(1)按下FM鍵,調(diào)頻收音機(jī)功能,接收調(diào)頻電臺(tái)。
(2)復(fù)位FM鍵,對(duì)講機(jī)功能,共有4個(gè)頻率,分別為F1,F2,F3,F4,可通過面板上的按鍵選擇。
超外差單聲道和立體聲調(diào)頻收音機(jī)組成結(jié)構(gòu)框圖如下:
調(diào)頻無線廣播,采用調(diào)頻的調(diào)制方式,用音頻信號(hào)去控制高頻載波的瞬時(shí)頻率,使原為等幅恒頻的高頻載波信號(hào)的瞬時(shí)頻偏隨調(diào)制信號(hào)的幅度的變化而變化。一般規(guī)定調(diào)頻廣播的載波頻率范圍為87-108MHz。
音頻放大器,將話筒送來的信號(hào)進(jìn)行放大,達(dá)到一定幅度后去控制頻率調(diào)制器,實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。
頻率調(diào)制器中有可變電抗元件,其電容量隨著兩端所加電壓的變化而改變。用音頻信號(hào)去控制可變電抗元件兩端的電壓,使可變電抗元件的電抗值(一般是指電容)隨著音頻信號(hào)幅度的改變而做周期性變化,可變電抗元件同時(shí)又是高頻載波振蕩器諧振回路的一部分,當(dāng)可變電抗元件的電容值發(fā)生變化后,高頻載波的瞬時(shí)頻率也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化,從而實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)制。
高頻載波振蕩器產(chǎn)生的高頻載波幅度通常很小,需要經(jīng)過高頻電壓放大和高頻功率放大后,才能推動(dòng)天線,增加發(fā)射距離。
天線匹配回路使功率的輸出端和天線的輸入回路相匹配,使功放的輸出功率能夠最大限度的傳輸給天線,以提高效率。
圖3 單聲道調(diào)頻發(fā)射機(jī)組成結(jié)構(gòu)框圖
圖4立體聲調(diào)頻發(fā)射機(jī)組成結(jié)構(gòu)框圖
KA22425D單片集成電路:工作電壓2-7.5V,Vcc=6V,時(shí),輸出功率為500mW。電路內(nèi)設(shè)有調(diào)諧指示LED驅(qū)動(dòng)器,電子音量控制器,還有FM靜噪功能。
KA22425D采用28腳雙列扁平封裝,管腳排立如下圖所示:
圖5 KA22425D管腳排立示意圖
原理圖分析:
(1)調(diào)幅(AM)部分不使用,因此相關(guān)引腳接地處理。如16腳(調(diào)幅中放輸入),20腳(中放地),18腳(接地),19腳(調(diào)諧指示)均接地處理。
15腳是調(diào)頻和調(diào)諧波段選擇,低電平選擇調(diào)頻,高電平選擇調(diào)幅,通過電容C37接地,選擇調(diào)頻接收方式。11腳(空),1 。
5腳(調(diào)幅本振),10腳(調(diào)幅高放),8腳(基準(zhǔn)電壓)均接地。
1腳(靜噪)經(jīng)電容C36濾波后接地。
天線接收到的調(diào)頻廣播信號(hào),經(jīng)過電容C28(100pF)交流耦合后,進(jìn)入芯片的第12腳(調(diào)頻高放)進(jìn)行高頻放大,放大后的高頻信號(hào)進(jìn)入芯片的第9腳,低9腳外接電感L9,可變電容CBM,微調(diào)電容組成調(diào)諧回路,進(jìn)行頻道選擇,然后進(jìn)入芯片的內(nèi)部進(jìn)行混頻。當(dāng)按下開關(guān)SW4時(shí)(TR位置),電容C29接入諧振回路,諧振回路的總電容增加,諧振頻率下降,選擇對(duì)講機(jī)進(jìn)入對(duì)講接收頻道范圍(74M-86M);沒按下開關(guān)SW4時(shí)(FM位置),對(duì)講機(jī)處于FM頻道接收范圍(87M-108M)。
