收音机的安装与调试

图2-1　三极管的类型

二、三极管的放大原理与电流分配

1．三极管的放大原理

三极管的放大不是真正意义上的放大，它是集电极电流受基极电流的控制（假设电源能够提供给集电极足够大的电流），并且基极电流很小的变化，会引起集电极电流很大的变化，且变化满足一定的比例关系：集电极电流的变化量是基极电流变化量的β倍，即电流变化被放大了β倍，因此把β称为三极管的放大倍数。

2．三极管电流分配关系

Ie＝Ic＋Ib

Ic＝βIb

Ie＝Ic＋Ib＝βIb＋Ib＝（1＋β）Ib≈Ic

上式表明电流的分配关系，即发射极电流等于基极电流和集电极电流之和。满足基尔霍夫节点电流定律，即流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和。

三、三极管的伏安特性

1．输入特性曲线

当Uce一定时，三极管的发射结电压Ube与基极电流Ib之间的关系曲线，称为三极管的输入特性曲线，如图2-2所示。

从图2-2中可以看出，三极管的输入特性有以下特点：

①Uce＝0的一条曲线与二极管的正向特性相似，这是因为Uce＝0时，集电极与发射极短路，相当于两个二极管并联，这样Ib与Uce的关系就成了两个并联二极管的伏安特性。

②Uce由零开始逐渐增大时输入特性曲线右移，而且当Uce的数值增大到1V以上时，各曲线几乎重合。

③和二极管一样，三极管也有一个死区电压，通常硅管约为0．5V，锗管约为0．2V。

图2-2　输入特性曲线

2．输出特性曲线

当基极电流Ib一定时，集电极与发射极之间的电压Uce与集电极电流Ic之间的关系曲线，称为三极管的输出特性曲线，如图2-3所示。

从图2-3中可以看出，三极管的输出特性曲线可以分为3个区域，这3个区域对应着三极管的3种不同的工作状态。

①截止区：指Ib＝0的那条特性曲线以下的区域。在此区域里，三极管的发射结和集电结都处于反向偏置状态，三极管失去了放大作用，集电极只有微小的穿透电流Iceo。

②饱和区：虚线与纵轴之间的区域，在此区域，发射结和集电结均处于正偏，此时Uce很小，Ic不再受Ib的控制，三极管失去放大作用，称为三极管工作在饱和状态。此时三极管集电极与发射极间的电压称为集-射饱和压降，用Uces表示。Uces很小，因此发射极与集电极之间接近短路，这一点可以作为判断三极管是否进入饱和区的依据。

③放大区：在此区域内，特性曲线近似于一簇平行等距的水平线，三极管的发射结处于正偏，集电结处于反偏状态。Ic的变化量与Ib的变量基本保持线性关系，即Δlc＝βΔIb，且ΔIc＞＞ΔIb，在此区域内，三极管具有电流放大作用。

图2-3　输出特性曲线

四、三极管的主要参数和选管依据

1．电流放大倍数β

β值反映电流的放大能力，中小功率三极管β值为20～200，大功率三极管β为10～50。在高频状态下，β值会下降。

2．穿透电流Iceo

Iceo是集电极与发射极间的漏电流，硅管Iceo较小，在1μA以下，锗管的Iceo较大，在几十到几百微安。Iceo越小，工作越稳定，质量越好。

3．反向击穿电压Uceo

Uceo是当基极开路时，集电极与发射极之间能够承受的最高反向工作电压。要求Uce＜Uceo，否则会损坏三极管。

4．集电极最大允许电流Ic

集电极电流Ic增大到一定值后，β值会下降，当β下降到正常值的2／3时所对应的集电极电流Ic称为集电极最大允许电流。

5．集电极最大允许耗散功率Pcm

正常工作时，集电电流Ic会产生集电极损耗Pc＝UceIc，如果Pc太高，三极管会因过热而损坏，所以必须保证Pc＜Pcm。

以上5个参数中，β，Iceo是表征三极管质量优劣的参数；Uceo，Uceo，Pcm是三极管的3个极限参数，使用时不允许超过此参数值。

五、三极管的识别与检测

1．找基极和管型

用万用表的R×1kΩ挡（或R×100Ω）进行测量。首先，假设其中一个极为基极，分别测量它与另两极间电阻值，若黑（红）表笔接在基极上，将红（黑）表笔分别接到另两个管脚上，若测行两次电阻同为较小，交换表笔重新测阻值应为很大，则三极管为NPN（PNP），如图2-4所示。

