普通家用收音機(jī)的原理及制作

霍開朗

收音機(jī)是常見的家用電器之一。利用收音機(jī)，我們可以聽到遠(yuǎn)在幾十、幾百公里外的電臺(tái)主持人的談話，或是電臺(tái)播放的一首動(dòng)聽的歌曲。由于收音機(jī)的結(jié)構(gòu)、原理比較簡(jiǎn)單，利用一些簡(jiǎn)單的電子元件和芯片，就可以制作出一個(gè)簡(jiǎn)易的收音機(jī)。那么，就讓我們一起來了解一下簡(jiǎn)易收音機(jī)是如何工作的。

我們平常能夠聽到的聲音，其頻率大約只有300-3000 Hz，而且傳播速度慢、衰減很快、易受干擾，因此不適合直接將其作為廣播信號(hào)進(jìn)行傳播。所以，必須要對(duì)聲音進(jìn)行處理，即所謂的調(diào)制：將音頻信號(hào)加到高頻載波信號(hào)上，使其變成適合遠(yuǎn)距離傳輸?shù)恼{(diào)制信號(hào)，而高頻載波信號(hào)的某一參量隨著聲音信號(hào)強(qiáng)度的變化而變化。我們常聽說的FM（frequency modulation，正弦波頻率調(diào)制）就是指正弦載波信號(hào)的瞬時(shí)頻率隨音頻信號(hào)變化的一種調(diào)制方法（如圖1所示），調(diào)頻收音機(jī)就是采用這種調(diào)制方法。經(jīng)過調(diào)制的聲音信號(hào)，人耳是無法直接聽到的，必須要對(duì)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行處理，還原為音頻電信號(hào)并完成聲電轉(zhuǎn)換，這樣，我們就可以聽到被傳播的聲音了。這一過程，就是由收音機(jī)來完成的。

圖2所示的是收音機(jī)工作的原理框圖。如前文所述，電臺(tái)發(fā)出的信號(hào)是經(jīng)過調(diào)制的高頻無線電信號(hào)，而不同電臺(tái)發(fā)出的信號(hào)頻率是不同的，如果把天空中所有的無線電信號(hào)都接收下來并進(jìn)行處理，就會(huì)有很多聲音混雜在一起，最后什么也聽不清。所以，為了收聽需要的節(jié)目，收音機(jī)要實(shí)現(xiàn)的第一項(xiàng)功能就是從眾多頻率的信號(hào)中把所需信號(hào)挑選出來，并將不需要的信號(hào)去除，這就是我們所使用的“選臺(tái)”旋鈕。我們需要的高頻信號(hào)被挑選出來后，一般是非常微弱的，所以必須使用高頻放大器將信號(hào)放大，并對(duì)放大后的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)（將被傳遞的音頻信號(hào)從調(diào)制信號(hào)中恢復(fù)出來，即解調(diào)），獲得較低頻率的音頻信號(hào)。不過，解調(diào)輸出的音頻信號(hào)功率通常也只有幾毫瓦，即使用揚(yáng)聲器播放，聲音也會(huì)非常小，因此在將音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲音之前，需要先通過一個(gè)低頻放大器，最后將放大的音頻信號(hào)通過耳機(jī)或揚(yáng)聲器輸出。完成這一過程后，我們就可以收聽到清晰的電臺(tái)節(jié)目了。

從圖2我們可以看出，收音機(jī)的整個(gè)工作過程并不復(fù)雜，在對(duì)其信號(hào)穩(wěn)定性、抗干擾能力等性能要求不高的情況下，只需要一些簡(jiǎn)單的電子元件和芯片，組成一個(gè)簡(jiǎn)單、完整的電路，就能制作出一個(gè)簡(jiǎn)易收音機(jī)，并收聽到電臺(tái)節(jié)目。如圖3所示，是一種簡(jiǎn)易收音機(jī)的電路圖，只需要幾個(gè)電阻、電感、電容和三極管，再加上一個(gè)簡(jiǎn)單的芯片，就可以實(shí)現(xiàn)圖2所示的各項(xiàng)功能。

從不同頻率的信號(hào)當(dāng)中挑選出需要的頻率信號(hào)，可以通過多種方式實(shí)現(xiàn)，而如圖4所示的Lc選頻網(wǎng)絡(luò)是其中非常簡(jiǎn)單、有效的一種。我們知道，電感允許低頻信號(hào)通過，而電容允許高頻信號(hào)通過，當(dāng)二者并聯(lián)時(shí)，會(huì)存在一個(gè)與電容、電感參數(shù)有關(guān)的諧振頻率。當(dāng)信號(hào)的頻率與Lc網(wǎng)絡(luò)的諧振頻率相等時(shí)，該信號(hào)就被允許通過；當(dāng)信號(hào)頻率與諧振頻率不相等時(shí)，該信號(hào)就受到抑制和削弱。這樣，我們就能從不同頻率的信號(hào)中挑選出需要的信號(hào)。在收音機(jī)中，我們常用電感和可變電容組成可調(diào)節(jié)的Lc選頻網(wǎng)絡(luò)，只需調(diào)節(jié)電容值的大小，即可改變諧振頻率，從而收聽不同的電臺(tái)了。如圖3所示，電感和可變電容c1組成了該簡(jiǎn)易收音機(jī)的選頻網(wǎng)絡(luò)。