第7腳是調(diào)諧本振輸入端,外接電感L10,可變電容CBM,微調(diào)電容,C32組成調(diào)諧回路,與內(nèi)部電路一同構(gòu)成本振振蕩回路。當(dāng)按下開關(guān)SW4時(shí)(TR位置),電容C31接入諧振回路,諧振回路的總電容增加,本振振蕩頻率下降,選擇對(duì)講機(jī)進(jìn)入對(duì)講接收頻道范圍;沒按下開關(guān)SW4時(shí)(FM位置),本振振蕩頻率較高,對(duì)講機(jī)處于FM頻道接收范圍。
本振信號(hào)與高頻輸入信號(hào)在芯片內(nèi)部進(jìn)行混頻后的中頻信號(hào)(中心頻率是10.7M)從芯片的14腳輸出。首先經(jīng)過壓電陶瓷濾波器CF1(中心頻率是10.7M)濾波后,得到較純凈的中頻信號(hào)送到晶體管Q5組成的共射極放大電路中進(jìn)行放大(電壓增益大約為20dB),電阻R24是電壓并聯(lián)負(fù)反饋,起穩(wěn)定輸出電壓的作用。放大后的信號(hào)從晶體管集電極輸出后,再次經(jīng)過壓電陶瓷濾波器CF2(中心頻率是10.7M)濾波后,送到芯片的第17腳(調(diào)頻中放輸入端),在芯片內(nèi)部進(jìn)行中頻放大,然后進(jìn)入內(nèi)部的FM鑒頻器進(jìn)行鑒頻,2腳外接10.7M的壓電陶瓷鑒頻器CF3,調(diào)頻信號(hào)經(jīng)過鑒頻后從芯片的第23腳輸出,電容C41(0.022uF)是高頻濾波電容。
23腳解調(diào)出來的音頻信號(hào)進(jìn)入芯片的24腳(音頻信號(hào)輸入端),電容C40(10uF)是音頻耦合電容,在芯片內(nèi)部經(jīng)過低頻電壓放大和低頻功率放大后,從芯片的27腳輸出,推動(dòng)揚(yáng)聲器或者外接耳機(jī)。電容C42(10uF)是低頻紋波濾波電容,26腳(Vcc)外接電源,電容C44(220uF)是低頻濾波電容,并有儲(chǔ)能作用,電容C30(0.022uF)是高頻濾波電容。電容C43(0.1uF),C45(0.1uF)是高頻濾波電容。28腳經(jīng)電容C45濾波后接地。電容C46(220uF)是音頻耦合電容,并具有儲(chǔ)能作用,在輸出信號(hào)的負(fù)半周起到補(bǔ)償電源的作用,使功放的輸出信號(hào)失真減小。
電位器VOL(50K)調(diào)節(jié)芯片第4腳(電子音量調(diào)節(jié))的直流電平高低來控制收音機(jī)音量的大小。電容C48(10uF)是電源的低頻去耦電容,電容C47(0.022uF)是電源的高頻去耦電容。
AGC和AFC控制電路:
KA22425D的AGC(自動(dòng)增益控制)電路由芯片的內(nèi)部電路和外接在第21腳,22腳的電容C38,C39組成,增大電容C38,C39可增加AGC的控制深度,最大控制范圍可達(dá)45dB。AFC(自動(dòng)頻率微調(diào))電路由芯片的內(nèi)部電路和外接在21腳,6腳的電容C33,電阻R26組成,作用是使本振信號(hào)和輸入調(diào)頻信號(hào)之間的固定頻差保持在10.7M上,使調(diào)頻波段接收穩(wěn)定。
KA22425D的極限參數(shù):
TA=
參數(shù)名稱 | 符號(hào) | 條件 | 額定值 | 單位 |
電源電壓 | Vcc |
| 9 | V |
最大允許功耗 | PD(max) | Tamb= | 700 | mW |
工作溫度 | Tstg |
| -10—70 | |
存儲(chǔ)溫度 | Tstg |
| -55—125 |
電參數(shù) Vcc=6V TA= f=96MHz
fm=1KHz
參數(shù) | 單位 | 測(cè)試條件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 |
靜態(tài)電流 | mA
| AM時(shí) |
| 3.5 | 10.0 |
FM時(shí) |
| 7.0 | 14.0 |
