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自制集成电路直放式收音机

来源:-- 作者:-- 浏览:3258

摘要: 自己动手安装收音机,是大多数业余无线电爱好者乐此不疲的事情,也是高低频模拟电子线路入门者很好的课题。   目前国内讲收音机制作方面的无线电入门书籍虽然多,但使用的一些电路过于陈旧。有些元件,例如高阻耳机之类的元件目前很难买到。还有一些电路很简单实用,而且经常有套件供应,例如D7642单片AM收音机集成电路安装的简易直放式收音机,但D7642等集成电路在有些地方也不太好买,而且选择性较差,噪声较大。

  自己动手安装收音机,是大多数业余无线电爱好者乐此不疲的事情,也是高低频模拟电子线路入门者很好的课题。

  目前国内讲收音机制作方面的无线电入门书籍虽然多,但使用的一些电路过于陈旧。有些元件,例如高阻耳机之类的元件目前很难买到。还有一些电路很简单实用,而且经常有套件供应,例如D7642单片AM收音机集成电路安装的简易直放式收音机,但D7642等集成电路在有些地方也不太好买,而且选择性较差,噪声较大。

 

  不久前,笔者购得一本书《无线电收音机及无线电路的设计与制作》,该书原作者是日本的铃木宪次老先生。这本书由浅入深地讲解了包括矿石、再生式、直放式、超再生式和超外差式收音机的制作,还讲解了各种频率变换和无线发射电路的制作,全书清晰易懂,电路新颖,实用性强,实为提高高频电子线路动手能力的一本妤书。美中不足的是:书中电路虽新颖实用,可是书中电路使用的元件多是在日本容易买到而国内未必能买到的,译者也没有注明这些元件的替代方法,使得这本书在国内的实用性下降了许多。

  笔者参照书中的电路,结合国内元件的实际情况,重新设计电路,并对原电路的不足之处作了一些修改。本文先介绍自己制作的一台使用场效应管和集成电路的直放式中波收音机,经试听,效果满意,灵敏度和选择性都高于一般的直放式收音机,噪声小,元件在国内也容易买到,比较适合无线电初学者制作。

  左图所示是本收音机的电路,它是典型的直放式收音机电路,由调谐回路、高频放大级、检波级和低频放大级组成。

  本收音机电路没有使用普通的晶体三极管进行高频放大,而使用高输入阻抗、低噪声、高跨导和高增益的结型场效应管2SKl92A进行高频放大,有效地减少了高频放大级对LC调谐回路Q值的影响,使得本机的选择性明显高于一般的直放式收音机,灵敏度也不低。低噪声的高频放大级还有效地减小了整机噪声,使得本机的噪声小于目前市售的袖珍集成电路中波收音机。同时本机电路使用集成电路LM386进行低频放大,大大简化了电路,使得制作和调试更加容易。

  工作原理

  本收音机电路中,磁性天线T1中的L1接收电台信号,L1和C1构成LC调谐回路,,起到选台作用,选中的电台高频调幅信号通过L2耦合到由场效应管VT1构成的高频放大器,高频放大后的高频调幅信号由VD1、VD2和C3构成的倍压检波电路进行检波,检波后的信号经过C4滤除残余高频成分后,音频信号通过R1和C5耦合到由集成电路IC1(LM386)构成的低频放大器,放大后推动扬声器放音。

  目前在城市中,电台密集,电磁干扰源多,这些干扰源对抗干扰能力本来就比较差的中波调幅信号干扰十分严重,提高收音机的选择性对于提高中波收音效果十分重要。直放式收音机本身选择性比较差,为了提高选择性,笔者使用了一个非常规的电路设计:虽然场效应管高放输入阻抗很高,但笔者仍然没有将高放级直接与LC调谐回路连接,而是像晶体三极管高放级一样,通过L2耦合,L2与高放级连接,而且L2的匝数很少,只有4匝。