图2-4　测量三极管的基极及管型

2．找集电极和发射极

对NPN（PNP）管，用手指将人体（约100kΩ）电阻跨接在基极和假定的集电极之间，黑（红）笔接在假定的集电极上，红（黑）笔接在假定的发射极上，测量电阻值的大小，然后将手指人体（100kΩ）电阻跨接在基极与另一个假设的集电极之间，交换红黑表笔，测量电阻值的大小，两次进行比较，阻值小的一次，黑（红）表笔接的为c极，红（黑）表笔接的为e极。

3．三极管的常见故障

①击穿：某两极间正反向电阻都很小。

②断路：某两极间正反向电阻都为无穷大。

③短路：某两极间正反向电阻都为零。

④穿透电流过大：c，e间电流很大（即c，e间电阻值很小）。

任务二　放大电路测试

【任务目标】

①熟悉分压偏置放大电路的结构和元件参数。

②学会安装分压式偏置放大电路。

③学会对静态工作点的检测，并了解电路参数变化对静态工作点的影响。

【设备与器件】

实训台、示波器、万用表、焊接工具、PCB电路板、三极管、电阻、电容等元器件。

【实训电路图】

实训电路如图2-5所示。

图2-5　单级共射放大电路

【任务实施】

（1）实训电路板的安装与焊接

①根据图2-5所示，识别和清点元件，要求清理元件过程中保证元件无欠缺、参数无错误。

②根据电路原理图安装并焊接好电路元件。

（2）静态工作点的调试与测量

①检查电路无误后，接通12V直流电流，并将输入端短路到地。

②将RP调整到最上端和最下端，用万用表测量放大器的静态工作值，并将测量值填入表2-1中，假设根据放大器的工作点判断不够合理，调节RP使Ic＝4mA，并将调整后的静态值填入表2-4中

③在测量Ib，Ic时，应断开Ib，Ic测试口，分别用万用表测试Ib，Ic的大小。

注意：测试Ib时，红表笔接左，黑表笔接右；测试Ic时，红表笔接上，黑表笔接下。

表2-4　静态工作点测试表（β＝100）

（3）判断静态工作点设置是否合理

将一个正弦交流信号源接入放大器的输入端，并将示波器接在放大器的输出端，观察示波器上的波形。首先，将输入较小的信号，观察示波器波形为放大、完整的正弦交流信号波形，再慢慢加大信号源的幅度，同时观察示波器的波形，当信号增大到某一值时，输出波形开始失真，并将波形记录在表2-5中。