調(diào)頻:
前端電壓增益 | AV1(dB) | Vin=40dBuV/100MHz | 32 | 39 | 46 |
鑒頻輸出 | VD1(mV) |
| 39 | 77.5 | 155 |
限幅靈敏度 | VRF(dBuV) | -3dB限幅 |
| 24 | 32 |
鑒頻失真 | % |
|
| 0.3 | 2.0 |
音頻電壓增益 | AV(dB) |
| 27 | 31.5 | 36 |
信噪比 | SN(dB) | 56 | 60 |
| |
音頻失真 | % |
| 0.3 | 2.5 |
|
KA22425D的管腳直流工作電壓
引腳編號(hào) | 電壓(伏) | 引腳編號(hào) | 電壓(伏) |
1 | 0.38V | 15 | 1.33V |
2 | 4.85V | 16 | 0V |
3 | 3.02V | 17 | 1.33V |
4 |
| 18 | 0V |
5 | 1.26V | 19 | 0V |
6 | 1.26V | 20 | 0V |
7 | 1.26V | 21 | . 1.1V |
8 | 1.26V | 22 | .1.4V |
9 | 1.26V | 23 | 1.3V |
10 | 1.26V | 24 | 0V |
11 | 0V | 25 | 5.3V |
12 | 1.35V | 26 | 6.0V |
13 | 0V | 27 | 3.0V |
14 | 1.35V | 28 | 0V |
TRA-08發(fā)射機(jī)電路:
TRA-08的發(fā)射機(jī)電路,有晶體管分立電路直接調(diào)頻,變?nèi)荻䴓O管調(diào)頻,功率放大,功率推動(dòng),天線匹配回路,發(fā)射天線等基本電路模塊組成。
工作原理:
電池提供6V的直流電源電壓,當(dāng)按鍵SW1按下(TR端閉合)后,給發(fā)射機(jī)電路供電,電容C6(0.022uF),C7(10uF),C4(0.022uF),C5(220uF)和電感L4(47uH)組成型濾波網(wǎng)絡(luò),C4,C6是高頻去耦,C5,C7是低頻去耦,并且有儲(chǔ)能作用。
電容C11(0.022uF),C12(10uF),C9(0.022uF),C10(220uF)和電感L4(47uH)組成型濾波網(wǎng)絡(luò),C11,C9是高頻去耦,C12,C10是低頻去耦,并且有儲(chǔ)能作用。
話筒(MIC)采集到的聲音信號(hào),通過耦合電容C25(10uF),送到晶體管Q4(9014)組成的音頻電壓放大電路中進(jìn)行放大,C23(10uF)是音頻放大后輸出的耦合電容,R20,R21是話筒的直流偏置電阻,駐極體話筒需要有直流偏置電壓才能采集到聲音信號(hào),R21既是話筒的直流偏置電阻,又是話筒的負(fù)載電阻,增加電阻值,采集到的音頻信號(hào)輸出就增大,但是不能無限地增加。電容C26,C27是直流濾波電容,晶體管Q4(9014)組成的是共射極放大電路,電阻R18構(gòu)成電壓并聯(lián)負(fù)反饋,穩(wěn)定輸出電壓。電容C24對(duì)輸出的音頻信號(hào)進(jìn)行高頻去耦。電阻R17是隔離電阻,通過該電阻將音頻調(diào)制信號(hào)加到變?nèi)荻䴓O管D1的兩端,同時(shí)防止高頻信號(hào)對(duì)低頻電壓放放大器的反射,隔離電阻R17應(yīng)該取的比較大,在這里去100K。
晶體管Q3(2SC3355),C15,C14,L7,L8,C19,C16,C17,D1,C20,R12,R13,R14,R15,C22,C21,SW2,SW3等組成了電容三點(diǎn)式高頻振蕩電路。其中電容C15,C14是正反饋電容,原來的圖上C14=6.8pF,C15=24pF
正反饋系數(shù),會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)問題:
1.反饋系數(shù)過大,輸出振蕩信號(hào)幅度大,失真大,經(jīng)過后兩級(jí)放大后,輸出功率較大,可能會(huì)使最后一級(jí)的功放管發(fā)燙。
