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中生代直放式收音机

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发表于 2017-1-17 00:40:30 | 显示全部楼层 |阅读模式

词曰:


来复再生情未了,甲子知岁少!阁中灯火又盈宵,不堪忍受直放低指标。
“ 7642 ” 尤可依,高放考毕兹。“ O T L ”亦相惜,比肩超外差式七管机。

话说几十年前的几十年后,放不下的仍就是直放机。就当前的物质条件、经济条件、技术条件以及直放机发展状况来说,无论哪个方面,都是必须为当年的“情怀”做个了结,给自己的童年梦想一个满意的交代。除此之外,就是直放机舒展、纯正的音质,也是挥之不去的留恋。



于是下决心做点事情。



直放机虽说线路简单,想提高性能还要另辟蹊径,传统的来复再生还停滞在几十年前的水平上,总觉得来复再生电路不够稳定,放大量、反馈量得不到有效控制,电路结构存在缺陷,收听时的鸟鸣声如影随形。先以单管来复再生式直放机为例,试分析其缺点。


调谐回路:磁性天线接收到的微弱高频信号,经降压送入三级管进行放大,这个不如换个说法:是推动三极管进行放大,本来就微弱的高频信号,还要推动三极管,导致调谐回路的有载Q值大大下降,事实证明,尽管用尽各种工艺手段来提高天线Q值,仍就不能带来本质的改变。所以,三极管放大电路只从调谐回路索取而不付出,这样的电路不合理。那不是有再生么?对,再生的确能提高直放机性能,但这个简单得不能再简单的电路,没有自我调节能力,反馈量无法精细控制,强台不啸叫与弱台增益不能相顾,以致再生如同鸡胁。


来复放大电路:既做高放又做低放,两者不能兼顾,即使用两管分别放大,效果也好不到哪里,最终只能用耳机收听。多管的直放机,都是在低放上下功夫,大多采用甲类、推挽功放电路,功率小,频响差。


检波电路:单管有限的放大量,只能让检波二极管做平方率检波,效率低下,失真也大。
缺少高频滤波电路,检波后的音频未经高频滤波,直接送入三极管放大,其中残存的高频成分同时被放大,形成自激。



要摒弃以上缺点,必须开拓新思路。


设计思路:


1. 提高调谐回路Q值。对于高频信号首选电压放大,高阻抗高电压传输能够保持信号幅度不受损失,并联谐振特性恰好可以利用。


2. 充分利用TA7642的放大与AGC能力,以及它的高阻抗输入的特点,更好地与前级匹配。


3. TA7642后加入阻容滤波网络,彻底滤除高频成分。


4. 功放采用性能较好的OTL电路,充分展现直放机音质特点。


根据以上思路设计的直放机,经历了从简到繁,由繁返简的过程,几经优化,从根本上改变了直放机的面貌,从性能上可以与一般超外差机相提并论了,见图1。


中生代直放机电路图.png


工作原理:


磁性天线L1与C4~C6组成天线调谐回路,2×270Pf并联,可以降低磁性天线电感量,提高线圈Q值,使整个频段的灵敏度更均匀。Q1与R1~R3、C1~C3以及输入回路,组成天线自举放大电路,其结构是以考毕兹振荡器为基础,增加了C3,使其工作接近于临界放大状态,充分发挥考毕兹振荡电路的高稳定性,可以获得极高的稳定性,这是再生无法达到的。在考毕兹电路中插入C3,来控制反馈量,以降低电路增益。高频信号从C3耦合到Q1进行放大,再从C3反馈回到调谐回路,为调谐回路补充能量,合理选择C3的容量,可以在整个频段获得非常均匀的灵敏度。与一般的放大器不同,它的输入端也是输出端,提高了回路的Q值,向后级直接输出并联谐振的高幅度。电压增益较降压输出高出几十倍,选择性大幅度提高。


TA7642用于高放和检波。72dB的增益和30dB的AGC控制能力,不是简单电路能达到的,但实际应用中效果并不理想。但是强台却有很好的收听效果,这说明它需要一定的信号幅度,才能发挥正常的效能。它的输入阻抗极高,因此为了简化电路,使用高值电阻进行偏置,与调谐回路匹配。TA7642输出端滤波电容,C8、R5、C9组成滤波电路,滤除高频残余成分。


Q2等组成音频电压放大,Q3~Q5组成典型的OTL功放,因输出功率够用,舍去自举电路降低失真。Q3的偏流取自偏压二极管中点,可以隔离扬声器的有害反馈。



元件选择:


L1用φ10*140mm中波磁棒,φ0.1*31自制纱包线在无尼龙骨架上绕45T。9012、9013为对管,Q2、Q3的β约150~200,过大时应设10K的下偏流电阻。其它无特殊元件。


制作收音机,是一项系统性的工作,机壳是首先要考虑的,没有合适的机壳,只能是半成品。手上有一只比较古老的小验钞手电,是个纪念品,长条形,握持感极好,壳子厚实,没有螺丝,完全拼装,外观好无碰伤,正适合做收音机,可以装140mm的磁棒。


验钞手电.jpg 验钞手电分解.jpg

这个机壳简直就是在等待我这部中生代直放机的诞生!


