Transcript 第9章单片调幅／调频收音机介绍

第9章 单片调幅／调频收音机介绍
9.1 概述
9.2 调幅接收电路分析
9.3 调频接收电路分析
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第9章 单片调幅／调频收音机介绍
9.1概述
2204A 是美国斯普拉格公司20世纪70年代后期产
品, 为16脚双列直插塑料封装结构。它既可以接收中波调幅信
号, 也可以接收调频信号。
图9.1.1和图9.1.2分别是ＵＬＮ2204
内部电路图。 图9．1．3是用ＵＬＮ２２０４Ａ组成的AM/FM
单片收音机电路图。
作调幅接收时, 接收载频范围为535kHz～1605kHz, 与本振
混频后产生465kHz的中频, 经中频放大器放大后检波, 最后由
音频功放电路驱动扬声器。
这种收音机灵敏度较高, 典型值为5 μV； 功耗很小, 额定
值约600 mW, 最大允许功耗为1 W；电源电压范围为3 V～12
V；可接8Ω～45Ω的扬声器作负载, 在电源电压为9V时, 输出
功率可达800mW 。
9.2
在图9.1.3中, 当波段开关SW1a和SW1b拨到AM端, 则可作
为调幅收音机接收调幅电台信号, 此时电路主要由以下几部分
组成。
1
由天线线圈L7与两个可变电容组成调谐回路, 起选择电台
的作用。 选择到的调幅信号由ULN2204A的⑥、⑦脚送入片
内的混频器, C24是高频旁路电容。
2
由片内V32 、Ｖ 33 、Ｖ 34 与⑤、13脚外接ＬＣ调谐回路
（由本振变压器初级线圈、Ｃ27和两个可变电容组成）构成差
分对正弦波振荡器, 振荡信号由V32的集电极输出。
AT2
的初级回路中有一电容与调幅信号输
入回路中的一个电容是双连可调的, 使本振频率与输入信号载
频正好相差一个中频（465kHz）。振荡电压约150mV。
3 混频电路
由片内V13～V16、 V30～V31组成的双差分模拟乘法器实
现乘积混频。从片外调谐回路馈入的调幅信号由⑥、 ⑦脚输
入到V30、V31的基极, 本振信号从V14、V15的基极输入, 乘法器
输出端④、13脚外接LC中频调谐回路, 选取中频信号后又经②、
①脚送回片内的中频放大器。 AT1是中频变压器。
4
中放电路
中放电路由片内五级直接耦合差分放大器V1～V10组成, 单
端输入, 单端输出。
调幅接收时, 中放输入端Ａ Ｔ1与输出端AT3的选频回路均调
谐在465 kHz上；而在调频接收时,
FT2与输出端
FT3的选频回路均调谐在10.7MHz上。虽然AT1的次级与FT2的次
级串联, AT3与FT3串联, 但在任何一种接收情况下, 总有两个回
路是失谐的, 可视为短路。 另外, 调幅接收时, 因工作频率低
(小于1.65MHz), 故Ｌ5视为短路, C15视为开路；调频接收时, 因
工作频率高(大于88MHz), 故Ｌ5和C15作为鉴频器中的移相电路
元件。片内的中放电路是调幅接收和调频接收共用的。
前四级中放的集电极供电电压Ｅ受检波器输出电压（V17管
集电极电压）控制, Ｖ11、Ｖ17、Ｖ22、Ｖ40
。
当输入信号较强时, 检波器输出平均电压升高, 从⑧脚取得的
AGC 电 压 升 高, 从而有下述控制过程：Ｕ AGC↑→ Ｕb22↑→Ｕ
C22↓→ＩC11↑→ＩC17↑→Ｅ↓→Ａu↓。V17集成极电压E降低, 将使
中放管V1～V8 的发射极工作电流减小, 从而使其电压增益Au
减小。
V17类似于稳压电源中的调整管, 16脚外接电容Ｃ28、Ｃ29起
音频滤波作用, 和Ｒ17一起确定了AGC电路的时间常数。
第五级中放无ＡＧＣ作用。前四级中放总增益约76dB。
5 检波电路
V18 、Ｖ 19 、Ｖ 21 、Ｖ 28 和13、14、15脚外接LC移相电路
(AT3)组成了差分全波峰值检波电路。
LC移相电路调谐于465kHz, 实现180°相移。对于调幅信号
来说, 13、14和15脚外接电容C15近似开路, L5、FT3近似短路。
所以, AT3的两端分别与15、14脚相连, 而电感中点抽头处与13脚
相接, 处于交流接地。这样, 使加在两检波管V18、V19基极的中
频调幅信号正好反相, 于是, V18与Ｖ19管的be结交替地对中频调
幅波的正负半周进行检波, 检波后的音频信号从Ｖ18、Ｖ19的发
射极输出, 经Ｖ28射随以后再由Ｖ21放大后从集电极输出。
