磨刀，也做个465KHz的扫频仪！

Booooby

1. 动机
      小生前阵关注了求知超版和坛友们在讨论上海312电路（http://www.crystalradio.cn/thread-968571-1-1.html），后发现xinjun坛友和monkey1977坛友动作迅速，已经试验了这个电路。另外，我也全程围观了求知超版设计的场效应中频放大器电路（http://www.crystalradio.cn/thread-970925-1-1.html），从头到尾围观了vkjmmy坛友开展的“BF998与465千赫中周匹配试验”。在下对这些电路都很感兴趣，跃跃欲试。
      但是，苦于没有专业工具，不敢动手。以往，自己调超外差收音机中频放大器全是靠土办法。哪怕采用的电路再好，也没法定量地去分析测试及Benchmark，就谈不上去把玩儿这些好电路了。
      因此，我最近认真研究了求知斑竹和苏老师等坛友关于扫频仪的老帖子(http://www.crystalradio.cn/thread-113881-1-1.html；http://www.crystalradio.cn/thread-268143-1-1.html)，自己也从零开始一步一步学习和制作一个简易的扫频仪。

    参考的电路图如下：

           图1. 求知斑竹设计的465KHz扫频仪电路 (HQPOS坛友改进和绘图，2010.5.2发表在矿坛)

2. 计划
      本次制作计划是将图1的电路进行洞洞板的初步实验，达到效果后再使用Sprint Layout 6.0进行印版设计，并将仪器安装在100*60*25的塑壳中。此外，还计划将检波电路封装进去，在仪器上可进行单LC回路的测试（简单地说，就是可以直接插入一个带谐振电容的465KHz中周进行扫频测试）。

3. 选材
3.1 阻容元件
    对于阻容元件，在这次制作中并没有特殊的要求。均选取1/4w金属膜电阻(5%精度)，耐压25v以上的电解电容，和瓷片电容(10%精度)。   
    为了方便调试，图1中的R1和R2均使用一个固定电阻与蓝白微调电阻串联的方式。

3.2 晶体管
     根据手头“元件仓库”的情况，搭建洞洞板试验电路时，图1中的PNP晶体管均选用了9012(2支)，PNP晶体管选用9013(4支)，JFET选用2SK30。
装成品板的时候，双极性晶体管选用的是PNP--2N3906（2支），NPN--2N3904（4支）。  
      开关二极管2CK使用1N4148替换，2CP*2串联做稳压的二极管使用绿色LED替换，变容二极管使用一个老的2CW5替换，2CP*3串联二极管使用1个3K的电阻替换。
      三端稳压中，实验板中使用78M05(贴片的稍作改动变成直插了)，成品板中使用的是78L06。

3.3 电感元件
      本扫频电路的设计，有一个典型的优点在于LC回路的简洁性。在此，我使用了一个网淘的7*7中周（型号ET7520，只有初级没有次级，底部也没有接谐振电容），实测电感为539.4uH。


          图2：扫频电路中的小中周

4. 试验
      在试验过程中，是将元件组装在洞洞板上面的。为了筛选合适的变容二极管(手头有IS149和bb112，以及几个老的2CW稳压管)和测试不同类型的稳压二极管和开关二极管，因此在实验板上面装置了几组排孔。实验板安装如下：


          图3 扫频仪实验板安装

      安装完成后的实验板、带检波电路的LC测试板如下：


          图4 安装完毕的试验电路板

5. 测试
      实验板安装完毕后，接入示波器进行测试。
5.1 锯齿波信号
      实验板的外接电源是12V的开关电源，将输出信号接入到示波器，可以观测到锯齿波最大输出电压为8.16V，波形如下：