机壳的右端恰巧放双连,无需螺丝固定,尽管我也在前壳上钻了螺丝孔。磁棒正好放到原来紫外线灯管位置。线路板只有105*20mm大小,四分之三的地方用来放锂电池和音量电位器,元件位置大约20*22mm,仅是一只双连所占的面积,很有挑战性。


右侧端盖上加了耳机插座和LED灯珠,用AB胶固定,照明功能还是很实用的。


结构设计.jpg

正面壳上开孔装一只一寸超薄小喇叭,本来要装一对,无奈坏掉一个,好吧,天地尚且不周,况人事乎。


喇叭安装.JPG

由于元件所占PCB的面积太小,无法正常使用元件封装制版,只好在sprint layout6.0中单独放置焊盘制作。好在电路图较简单,已经烂熟于胸,顺利完成,打印、热转印、腐蚀终于出炉了。


PCB完成.JPG

全部元件焊好,有了密集恐惧症的征兆。


元件焊接完成.JPG 未洗板.JPG


调试:


先接好磁性天线和大口径音箱,小口径单箱音质不好影响判断。调试从后向前进行。


1.用47K电位器和3K串联代替R10,将音量电位器关到最小,调整电位器使功放的中点电压为1.9V,测量总电阻,以同阻值电阻焊到电路中。


2.用同样方法将Q2集电极电压调到1.9V。


3.断开R2,用20K电位器串联3K电阻代替R5,调台收听一个本地强台,调整电位器使声音最好,音量最大,测量总电阻,用固定电阻焊到电路中。


4.调整频率范围。信号发生器输出525KHz调幅波到一磁性天线,把双连旋至低端,移动收音机磁性天线线圈位置,接收到该频率。再用1610KHz调幅波,双连旋至最高端,调整C6,接收到该频率。


5.最后调R2,用47K电位器和3K串联代替,电位器调至最大值,收听高端一个较弱电台,调电位器至使声音最大但不静音,再调台,检查整个频段有无静音点或失真大的电台,如果有,则微微调大电位器,反复两次,用固定电阻焊入电路。


调试完毕。



各部件安装到壳子上:


部件安装.JPG


拼装起来发现,红色的调谐盘太突兀,不协调,找到一个饮水机的定时旋钮,白色钮子与机壳风格十分和谐,于是铣薄,修了轴孔装好,调台时手感比拔轮好得多。原来的紫外线灯窗口要封起来,用的是20mL注射器外壳,切下一部分,用硅酮胶粘好。


修补窗口.jpg

最后用信号发生器标定频点,在打印纸上手画的刻度盘,用清漆贴到铝片上,再喷清漆将纸润透,烘干后用硅胶粘到外壳上。旋钮上用胶粘上了铅字。


修饰旋钮.jpg

最后完成的样子:


完成效果.jpg

找了一只带光耦的手机充电器,调整TL431的取样电阻,把输出电压降到4.2V,正极串联一只2欧姆1W电阻限流,通过电源插座给锂电池充电。



收听效果对比


收听环境:楼群(六层)中二楼,框架结构,屏蔽作用较强,电磁干扰严重,白天收台不如晚间多,但晚间可比性较差。选择在下午干扰较小的时段在室内进行对比收听。因手中没有分立元件超外差新机,以一部德生R9012新机为参考,其灵敏度与七管超外差机相同,其性能高于常见的分立元件外差机,技术指标见图:


IMG_20170116_113717.jpg 德生9012技术参数.jpg

视频见:http://v.youku.com/v_show/id_XMjQ3MjU0ODQ4MA==.html


收听对比情况:


灵敏度:在固定位置,固定的天线方向收听,德生能收到声音清晰的14个台,自制收音机可以收到19个,灵敏度高于德生。


选择性:低端和高端强台处有轻微的窜台现象,较德生差。


信噪比:自制机本低噪声很低,无台处非常安静,无论强台还是弱台,信噪比都比德生高得多。


音质:自制机音质明显比德生好,音色纯正舒展,久听不厌。


由此可见,自制直放机的综合性能超过了德生9012,但选择性还有提升的空间,综合性能与七管超外差机及同级别集成电路外差机相当。


该直放式收音机与传统直放机相比,灵敏度高,选择性好,音质好,无台处只有本底噪声,没有啸叫,已经全面超越了传统的直放式收音机,综合性能比肩七管超外差机,因此取名中生代直放机。



北极兵
丙申年腊月十六日


补充内容 (2017-3-12 20:51):
本机调试的要点说明见167楼。

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发表于 2017-1-17 13:17:35 | 显示全部楼层
本帖最后由 有胆有识 于 2017-1-17 13:19 编辑

       沁园春 北极兵赞

曾几何时  焊机排版  照部就搬

看低矮歪友  皆言经典  古调虽爱 今人不弹

荏苒光阴  似水流年  直放小鸡无人看

北极兵  指偏锋走剑  笔著新篇

独引中生概念  在放大与震荡之间

惜来复再生  略输文采  哈托莱式  屡见不鲜

一代天骄  超外差式  只是中放调谐难

俱往矣  看Q值倍增  唯我矿坛

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 楼主| 发表于 2017-1-17 20:00:07 | 显示全部楼层
有胆有识 发表于 2017-1-17 13:17
沁园春 北极兵赞

曾几何时  焊机排版  照部就搬

        沁园春-和有胆有识先生

儿时梦想,手擎天线,星空仰望。
塑电波而上,听音天籁;玉宇琼楼,悠然徜徉。
待彼时,当引吭高歌,一顷衷肠。

梦境这般美妙,任时光流逝难忘掉。
惜来复再生,多失灵敏;倍压检波,难觅信号。
一代天骄,超外差机,美妙音质难做到。

俱往矣,寻直放新机,矿坛可淘!