2. 振蕩信號(hào)的頻率較高,一般總大于80M,而為了防止和校園廣播信號(hào)相互干擾,我們需要把對(duì)講機(jī)的發(fā)射頻率調(diào)在74M左右,因此需要增大電容C15,C14,同時(shí)減小正反饋系數(shù),所以修正后電容C14=47pF,C15=47pF。
相應(yīng)的對(duì)講機(jī)接接收時(shí)的調(diào)諧電容也要調(diào)整,使接收頻率也能達(dá)到74M左右,因此電容C29,C31都改成24pF。
振蕩頻率主要由C15,C14,L7,以及變?nèi)荻䴓O管D1(型號(hào)是BB910)組成,C19是交流耦合電容,基本不影響振蕩頻率。電容C20是高頻旁路電容,對(duì)高頻信號(hào)交流接地,對(duì)低頻的音頻信號(hào)開路。電阻R24是直流反偏電壓的隔離電阻。變?nèi)荻䴓O管必須工作在直流反偏電壓下,才能用調(diào)制信號(hào)去控制結(jié)電容的變化。
經(jīng)過晶體管Q4放大后的音頻調(diào)制信號(hào)加在變?nèi)荻䴓O管D1兩端,控制變?nèi)荻䴓O管D1的結(jié)電容的變化,從而控制高頻振蕩器的振蕩頻率,實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。開關(guān)SW2,SW3通過切換可以改變變?nèi)荻䴓O管的直流反偏電壓,就會(huì)產(chǎn)生不同的振蕩中心頻率,從而實(shí)現(xiàn)發(fā)射的調(diào)頻信號(hào)頻率的切換。
對(duì)講機(jī)的發(fā)射頻率共有2個(gè)。
當(dāng)開關(guān)SW2閉合后,開關(guān)左邊閉合,開關(guān)SW3未按下,開關(guān)右邊閉合,此時(shí)變?nèi)荻䴓O管的陽極直流電壓計(jì)算如下:
其中是給振蕩器和音頻信號(hào)放大器提供的直流電壓,根據(jù)下面的分析
=4.55V。
將元件數(shù)值帶入計(jì)算得到,=0.1839V,變?nèi)荻䴓O管的陰極電壓為
=4.55V
因此變?nèi)荻䴓O管的直流反偏電壓為4.55-0.1839=4.366V。
當(dāng)開關(guān)SW1復(fù)位,開關(guān)右邊閉合,開關(guān)SW3按下,開關(guān)左邊閉合,此時(shí)變?nèi)荻䴓O管的陽極直流電壓計(jì)算如下:
將元件數(shù)值帶入計(jì)算得到,=0.091V,變?nèi)荻䴓O管的陰極電壓為
=4.55V
因此變?nèi)荻䴓O管的直流反偏電壓為4.55-0.091=4.459V。
電感L7(47uH)是高頻扼流圈,可以為晶體管的射極提供較大的直流電流,電阻R7提供電壓并聯(lián)負(fù)反饋,可以穩(wěn)定振蕩信號(hào),減少振蕩信號(hào)的失真。電阻R11為變?nèi)荻䴓O管的陰極提供直流偏置電壓。電容C17(10uF),C16(0.022uF)分別是振蕩器直流電壓的低頻和高頻去耦電容。
穩(wěn)壓管TL431是三端電源穩(wěn)壓芯片,內(nèi)部有一個(gè)2.5V的參考電壓,可等效為一個(gè)穩(wěn)壓二極管使用,可參考相應(yīng)的PDF,輸出電壓可調(diào)。在本電路中輸出電壓為,給振蕩器和音頻信號(hào)放大器提供直流電壓,由于TL431的輸出電壓比較穩(wěn)定,可以使高頻振蕩器的振蕩頻率不隨電源電壓的變化而發(fā)生偏移,從而達(dá)到穩(wěn)定發(fā)射頻率的目的。