V18、Ｖ19发射极与地之间有一低通滤波器, 能滤除检波信
号中的载频分量及高次谐波分量, 其等效电阻由V28的输入电阻
组成, 等效电容由Ｖ25、V26等管的极间电容组成。
6
音频放大电路由两部分组成。前一部分是由V44、V45组成
的PNP型差分放大器, Ｖ50为集电极有源负载, 用以提高电压放
大倍数；V52和Ｖ53均为射随器, 起缓冲隔离和电平位移作用。
V36～V39是多路微电流恒流源, 为音频放大器提供合适的恒定
电流。后一部分是PNP型复合管V48、V42和NPN管V49组成的互
补对称的OTL电路, 从V49 集电极输出的音频信号经12脚外接
C19耦合到扬声器, 同时, C19上的直流电压又作为V49的集电极电
源, 这是OTL电路固有的特点。
R40、R41和10脚外接大电容组成一个负反馈支路, 将输出
端信号反馈到输入端, 保证电路稳定地工作。V47和与其基极
相连的R51、 R52、R53和三个二极管的作用在于保证输出端(12
脚处)
1
E
2
, 这样才能使两个输出管处于
对称状态下工作。音频放大电路总电压增益约为43dB。
9.3 调频接收电路分析
在图9.1.3中,
SW1a和SW1b拨到FM端, 则可
作为调频收音机接收调频电台信号。
由于调频台载频范围为88 MHz～108 MHz , 远高于中波
调幅台载频范围535kHz～1605kHz, 所以在ULN2204A
集成
电路前加了高频调谐器（俗称高频头）, 用分立元件组成。
调频接收电路由高频头、中放、 鉴频、音频放大几部分
组成, 其中音频放大电路与调幅接收时完全相同, 中放电路仅
外接中频调谐回路不一样, 片内电路完全相同。 所以, 下面仅
分析高频头电路与鉴频电路。
1
高频头电路
高频头电路由输入回路、 高放和变频器三部分组成, 总电
压增益大于20dB。其输入阻抗应与拉杆天线阻抗匹配（约
75Ω）, 输出阻抗应与片内中放的输入阻抗匹配（约几千欧）。
输入回路由天线线圈Ｌ1、Ｃ2、Ｃ3、Ｒ1及高放管V101的输
入阻抗等组成, 通频带较宽, 能通过88MHz～108MHz信号。
高放由V101组成共基单调谐放大器, V101的基极偏置受16
脚输出的UAGC控制, 所以增益可控。与调幅接收时不同之处
在于, 这时的AGC时间常数由外接电阻Ｒ18与电容Ｃ28、Ｃ29、
Ｃ30确定。
变频管V102兼有本振和混频两种功能。作为本振, V102和
Ｌ4、Ｃ12、Ｃ11、Ｃ9以及双连可调电容组成电容三点式电路,
中频变压器FT1的初级回路调谐于10.7MHz
, 远低于本振频
率, 故对于本振信号可视为短路。16脚输出的UAGC同时也加
到V102的基极上, 使管子的结电容受控而发生变化, 从而控制
本振频率, 起到ＡＦＣ的作用。作为混频器, 输入信号和本振
信号均加到V102的be结, V102的输出由FT1和FT2组成双调谐回路,
均调谐于10.7MHz, 矩形系数较好且兼有阻抗变换作用。混频
器输出中频信号经②、 ①脚送入集成电路内的中放。
2
中放输出的被限幅的调频脉冲信号一路由V10 的集电极直
接送入Ｖ18的基极, 另一路由V10的集电极经15脚外接的90°移
相电路后, 又由14脚送回V19的基极。V18和Ｖ19组成与门鉴频电
路。
从第7章可知, 相位鉴频器由90°移相电路、模拟乘法器和
低通滤波器组成。对于二进制脉冲信号来说, 与门也是实现乘
法功能的。所以, 用与门代替模拟乘法器, 可构成脉冲相位鉴频
电路, 或称为脉冲均值鉴频电路。
ULN2204A采用的就是脉冲均值鉴频电路, 其内部有关
电路和外接选频回路如图 9.3.1 所示。对于107 MHz调频波
中频来说, 与AT3并联的电容可视为短路。
由于调频接收时⑦脚接地, 从而V29截止, Ｖ28不工作, Ｖ
33 截止,
所以调幅检波通路被切断, 调幅振荡级和混频级均
不工作。
18、
Ｖ19的基极作输入, 二者发射极相连作输出构成
与门, 因为仅当二者基极均为高电平“1”时, 两管均导通, 发
射极输出才为高电平“1”。V24 和Ｖ 27 组成施密特触发器,
起整形作用。
Ｖ20与片内电阻Ｒ24（7.5kΩ）、 ⑧脚外接电容2（0.005 μF）
组成有源低通滤波电路, 取出脉冲信号中的音频分量。 ⑧脚外
接Ｒ15、Ｃ22和电位器组成高音提升电路, 用以补偿信号中高音
频的损失。