表2-5　静态工作点验证表

【总结及评价】

①整理测量数据，填写上述列表，总结放大电路静态工作点的设置对电路的影响。

②总结输出波形正负半周失真的原因，如何获得最大不失真输出。

③填写任务评价表，见表2-6。

表2-6　任务评价表

【任务思考】

在实训测量中，为什么所有仪器仪表的地端要连接在一起？

【相关知识】

一、判断电路是否具有放大功能的依据

①三极管工作在放大区，以实现放大。

②元件的安排应保证输入信号能有效地放大，即有输入Ui，输出Uo。

③元器件参数的选择应保证输入信号能不失真地放大，否则，放大将失去意义。

二、直流通路与交流通路

①画直流通路的方法：将电容视为开路，电感视为短路。

②画交流通路的方法：将电容视为短路，电感视为开路，电源视不短路，其余元件不变。

三、静态工作点的计算

1．计算固定式偏置电路的静态工作点步骤

2．计算分压式偏置电路的静态工作点步骤

四、放大电路的性能指标

1．电压放大倍数

放大电路的电压放大倍数定义为输出电压有效值与输入电压有效值之比，即

它表示放大电路放大信号电压的能力。

2．电流放大倍数

放大电路的电流放大倍数定义为输出电流有效值与输入电流有效值之比，即

它表示放大电路放大电流信号的能力。

3．功率放大倍数

放大电路等效负载RL上吸收的信号功率（Po＝UoIo）与输入端的信号功率（Pi＝UiIi）之比，即

定义为放大电路的功率放大倍数。

4．输入电阻和输出电阻

（1）输入电阻

从放大电路的输入端看进去的等效电阻，即它反映了对信号源的衰减程度。ri越大，放大电路对信号源的索取能力越强。

（2）输出电阻

从放大电路输出端看进去的等效电阻，即它反映了电路带负载能力的大小，ro越小，放大电路带负载能力越大。

五、放大电路的幅频特性

分压式偏置的幅频特性曲线如图2-6所示。图中按频率高低将横坐标分成了高、中、低3个区域。

图2-6　分压式偏置的幅频特性曲线

①高频区。电压放大倍数急剧下降，这是因为晶体管的电流放大倍数随频率增高而下降。加上晶体管极间电容的容抗频率增高而减小，对信号起分流作用。从而使放大倍数下降，下降到Aum的0．707倍时的频率fH称为下限截止频率。

②中频区。电压放大倍数最大且为常数Aum，且Aum与频率无关。

③低频区。放大倍数也急剧下降，这是因为耦合电容、旁路电容的容抗增大，衰减了输入信号，从而使电压放大倍数下降，下降到Aum的0．707倍时的频率fL称为上限截止频率。

下限截止频率与上限截止频率的差值称为放大电路的通频带fbw，即

fbw＝fH－fL

任务三　收音机的安装与调试

【任务目标】

①熟练掌握手工焊接技术的方法。

②熟练掌握收音机的装接及调试。

③熟练掌握收音机的故障检查与处理及调试。

④熟练掌握仪表工具的使用。

【设备与器材】

万用表、电烙铁、镊子、尖嘴钳、斜口钳、十字螺丝刀、一把螺丝刀、中夏S66E型收音机套件。

【任务实施】

（1）清点元器件

根据表2-7元器件清单清点元器件。

表2-7　元器件清单

续表

（2）烙铁的使用

焊接收音机应选用30～35W电烙铁，焊接一般采用直径1．2～1．5mm的焊锡丝，在烙铁接触焊点的同时送上焊锡，焊锡的量要适量，焊接时间一般不超过3s。需要注意的是温度过低烙铁与焊接点触的时间太短，热量供应不足，焊点锡面不光滑，结晶粗脆，容易形成虚焊和假焊。反之焊锡易流散，使焊点锡量不足，也容易不牢，还可能出现烫坏电子元件及印刷电路板。总之焊锡量要适中，即将焊点零件脚全部浸没，其轮廓又隐约可见。

（3）元件安装

安装元件的基本顺序：先装低矮、耐热元件（如电阻），然后再装大元件（如中周、变压器），最后装怕热元件（如三极管）。

①电阻的安装。根据色环选取电阻，再根据PCB上两孔的间距弯曲电阻引脚（卧式、立式均可）高度一致。

②瓷片电容和三极管的引脚长度要适中，不能太长，也不可太短，总体高度不可超过中周。电解电容紧贴线路板立式安装焊接。

③磁棒线圈的4个引线头要处理，不能直接上锡，引线头可以用电烙铁配合松香焊锡丝来回摩擦几次即可自动上锡。

④双联拨盘安装时，要将周围高出的引脚在焊接前用斜口钳剪去后再安装。

⑤耳机插座的安装。焊接时速度要快，以免烫坏插座的塑料部分而导致接触不良。

⑥发光管的安装。请先将发光管装在电路板上再将电路板装在机壳上，将发光管对准机壳上的发光管的孔后再焊接发光管。

⑦喇叭安放挪位后再用电烙铁将周围的3个塑料桩子靠近喇叭边缘烫下去后把喇叭压紧，以免喇叭松动。

（4）收音机的调试

通电调试之前，要对照印刷电路图认真检查元器件有无错漏的地方，焊点之间有没有短路现象，元器件引线之间有无相碰现象等。然后加上电池（注意极性），测量整机静态工作总电流应不大于10mA，说明电路可以通电。

①测试静态工作点。将电位器的开关打开（音量旋至最小），用万用表的10mA挡测量静态电流A点约为0．3mA，B点约为0．5mA，C点为2～5mA，D点为1～3mA，测量值在上述值的范围内即可将A，B，C，D4个缺口依次连接好，再把音量开到最大，调双连拨盘即可收到电台声音，如图2-7所示。

