有很多微小的凹凸间隙,熔流态的锡焊料借助于毛细管吸力沿焊件表面扩散,形成焊料与焊件的浸润,把元器件与印刷板牢固地粘合在一起,而且具有良好的导电性能。

锡焊接的条件是:焊件表面应是清洁的,油垢、锈斑都会影响焊接；能被锡焊料润湿的金属才具有可焊性,对黄铜等表面易于生成氧化膜的材料,可以借助于助焊剂,先对焊件表面进行镀锡浸润后,再行焊接；要有适当的加热温度,使焊锡料具有一定的流动性,才可以达到焊牢的目的,但温度也不可过高，过高时容易形成氧化膜而影响焊接质量。

4.2、收音机工作原理

4.2.1.超外差收音机原理

由天线接收的信号经输入回路选频后与本机产生的正弦波振荡信号（其频率总比输入回路选出的信号的频率高465kHz），共同送入变频级进行混频，产生一个固定的差频信号，即465kHz。465kHz中频信号经过几级中频选频放大电路的放大后，加至检波级进行检波。解调出的音频信号经前置低级电压放大、功率放大级放大后推动喇叭发出声音。超外差式收音机的基本组成如图所示：

图4.1超外差式收音机基本组成

（1）输入调谐（即选台）与变频

由于同一时间内广播电台很多，收音机天线接收到的不仅仅是一个电台的信号，是很多个电台的信号。由于各个电台发射的载波频率均不相同，收音机的选频回路通过调谐，改变自身的振荡频率，当振荡频率与某电台的载波频率相同时，即可选中该电台的无线信号，从而完成选台。

由于我们采用的是超外差式收音机，选出的信号并不立即送到检波级，而是要进行频率的变换（即变频，目的是让收音机整个频段内的电台放大量基本一致，因为频率稳定放大倍数也就相对稳定）。利用本机振荡产生的频率与外来接收到的信号进行混频，选出差频，即获得固定的中频信号。

变频级担负着把输入的广播电台高频载波信号变为465kHz的中频载波信号的重要任务。它的工作正常与否及指标优劣将直接影响后级电路和整机的性能，因此它是收音机的关键部分。

图4.2 HX203T FM/AM集成电路收音机电原理图

（2）中频放大与检波

将选台、变频后的中频调制信号（调幅为465kHz，调频为10.7M）送入中频放大电路进行中频放大，然后再进行解调，取出低频调制信号，即所需要的音频信号。

中级放大级是指变频输出至振幅检波器之间的电路，其作用是放大中频信号，它是收音机的“心脏”。收音机的灵敏度、选择性及音质都有直接影响。

在调幅超外差式收音机中，检波器的作用是从中频调幅信号中检出低频（音频）信号，送到低频放大器进行放大。检波级输出的拨动直流成分信号能反映输入的高频信号强弱，将它经自动增益控制电路后去控制中级的增益。这样可使高频信号强时中级增益下降，从而使输出音量不随高频信号强弱变化而发生变化，也使中级工作稳定，性能提高。

（3）低频放大与功率放大

解调后得到的音频信号经低频和功率放大电路放大后送到扬声器或耳机，完成电声转换。

检波器与功率放大器之间的电路称为低频放大器，主要作用是放大低频信号，激励功率放大器，使功率放大器有足够的输出功率。

功率放大器是收音机的最后一级，主要任务是把低频放大器送来的信号进行功率放大，以足够的功率输出去推动扬声器。

4.2.2.超外差式收音机的优点

（1）中放可采用窄带放大器。可以较容易地实现很高的增益，工作也比较稳定。能获得较高的灵敏度和稳定性。直接放大式的高放必须采用宽带放大器，在增益要求较高的情况下其实现较为困难，而工作也不稳定。

（2）中放级采用窄带放大器，经多个谐振回路选择。有较强的选择性和较高的信噪比。

（3）由于不论哪一个电台的广播信号，在接收中都变成固定频率的中频信号在放大，因此，对不同电台具有大致相同的灵敏度。

4.3、中夏Zx-05型号收音机

4.3.1.Zx-05型号收音机简介

zx-05型收音机是中波广播信号525-1620KHZ,通过L1与CA组成的输入回路选择后,送到集成电路(IC)10脚,与本振信号混频.本振信号是由IC内电路与5脚外接B1、C8、C0-4构成本振回路产生的。混频后IC14脚输出各种组合信号，由B2和CF1组成455KHZ中频选频回路，将高频载波变为统一中频载波（455KHZ），然后从IC16脚输入到中放进行放大，再经过检波回路，从IC23脚输出，内经IC4脚外接音量电位器RV控制，送入IC24脚进行音频放大和功率放大，再从IC27脚输出，由C23耦合到喇叭上。从IC23内输出另一路与外接C16送入IC22脚内AGC电路，进行自动增益控制。