  笔者使用匝数很少的L2与高放级连接,L2再与天线线圈L1耦合,L2的匝数很少,距离L1又比较远,它本身接收电磁波的能力就很弱,这样就有效地抑制了本地强力中波电台信号的干扰,同时进一步减小了高放级对调谐回路Q值的影响。使用这种电路设计以后,本收音机的选择性得到了进一步提高,在笔者所在的城市没有发生明显的串台现象。

  元器件选择

      磁性天线T1是本收音机的关键元件,它的制作好坏直接影响到直放式收音机的灵敏度和:选择性,笔者选用直径lOmm、长l20mm(也可用l40mm-l60mm)的MXO-400中波磁棒,废旧收音机中拆出的塑料线圈管,L1使用直径0.25mm的漆包线绕73匝,L2使用同样的漆包线绕4匝,L1和L2之间距离lOmm,效果满意,灵敏度和选择性都不错。

  磁性天线使用塑料线圈管有助于提高LC调谐回路的Q值,如果没有塑料线圈管,可以用薄塑料片卷成,使用AB胶粘合,薄塑料片可以从废旧塑料透明资料夹上剪下,如果使用纸质线圈管,要用较厚的牛皮纸卷成,用普通合成胶水粘合(不宜用浆糊)。绕好后,塑料线圈管可以先用无水酒精擦干净并晾干,然后使用聚苯乙烯胶水涂复一遍,纸质线圈管要用石蜡或者蜂蜡煮至没有气泡冒出为止,这样可以进一步提高线圈的稳定性。

  磁性天线如果使用多股漆包线或者纱包线绕制更好,但是多股线目前难以购买,初学者使用多股线容易导致断股或者线头虚焊,反而大大降低性能,所以笔者推荐用较粗的单股漆包线绕制,漆包线直径在0.21mm以上就可以了,更粗一点也可以。

  磁棒可以在磁性材料商店购买,也可以从废旧收音机中拆取,但一定要锰锌铁氧体材料的中波磁棒。磁棒越长越好,如果买不到较长的磁棒,也可以选用较短的,这时L1的绕制匝数要随之增加:长度50mm的磁棒,L1绕96匝;长度70mm-l0Omm的磁棒,L1绕82匝;如果磁棒较细,L1还要多绕一些。注意如果磁棒较短,绕制磁性天线的漆包线就不能太粗了,否则会绕不下。

  L1和L2在磁棒上的位置要注意,L1的中心位置距离磁棒一踹应该接近磁棒全长的1/4-1/3,这样L1的Q值较高;L2要尽量放在靠近磁棒一端处,这样L2本身接收电磁波的能力就会很弱,可以抑制本地强力中波电台信号的干扰。左图是笔者安装的本收音机的磁性天线。

  C1选用目前较容易买到的CBM一223P差容双连,这种双连目前仍然用来制造袖珍收音机,它的两连最大容量分别是l41pF(天线连)和60pF(振荡连),并白带两个微调电容器,使用时将两连并联起来使用,最大容量约为200p,并将两个白带的微调电容器容量调到最小。

  VT1选用2SKl92A,Y级、GR级或者BL级不限,2SKl92A的引脚排列次序是:印有元件型号的一面面向自己,引脚从左至右依次是:漏极(D)、源极(S)和栅极(G)。右图是2SKl92A的元件外形。

  如果买不到2SKl92A,可以用2SKl68或者3DJ7代用,但因为3DJ7的夹断电压Vgs(off)绝对值较高,要保证VT1工作在正常放大的工作区域,电源电压最好用9V,另外3DJ7的跨导ㄧYfsㄧ小于2SKl92A,高放级增益较低,灵敏度可能会受影响。本收音机中VT1工作于零栅偏压,如果使用3DJ7代用2SKl92A,因为3DJ7不宜工作在零栅偏压,最好将一个lkΩ左右的电阻和0.OlμF的电容并联,然后串联在源极和地之间。