由于一般的高頻放大電路（圖5）和解調(diào)電路都比較復(fù)雜，圖3所示的簡(jiǎn)易收音機(jī)的高頻放大和信號(hào)解調(diào)功能都是通過三管腳的芯片7642（圖6）直接實(shí)現(xiàn)的。通過Lc選頻網(wǎng)絡(luò)的高頻信號(hào)，由2號(hào)管腳（芯片與外部電路連接的接口）輸入到含有多級(jí)高頻放大電路的7642中，進(jìn)行多次的功率放大，再由其中的解調(diào)電路將其中我們所需的音頻信號(hào)還原出來，并從3號(hào)管腳輸出進(jìn)行下一步處理。

解調(diào)得到的音頻信號(hào)由于功率太小，還需要先經(jīng)過圖3中的兩個(gè)9014三極管進(jìn)行放大。三極管的外觀與芯片7642基本相同，也是有3個(gè)管腳，分別為基極、集電極和發(fā)射極。音頻信號(hào)分別依次由兩個(gè)三極管的基極輸入、發(fā)射極輸出，完成兩次放大。值得一提的是，雖然該簡(jiǎn)易收音機(jī)采用兩個(gè)三極管進(jìn)行低頻放大，但是一般情況下，采用一個(gè)放大倍數(shù)比較高的三極管就已經(jīng)足夠了，比如圖7所示的另外一種簡(jiǎn)易收音機(jī)的電路圖，它與圖3表示的電路結(jié)構(gòu)基本相同。

經(jīng)過低頻放大處理的音頻信號(hào)連接耳機(jī)或揚(yáng)聲器后，其中的線圈產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，與永磁體的磁場(chǎng)相互作用，使得耳機(jī)或揚(yáng)聲器中的紙盆發(fā)生振動(dòng)，從而完成電能到聲能的轉(zhuǎn)換，讓我們能夠收聽到喜愛的節(jié)目。

我們已經(jīng)了解了圖3所示電路圖是如何實(shí)現(xiàn)收音機(jī)的功能的，但想要聽到清晰、噪聲小的聲音，僅依靠前面提到的元件和芯片是無法實(shí)現(xiàn)的，還需要電路圖中所示的其他元件協(xié)同完成。電容c2、c3、c5分別接在地面與信號(hào)傳輸線路之間，是為了防止干擾信號(hào)的引入，而c4則可以為解調(diào)后的交流信號(hào)提供適當(dāng)?shù)耐?，并阻止直流信?hào)通過。電阻R1、R2、R3等則可以為芯片7642和三極管提供合適的工作電壓或工作電流。只有引入這些電容和電阻，才能保證我們收聽到的聲音具有一定的清晰度，同時(shí)噪聲足夠小。

通過前面的介紹，我們已經(jīng)知道圖3所示的電路不僅能夠?qū)崿F(xiàn)接收電臺(tái)信號(hào)的功能，還能夠在一定程度上減小干擾、提高清晰度。實(shí)際上，實(shí)際電路板的線路布局以及元件的焊接質(zhì)量也是影響最終收音質(zhì)量的重要因素。如圖8所示，電路板上元件、連線之間必須保持一定的距離，如果距離太近，會(huì)帶來比較大的干擾信號(hào)。同時(shí)，連線一般都要求具有一定的寬度，否則信號(hào)可能會(huì)不穩(wěn)定。而元件的焊接是否牢固也會(huì)影響收音質(zhì)量，虛焊和假焊有可能產(chǎn)生短路或斷路。如圖9所示，小而圓的焊點(diǎn)是比較理想的焊點(diǎn)。

簡(jiǎn)易收音機(jī)的結(jié)構(gòu)、原理雖然簡(jiǎn)單，但通過對(duì)其電路結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)和電路板的焊接，我們不僅了解了更多關(guān)于電路的知識(shí)、鍛煉了實(shí)際動(dòng)手能力，還形成了認(rèn)真思考、發(fā)現(xiàn)問題的好習(xí)慣。其實(shí)，對(duì)待每一件事，認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度都是非常重要的，如果能夠通過仔細(xì)、全面地思考找出可能存在的問題，那么就會(huì)取得事半功倍的效果。如果我們還能夠主動(dòng)地動(dòng)手實(shí)踐，那么我們還可以從結(jié)果當(dāng)中獲得更多的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。在未來的學(xué)習(xí)生涯中，我們都會(huì)面對(duì)我們從未涉獵過的領(lǐng)域，如果我們能夠多思考、多實(shí)踐，那么我們得到的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)一定會(huì)比別人更多，成為更全面、更優(yōu)秀的人。