4.3.2.调频收音机简介

调频信号64—108MHZ从ANT拉杆天线输入，经L1与C1送入Q1预选放大，又经C2耦合到L2与C3组成的输入回路，得到64—108MHZ范围的选择，再经C4到IC12脚。输入高频波得到高频放大，由L4,C0-1组成高放回路，选择接受FM电台节目。FM本振回路由L5、C0-2组成。C0-1和C0-2是同轴可变电容器，目的是本振信号频率跟随FM信号频率变化而变化，始终相差10.7MHZ。本振信号与电台信号的差频组合由陶瓷滤波器CF2选择，使得FM高频载波变为统一中频载波（10.7MHZ），再输入IC17脚进行中频放大，又经过鉴频回路的附加回路B3，将音频信号解调下来，从IC23脚输出。内经IC4脚外接音量电位器RV控制后，输出到IC24脚进行音频放大和功率放大，再从IC27脚经C23耦合到喇叭上。鉴频输出的10.7MHZ偏移，通过IC内部AFC回路，到IC21脚输出，通过C15，R3送入IC16脚来实现的

该机的主要技术指标为：

频率范围：中波525KHz～1605KHz 调频范围：87MHz~108MBz

灵敏度：2mv／m 选择性：大于40db

输出功率：大于100mW 电源：1.5×2v(1.5v干电池二节).

图4.3 zx-05型收音机电路原理图

图4.4 zx-05型收音机电路印制板图

l1（线圈）从磁性天线(磁棒)上感应出的电台信号，经由l1和cl-a（双联电容）组成的输入调谐回路选择后，只剩下需要的电台信号，该信号耦合给l2（线圈），并由l2送bg1的基极和发射极。由于调谐回路阻抗高，约为100kω，三极管输入阻抗低，约为1～2kω。要使它们的阻抗匹配，使信号输出最大，就必须适当选择l1与l2的圈数比，一般取l1为60～80圈，l2取l1的十分之一左右。以改变输人回路的高端谐振频率，使之始终低于本机振荡频率465khz。所以微调电容c主要用于调整波段高端的接收灵敏度。相反，微调电容c对波段低端接收灵敏度的影响极小，这是因为在波段低端双连可变电容器cl-a几乎全部旋进，这时cl-a的电容量很大，约为200多微微法，微调电容器c的电容量的变化对它来说便可忽略不计。来自l2经输入调谐回路选择的信号电压一端接bg1的基极，

另一端经c2旁路到地，再由地经本振回路b2次级下半绕组，然后由c3耦合送bg1的发射极。与此同时，来自本机振荡回路的本机振荡信号由本振线圈次级抽头b2输出，经电容c3耦合后注入bg1的发射极；本机振荡信号的另一端，即本振线圈次级另一端，经地由c2耦合到l2的一端，并经l2送bg1的基极。由于l2线圈只有几匝，电感量很少，它对本机振荡信号的感抗可忽略不计。

因此，可认为由c2耦合的本振信号是直送bg1基极，这样在bg1三极管的发射结同时加有两个信号，它们的频率分别为f振、f外。只要适当地调整bg1的上偏置电阻r，使bg。的发射结工作在非线性区(这时对应bg1集电极电流ic为o.2～0.4ma)，则f振、f外信号经bg1混频放大后将由集电极输出各种频率成分的信号。由b3中频变压器初级绕组与电容组成的465khz并联谐振电路，选出465khz中频信号，并将之经中频变压器耦合至次级绕组，输出送中频放大电路进行中频信号放大处理。在本机振荡回路中可变电容c1-b(或简称振荡连)两端并接一个微调电容器，它的主要作用是调整收音机波段高端的覆盖范围，其功能与输入调谐回路中的电容一样。收音机波段低端的覆盖范围调整是调节b2本机振荡线圈的磁心，当将b2中的磁心越往下旋(用无感螺丝刀顺时针转动磁心)，线圈的电感量就越大，这时本机振荡频率就越低，对应接收的信号频率也越低。