           图5 锯齿波波形

5.2 扫频信号
      扫频信号的输入电压为5v，扫频频率范围为420-510KHz，接入到示波器，显示的是一组频率变化的正弦曲线，如下图：


          图6 扫频信号波形

5.3 单LC回路离线测试
      将TTF2-1，2，9等成品中周插入图4的插座中(中周已自带谐振电容)，然后把扫频信号接入测试板，调好曲线，如下图：


          图7 单LC回路的扫频曲线

      让我感到吃惊的是，单调谐中周也能调出这样类似双调谐中周的曲线。

（未完待续，后面会继续发成品板子的制作过程）



补充内容 (2016-12-16 19:11):
谢谢超版加分鼓励！

补充内容 (2016-12-16 21:11):
谢谢乙猪老师的加分鼓励！

补充内容 (2016-12-16 21:11):
谢谢rzzjw老师的加分鼓励！

补充内容 (2016-12-16 21:46):
谢谢园丁斑竹的加分鼓励！

补充内容 (2016-12-17 16:05):
谢谢北极兵老师加分鼓励！

补充内容 (2016-12-18 11:24):
感谢Monky1977老师的加分鼓励

补充内容 (2016-12-19 10:41):
感谢hayyp老师的加分鼓励！

补充内容 (2016-12-20 19:54):
谢谢hyrlf老师加分鼓励！

yngz

单调谐电路扫出“双峰”是一种假象，其中有一段是频率回扫线。扫频振荡器的频率在锯齿波电压的作用下，频率从低变到高。当锯齿波电压迅速复位时，变容管的反向偏压却不能立刻复位，上面存储的电荷要通过一个很大的电阻(图中470K)泄放。这时示波器的扫描线已经处于最左端，然而输出频率却没有随之及时复位。因此，从最左端开始的一段曲线是回扫线，输出频率是随着扫描线的右扫而下降的。如果回扫线很宽并且和正常曲线靠在一起，单峰就变成了双峰。回扫线是不可避免的，只能想办法把它做得尽量窄。要想办法在锯齿波逆程时，把变容二极管上存储的电荷尽可能快的放掉。

Booooby

接着第1楼，继续说简易扫频仪“成品”的制作。。。

6 成品制作

说是成品，其实主要还是自己用的，算不上真正的成品。

6.1 PCB制作

      这里要首先感谢bxyyhan坛友的无私奉献，一步一步教大家使用Sprint Layout(http://www.crystalradio.cn/thread-763928-1-2.html)
      我先试用了几天，通过慢慢摸索软件功能，尝试着做了这个扫频仪的PCB，如下图：

图8 简易扫频仪的PCB

6.2 热转印和蚀刻
      使用热转印纸打印后，通过热转印机转印。这个过程忘记拍照留图了，见谅。操作过程也比较快，但是热转印后，碳粉在覆铜板上面覆盖不是非常完美，尽管用油性笔补了一下，但是复试后还是有很显著的问题。后面干脆做了镀锡处理。如下图：



图9 蚀刻后的PCB(当时没照相，焊接后补上一张照片)

6.3 焊接和安装

      有了PCB，焊接so easy！告别洞洞板的繁琐接线过程，省略几十个字，如图：

图10 安装好的成品板(立面1)


图11 安装好的成品板(立面2)


图12 装上外壳后的样子

      到此，安装完毕，上示波器后测评无任何问题，再次引证了电路的有效性和稳定性。

7 结语

      通过这次制作，对扫频仪有了比较多了认识和了解。另外，也给自己增加了一件小仪器。用在业余制作中，一定会发挥效用。
      美中不足的是，这次选用的塑料壳太小了，进行LC回路测试时，壳子内部的空间比较受限，目前还是暂时用外接LC回路测试板来出来。另外，壳子里面也没有办法再集成频标电路了。后面如果有精力，争取拿贴片元件再搞一下。