图2-7　收音机电路图

②调整中频频率。用无感螺丝刀调整中周，使它谐振在465kHz上。调整中周最好使用高频信号发生器，使高频信号发生器输出465kHz的中频信号，用1kHz音频调制，调制度选30%。调整的方法是：首先，将本机振荡回路用导线短路，使它停振，以避免造成对中频调试工作的干扰。其次，将双联可变电容器调到最大值（逆时针旋到底）。打开收音机的电源开关S，将音量电位器RP旋到最大，信号发生器的输出头碰触VT2的基极，调整T4，使扬声器发出1kHz的响声最响。最后由后级往前级，从基级输入信号，仅调整T3，T4，使扬声器中声音最响，中频即调整好。

③调整频率范围。具体调整方法：由于收音机中波波段频率范围在535kHz到1605 kHz，因此，首先在低端收一个广播电台，例如北京电台首都生活广播603kHz的广播。如果刻度盘指针位置比603kHz低，说明振荡线圈的电感量小了，可以把振荡线圈的磁帽旋进一点；反之，如果刻度盘指针位置比603kHz高，说明振荡线圈的电感量大了，可以把振荡线圈的磁帽旋出一点，直到指针回到603kHz位置处。然后在高端收一个广播电台，例如国际电台英语频道1251kHz，如果指针的位置不在1251kHz处，要调整补偿电容器，直到指针的位置在1251kHz处收到这个电台为止。

在调频过程中，由于高低端相互影响，需要反复多调整几次。

④跟踪统调。统调的目的是使本机振荡频率同天线回路频率保持相差465kHz。先在低端接收一个电台，移动磁性天线线圈T1在磁棒上的位置，使扬声器发出的声音达到最响亮。再在高端接收一个电台，调整天线回路中的补偿电容器，使扬声器发出的声音达到最响亮。

在调整的过程中，由于高低端相互影响，需要反复多调整几次。

【实训总结】

①根据收音机的安装过程，总结收音机安装的步骤和方法。

②根据收音机的安装过程，总结收音机调试的步骤和方法。

③填写任务评价表，见表2-8。

表2-8　任务评价表

续表

【相关知识】

（1）调幅与检波

调幅（AM）就是用低频信号控制高频信号的过程。使高频载波的振幅随着低频调制信号的变化规律而变化，如图2-8所示。

图2-8　调幅

从调幅波可见，频率与载波的频率一致，包络线的波形与调制信号的波形一致。常用二极管和三极管的非线性特点来实现。

调幅制无线电广播分长波、中波和短波3个大波段，分别由相应波段的无线电波传送信号。

①长波（频率：150～415kHz）。

②中波（频率：535～1605kHz）。

③短波（频率：1．5～26．1MHz）。

检波就是调幅的逆过程，就是从已调制的波中检出调制信号的过程。也就是从高频调幅波中检出低频信号，这个低频信号的频率与形状都与高频调幅波的包络一致，如图2-9所示。检波器分为包络检波器和同步检波器。包络检波一般由非线性器件和低通滤波器两部分组成。非线性器件一般是二极管或三极管。

图2-9　检波

（2）调频与鉴频

调频（FM）就是用低频信号去调制高频载波的频率，使高频载波的频率随着低频调制信号的变化而变化，如图2-10所示。

图2-10　调频

从调频波形可见，调频波振幅保持不变，信号的幅度大，波形越密；信号幅度小，波形越稀。

鉴频就是调频的逆过程，其作用是将调频信号解调为原来的调制信号。

（3）超外差原理

它是由本机振荡器产生的高频电磁波与所接收的高频信号混合而产生一个固定中频的过程。因为它是比高频信号低，比低频信号又高的超音频信号，所以这种接收方式叫超外差式。收音机采用固定中频（465kHz），根据中频放大器特性，可使收音机达到较高灵敏度和选择性，如图2-11所示。

图2-11　超外差原理

（4）超外差式收音机组成

超外差式收音机由输入回路、变频级、中频放大级、检波级、AGC电路、低频放大级、功率放大级和扬声器组成，如图2-12所示。

图2-12　超外差式收音机