五、实习步骤：

5.1、Zx-05型收音机：

5.1.1.理论学习

集中听老师讲解实习原理及实习中要注意的问题和具体实习及操作方法。实习虽然为实践课程，但任何实践的基础都是理论，因此要重视理论学习。理论课上应记好笔记，可以在脑中模拟实习过程预想一下实习的情形，产生问题并且努力解决问题，为动手实践打下坚实的基础。这里要强调一点就是，我们要明确实习的目的，不能为了实习而实习，应该有所思考，有所收获。

5.1.2.焊接训练

在掌握了足够的理论知识后，下面进入具体实习阶段。在实习阶段的第一步是焊接训练，这是最基础的一步，直接关系到实习产品的质量。关于焊接的理论方面的东西我们在原理里面已经将得很清楚了。焊锡之前应该先插上电烙铁的插头，给电烙铁加热。焊接时，焊锡与电路板、电烙铁与电路板的夹角最好成45度，这样焊锡与电烙铁夹角成90度。焊接时，焊锡与电烙铁接触时间不要太长，以免焊锡过多或是造成漏锡；也不要过短，以免造成虚焊。元件的腿尽量要直，而且不要伸出太长，以1毫米为好，多余的可以剪掉。焊完时，焊锡最好呈圆滑的圆锥状，而且还要有金属光泽。我们先拿了一些废的电路板进行了焊接，并尝试了各种不同的元件的焊接训练。

5.1.3.认识及校对元件

照说明书元件明细表清点及认识各元器件，核对数量。各元件的参数、规格和数量要认清，脚数正负极要明确。表中各元器件都有一个代码，按照代码用好电路图、明细表和印刷电路板电路图，这是组装的基础，一定要做得细致。电路图在原理中已经给出，明细表可以在说明书中查到。最后还应强调一下，说明书十分重要，一定要把它当圣经一样对待，尽管有样品供观摩，但那只能是参考。我们常见的电子元件就是电阻、电容、二极管和三极管。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。现在见到的电阻的色环有四道和五道的，四道环的有效数字是前两道环所代表，而五道环是由前三道所代表。接着识别电容器，电容用于交流耦合、滤波、隔断直流、交流旁路和组成振荡电路等，电容的标注分为直接标注和色标法。通过学习，我明白了直接标注的电容是用数字直接表示电容量，不标单位。标注1～4位整数时，其单位是pf，标注为小数时，其单位是μf。也有用三位数字表示容量大小，默认单位是pf，前两位是有效数字，第三位是有效倍率（10m），当第三位是9时，则对有效数字乘以0.1。而色标法则同电阻器的标注。检测电容的方法是利用电容的充放电特性，一般用万用表电阻档测试电容的充放电现象，两只表笔触及被测电容的两条引线时，电容将被充电，表针偏转后返回，再将两表笔调换一次测量，表针将再次偏转并返回。用相同的量程测不同的电容器时，表针偏转幅度越大说明容量越大。测试过程中，万用表指针偏转表示充放电正常，指针能回到∞，说明电容没短路，可视为电容完好。现在说明在模拟电路中常见的二极管，通常二极管有整流、检波、稳压、发光、发电、变容、和开关二极管等。检测二极管我们利用的是二极管的正向导电性，正向导通反向截止，可以判断管子的好坏。最后说明三极管的识别和检测，很明显，一般的三极管就是三个管脚，很容易识别，所以识别三极管重要的是识别三极管是hph或pnp型，以及各管脚所代表的极性。而这些的判断都需要使用万用表。判断极性：对圆柱型三极管，若管脚处接头有突出物，则将管脚冲上，顺时针依次为ebc极若没有突出物，则管脚根处间隙较大的两跟管脚对向自己，顺时针依次为ebc极。对半圆型三极管，将管脚向上，半圆向自己，顺时针为ebc极。判断三极管的类型：在基于以上极性判断的前提下，npn管，基极接黑表笔，测得电阻较小。pnp管正好相反。以上就是我对常用电子元件的识别和检测方法。