  VDI和VD2可选用lN60、lN34或者2AP9、2AKl等任何锗材料检波二极管或开关二极管,IC1选用LM386或者任何兼容型号的集成电路,LM386的引脚排列次序是:元件型号正对自已,左下角为1脚,按逆时针方向依次为2-8脚,左上角为8脚。

  L3是高频扼流圈,可选用lmH一3mH的市售成品电感。电阻电容没有特殊要求,C2、C3和C4宜用瓷片电容,C5、C6、C7和C8均使用普通电解电容,耐压l6V就可以了,C7和C8容量大一些更好。扬声器推荐用市售立体声耳机(如电脑用的耳麦)或者无源小音箱,将两个声道并联起来使用,笔者就是这样做的,笔者没有给本收音机设计音量调节电位器,就是因为很多市售立体声耳机本身就带有音量调节电位器,扬声器用8Ω普通小型扬声器也可以。电源用3节5号电池。

  制作与调试

  由于本收音机使用了集成电路,集成电路的引脚之间的间距较小,使用刀刻法制作电路板有些难度,推荐初学者使用市售万用实验板焊接电路。

  目前市售的万用实验板有两种,如图4所示,图4左边是每列有几个焊盘连接在一起的万用实验板,这种万用实验板上一般有专门的地线(图中万用实验板边缘铜箔就是地线),右图右边是每个焊盘都独立的万用实验板。

这两种万用实验板都可以用,但推荐使用前一种,这样可以省去很多连线,在高频电路中使用这种万用实验板,可以将所有地线都连接在一起,以尽量减少地线阻抗,使得电路更稳定。

  左图是笔者在万用实验板上焊接的本收音机电路的元件布置情况。

  安装时,集成电路IC1最好使用插座,以方便装拆。还要注意L3不要距离磁性天线过近,以防自激。机壳可以选用各式有机玻璃或者塑料盒,笔者选用的是一个市售的塑料机箱,选用有机玻璃糖果盒子、塑料调料盒之类的盒子也很好,只是不要选择金属盒子,C1、磁性天线和电池夹都可以直按固定在机壳上。下图是笔者安装的本收音机内部整体结构。

  本收音机几乎无需调试,只要元件良好,安装无误,通电就响,移动L1在磁棒上的位置,使得接收频率范围符合535kHz-l605kHz的中波频率范围即可。

  如果出现自激啸叫声,可在LM386集成电路7脚对地连接一个2.2μF-10μF的电解电容,并在5脚对地连接一个0.01μF电容,一般都可以消除。如果还自激,可能是VTI性能不良造成,可以换一个管子。

  如果在远电台区域需要外接天线,可以将外接天线通过一个lOpF-30pF的电容连接到C1定片上即可。

  笔者将本收音机接上一对无源小音箱试收听,白天本地的4个中波电台全部都能收到,晚上收到的电台更多,基本无串台现象,音质清晰,没有市售袖珍集成电路中波收音机的较大“沙沙”噪声,收听效果满意。

  下图是笔者安装的本收音机外形,其中调谐旋钮是笔者用一块废塑料电话充值卡剪成的。

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型号 厂商 价格
0603 10K 0.5% 25PPM Viking 0.0275
0603 10K 0.1% 25PPM Viking 0.1045
0805 0.1R 5% 1/8W Viking 0.011
0805 0.2R 5% 1/8W Viking 0.011
1206 0.91R 5% 1/4W Viking 0.0143
1206 0.3R 5% 1/4W Viking 0.0143
1206 0.36R 5% 1/4W Viking 0.0143
1206 0.039R 1% 1/4W Viking 0.0308
1206 0.02R 1% 1/4W Viking 0.033
0805 0.24R 5% 1/8W Viking 0.011
型号/产品名 平均报价 涨跌幅
STM8S003F3P6 1.72 1.12%
74HC573D 0.64 2.86%
2N7002 3.66 400.00%
STM32F103C8T6 7.47 27.87%
1N4007 1.58 0.00%
ADM2483BRWZ 8.90 3.21%
SHT10 16.21 5.88%
LM358 118206.75 16.67%
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