8 致谢
      向矿坛和广大坛友致谢！特别地，要感谢求知斑竹——无私的奉献和耐心的指导，使俺学到了不少东西。

rjphsxx

好帖子，点赞老师。

Booooby

rjphsxx 发表于 2016-12-16 18:05
好帖子，点赞老师。

谢谢关注！ 后面抽时间会继续。

ysh

Booooby 发表于 2016-12-16 18:09
谢谢关注！ 后面抽时间会继续。

没有频标电路？好用吗？

求知无足

恭喜楼主了！制作了这个扫频仪，不但手头从此有了调试利器，更重要的是对扫频仪的知识会有一个质的认识！必将对自己今后的制作产生巨大的好影响！

求知无足

此电路简单实用。我的这个制作，一直用到了现在。我前天制作的几只中周，都是用这个扫频仪测试过的，心里明明白白地知道，这些中周是可以上机使用的。

fdcba123

你的示波器那么高档,可能有扫频仪功能,不用磨刀了

神经没病

好手艺 ！！！！！！！

Booooby

ysh 发表于 2016-12-16 18:21
没有频标电路？好用吗？

正在研究示波器的功能，上面有不少选项，不用频标信号好像也能搞定。不行的话，后面再搭个频标器。
这个电路很好用，锯齿波电路单元屡试不爽，很稳定，扫频信号单元，只要选好变容二极管和中周就行
另外，我也没管x轴y轴什么的，把LC回路接上去就出曲线了。后面就是摸索频标的问题了。

Booooby

求知无足 发表于 2016-12-16 19:03
此电路简单实用。我的这个制作，一直用到了现在。我前天制作的几只中周，都是用这个扫频仪测试过的，心里明 ...

搞这个制作，还真的多亏版主多年前的设计和众坛友的讨论。确实，这个是做收音机的好工具！
向你致谢！

求知无足

这个电路虽然简单，但要制作得好，还是需要对其进一步认识的。这个扫频仪，电路是很成熟的：锯齿波振荡器性能很好，扫频振荡器性能也很好，照电路焊接一般没有什么问题。此制作的关键，是那只变容二极管D1。如果所用变容二极管不合适，扫出来的曲线就会严重失真走样，参考价值就会打折扣。D1，一定要选择在反压为4V左右时，容量要达到200P以上的。这样做的道理，在于要用最小的锯齿波幅度，产生足够的频偏！扫频仪的中心频率，是固定于465KHz的，扫频频偏则要求大于15--20KHz。如果所用的D1在4V时的容量过小，则为了产生足够的频偏，就需要很大的锯齿波电压幅度，但这样一来，变容二极管的线性就极差，扫描出来的曲线就会失真！
如果D1不易解决，可用反向漏电流极小的反压大于25V的稳压二极管代替。有些型号的稳压二极管做为变容管使用时，其容量恰好可以用在这里。零偏压下的容量能找到几百微法的，在4V时的容量有许多就恰在200多微法左右。这样，只要锯齿波为1V左右，就可以产生足够用的频偏，线性极佳！
如果选用两只变容二极管的电路，则扫频线性会好许多。

求知无足

Booooby

fdcba123 发表于 2016-12-16 19:06
你的示波器那么高档,可能有扫频仪功能,不用磨刀了

坛友的建议确实很好。
这个示波器是单位上的，我借来两天，还没摸索出门道。
在单位没找到说明书，在网上下载了一个pdf文档，看了半天，也没看到关于扫频的功能。
我再摸索摸索，如果真的有扫频功能，那我真是拿着倚天剑来磨菜刀了。

Booooby

神经没病 发表于 2016-12-16 19:11
好手艺 ！！！！！！！

谢谢关注！
好手艺谈不上，慢慢摸索，向矿坛的高手们学习！

Booooby

求知无足 发表于 2016-12-16 19:19

这个变容二极管是关键，另外就是要绕好一个配套的可变电感。
我对绕制中周很胆怯，经常把线扰乱、弄断。所以就选了电感量比较大点儿的成品中周。
淘了IS149，但是接上去和这个中周不太匹配。

还好，按照以前超版的建议，我翻箱倒柜找了几个老的2CW二极管，试试，有两个能用，刚好搭配这个中周。