5.1.4.焊接

这是实习的关键过程，前面的焊接训练也是为了做好这一步。动手焊接前用万用表将各元件测量一下，做到心中有数，安装时先安装低矮和耐热元件（如电阻），然后再装大一点的元件（如中周、变压器），最后装怕热的元件（如三极管）。电阻的安装：将电阻的阻值选择好后根据两孔的距离弯曲电阻脚可采用卧式紧贴电路板安装，也可以采用立式安装，高度要统一。瓷片电容和三极管的脚剪的长短要适中，它们不要超过中周的高度。电解电容紧贴线路板立式焊接，太高会影响后盖的安装。棒线圈的四根引线头可直接用电烙铁配合松香焊锡丝来回摩擦几次即可自动上锡，四个线头对应的焊在线路板的铜泊面。由于调谐用的双联拨盘安装时离电路板很进，所以在它的圆周内的高出部分的元件脚在焊锡前先用斜口钳剪去，以免安装或调协时有障碍，影响拨盘调谐的元件有T2和T4的引脚及接地焊片、双联的三个引出脚、电位器的开关脚和一个引脚脚。耳机插座的安装：先将插座靠尾部下面一个焊片往下从根部弯曲90度插在电路板上，然后用剪下来的一个引脚一端插在靠尾部上端的孔内，另一端插在电路板对应的J孔内（如图），焊接时速度要快一点以免烫坏插座的塑料部分。发光二极管的安装要弯曲后，直接插在电路板上焊接。喇叭安放挪位后再用电烙铁将周围的三个塑料桩子靠近喇叭边缘烫下去把喇叭压紧以免喇叭松动。最后在强调一下焊接的工序：电子电器一般采用卧式，可以靠拢印刷板，元件的引线可短些，减少元件的分布参数的影响。应先焊较低的元件，后焊较高的和要求比较高的元件等。先内后外。先小后大。次序是：电阻、二极管、电容、三极管、其它元件等。要注意：在焊接集成电路时，要掌握焊接时间，每个焊点最好用3S左右的时间焊好，最多不能超过5S，否则会损坏集成块。焊接完后剪去多余的引脚，只留下离铜箔2-3mm长。

5.1.5.接线及组装

我们组在这一步采用了依据样品的方法来连接并焊接线路，主要原因是在这一部分说明书中未详细说明，其实可以根据电路知识来做，但为了能提高效率增加准确度我们依据了样品。这部分主要包括天线、电源部分、扬声器、耳机及线圈的电路连接问题，过程不是十分的难，只要细心一般不会出什么问题。在线路板侧安装铜线圈和铁芯，在电位器和双联上安上拨轮，用四条电线连上喇叭、正极片与弹簧。并将正极片、弹簧分别插入机壳。四条电线的长度要合适，尤其是每条电线两头露出的铜丝不要太长（露出3mm为宜），以防与其它地方短路。将焊好的线路板和喇叭装入机壳，注意露出电源指示灯。安装机后壳上的天线，连接到线路板上。

5.2、收音机的调试

收音机组装后都应当按照调试工艺规程进行调试，以保证其各项性能指标达到要求，避免出现故障。收音机调试的主要内容包括各级中周的调整、频率范围的调整和同步跟踪调整等内容。

5.2.1.中频频率的调整

收音机的中频变压器的初级与槽路电容组成谐振回路，只有每个谐振回路都谐振与465kHz，才能保证整机具有良好的选择性和灵敏度。

如果收音机能收到电台，只是灵敏度低、收台少、声音小，可以在低端收到一电台，从后级往前级依次调整各中周，使收到的声音最大。再改收弱电台或改变收音机的方向，反复调几次就可以使各中周基本谐振于465kHz。

中频调好以后，可以在磁帽上滴几滴白蜡加以固定。

5.2.2.调整频率范围（对刻度）

收音机每一个波段都有一定的频率范围，中波段收音机的频率范围为525-1605kHz。调整频率范围的目的就是要让调谐指针所对的频率刻度与接收到的电台频率对应。调整时一般先调低端频率，再调高端频率。

用一台频率范围正确的收音机做样进行调整，先将样机在低端收到一电台，将被调机的调谐指针也调至该频率刻度位置，用无感起子调节振荡线圈的磁帽，直至被调机接收到与样机相同的电台。然后再将样机在高端选择一电台，将被调机的调谐指针也调至该频率刻度位置，调节本机振荡电路中的微调电容，使被调机收到与样机相同的电台。反复调几次，就可使高低端的频率覆盖调好。

5.2.3.三点统调

超外差式收音机的本机振荡频率与输入回路接收进来的高频信号频率应保持相差465kHz这就是所谓的“同步”。但实际电路中，要在整个波段内保持同步是很难的，往往只能在三个频率（通常取600kHz、1000kHz、1500kHz三点）上同步，这就是“三点统调”。由于在电路设计时就考虑了1000kHz处的同步，所以通常只调600kHz和1500kHz两点，1000kHz这一点作为检验点。统调是在频率范围调好之后进行的，一般也是先调低端，后调高端。

在低端600kHz附近接收一电台，调整天线线圈在磁棒上的位置，使声音最大。再在高端1500kHz附近接收一电台，调节补偿电容，使声音最大。