被音頻調(diào)制信號(hào)調(diào)制的高頻振蕩信號(hào)經(jīng)過耦合電容C13(100pF),電阻R6耦合后加到晶體管Q2(2SC3355)和Q1(2SC3355)組成的高頻寬帶功率放大器中。其中Q2和Q1組成的高頻功率放大器的結(jié)構(gòu)完全相同,Q2級(jí)可看作是高頻電壓放大,Q1級(jí)可看作是高頻功率放大。它們都是工作在丙類工作狀態(tài)。對(duì)于輸入的高頻等幅調(diào)頻信號(hào),放大器工作在丙類工作狀態(tài),可以提高放大器的效率和輸出功率。其中,Q2的基極電阻R5為晶體管提供負(fù)偏置電壓,當(dāng)高頻調(diào)頻信號(hào)送到Q2的基極時(shí),晶體管BE之間的整流作用使得Vb為負(fù)電壓,從而使得晶體管Q2工作在丙類工作狀態(tài)下,Q2的集電極負(fù)載由電感L5和電阻R4組成非調(diào)諧的寬帶放大器,由Q2對(duì)高頻信號(hào)進(jìn)行一級(jí)放大,經(jīng)過電容C8(2200pF)耦合后,再將輸出信號(hào)推動(dòng)Q1組成的下一級(jí)功率放大器電路。
晶體管Q1組成的功率放大器電路與晶體管Q2組成的功率放大器電路完全相同。
高頻振蕩器的輸出功率大約為20mW左右,經(jīng)過Q2級(jí)的放大后,其耦合電容C8端的輸出功率約為100mW左右,經(jīng)過Q1級(jí)的功率放大后,其輸出功率約為400mW左右。
電容C3,電感L2,電容C2,電感L1,電容C1組成天線匹配網(wǎng)絡(luò),形式為型(C1,L1,C2),倒L型(C2,L2),串聯(lián)諧振阻抗(L2,C3)組成。實(shí)現(xiàn)阻抗匹配,將功率放大器的輸出阻抗和天線的輻射內(nèi)阻相匹配,并抵消天線的輻射電容,使功放的輸出功率最大效率的傳輸?shù)教炀負(fù)載上,最后由天線向空中發(fā)射高頻調(diào)頻電波。
對(duì)講機(jī)的工作方式:
對(duì)講機(jī)是單工工作方式,一方呼叫的時(shí)候,另一方只能接聽。按下收發(fā)開關(guān),對(duì)講機(jī)進(jìn)入發(fā)射狀態(tài),此時(shí)對(duì)著話筒喊話,聲音信號(hào)經(jīng)過發(fā)射電路后就變成高頻調(diào)頻電波向空中傳播出去,對(duì)于本次實(shí)驗(yàn),發(fā)射頻率應(yīng)該調(diào)整在74M左右,松開收發(fā)開關(guān)進(jìn)入對(duì)講機(jī)接收狀態(tài),此時(shí)調(diào)節(jié)可變電容(調(diào)收音機(jī)調(diào)諧盤)可收到由發(fā)射機(jī)發(fā)出的聲音信號(hào)。
本機(jī)集對(duì)講機(jī)和收音機(jī)于一體,既要保證收音機(jī)的正常收聽,復(fù)位SW1鍵(FM端閉合),使接收機(jī)的調(diào)諧頻率范圍在87M-108M之間,能過正常收聽到調(diào)頻廣播電臺(tái)。同時(shí),按下SW1鍵(TR端閉合),使接收機(jī)的調(diào)諧頻率范圍在74M-86M之間,能過正常收聽到對(duì)講呼叫。(接收靈敏度最高,通信距離最遠(yuǎn),正確調(diào)諧是關(guān)鍵)
發(fā)光二極管LED是做電源指示使用的,當(dāng)電源接通時(shí)發(fā)光二極管點(diǎn)亮,關(guān)閉電源時(shí)發(fā)光二極管熄滅。
變?nèi)荻䴓O管BB910主要參數(shù):
反偏電壓(V) | 0.2 | 0.5 | 3.0 | 5.0 |
電容量(pF) | 46 | 35 | 27 | 11 |
導(dǎo)通電阻 | | |||
最高反偏電壓(V) | 25 | |||
工作頻段 | VHF頻段 |
TL431高精度穩(wěn)壓管主要參數(shù):
陰極到陽極電壓 | 陰極連續(xù)電流范圍 | 工作溫度 | 參考輸入電壓典型 | 動(dòng)態(tài)電阻 |
VKA=37V | -100mA到+150mA |
| 2.495V |
超高頻晶體管2SC3355主要參數(shù):
,
,
,
,
hfe=120,,
,
,
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