补充内容 (2018-10-18 00:03):
酒意去,惭而补之:丝竹管弦,绵绵流淌,瑶台四顾无人唱。

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发表于 2017-1-17 11:22:44 | 显示全部楼层
本帖最后由 yngz 于 2017-1-17 11:26 编辑

看了视频,这个电路的选择性不错。
这种正反馈电路一般被称为“Q值倍增器”,简单并联在LC两端就能提高Q值。
这个电路成功的关键在于整个调谐回路的空载Q值较低(调谐回路使用了大电容小电感,Q值不易做高。39P电容在1MHz的阻抗约4k,等效并联有较小的R3(10k)),然后使用Q值倍增器提高有载Q值。这种“先抑后扬”的策略,使得Q值变化在整个频率范围内比较均匀,不易自激。而普通LC回路在电容量大幅度变化时,Q值变化很剧烈,不容易在整个频率范围内施加稳定的再生。

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发表于 2018-10-19 10:52:19 | 显示全部楼层
ZRX 发表于 2018-10-19 10:11
祝贺成功!能否转让几块板子?

板子免费,给邮费就OK

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发表于 2018-10-28 18:26:06 | 显示全部楼层
本帖最后由 miaoji70 于 2018-10-28 19:00 编辑

谢谢加分 好像视频看不了,给个连接吧
https://v.youku.com/v_show/id_XM ... m=a2hzp.8244740.0.0
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发表于 2018-10-18 19:17:35 | 显示全部楼层
ace919 发表于 2018-10-18 17:51
你这是好几块板子一块做,批处理啊,厉害!

我习惯是打板做,而且希望做出完整的东西
微信图片_20181018191533.jpg
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发表于 2017-1-31 11:27:45 | 显示全部楼层
请愿谅一个学建筑学的业余爱好者提一些幼稚的问题,因爱好无线电差点耽误了考大学,阴差阳错又考了建筑学,但业余爱好一直没有放弃,纯瞎捣鼓,没有理论知识,要定性定量分析有点难。照这个线路可以吗?请老师指教。 震荡.jpg

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发表于 2017-1-31 21:43:07 | 显示全部楼层
a_fu 发表于 2017-1-31 11:27
请愿谅一个学建筑学的业余爱好者提一些幼稚的问题,因爱好无线电差点耽误了考大学,阴差阳错又考了建筑学, ...

建筑学好啊!
无线电也好!

谋生,谋趣,岂不乐哉!
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发表于 2017-1-17 01:15:45 | 显示全部楼层
北极兵老师的年度大作在凌晨悄悄上坛了。睡前,俺迫不及待地要点个赞,36个赞。明天补加分啊。

这个设计思路真是考虑得很全面。充分考虑到直放机的优缺点并加以调节。

让对7642放不下的坛友们眼前一亮,心头一震!

机壳的创意也是很大亮点。

这个要去参加第八届大赛啊!
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发表于 2017-1-17 01:17:28 | 显示全部楼层
以楼主的技术,制作5管加IC超外差,性能应该更好。
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发表于 2017-1-17 01:19:43 | 显示全部楼层
乙猪 发表于 2017-1-17 01:17
以楼主的技术,制作5管加IC超外差,性能应该更好。

都没睡呢,夜猫真多
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发表于 2017-1-17 01:21:38 | 显示全部楼层
Booooby 发表于 2017-1-17 01:19
都没睡呢,夜猫真多

再看一下矿坛就睡。
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 楼主| 发表于 2017-1-17 01:23:26 | 显示全部楼层
Booooby 发表于 2017-1-17 01:15
北极兵老师的年度大作在凌晨悄悄上坛了。睡前,俺迫不及待地要点个赞,36个赞。明天补加分啊。

这个设计 ...

        谢谢先生抬爱,影响您休息了,子时是最好最重要的休息时间,又错过了。怎么办?LP大人又小怒,夜猫子是爱好者的毛病吗?
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发表于 2017-1-17 01:25:14 | 显示全部楼层
本帖最后由 Booooby 于 2017-1-17 01:26 编辑
北极兵 发表于 2017-1-17 01:23
谢谢先生抬爱,影响您休息了,子时是最好最重要的休息时间,又错过了。怎么办?LP大人又小怒,夜 ...


看到园丁斑竹也在这一刻点了赞,我笑了笑 ,睡了...

明天再向您详细请教哈...
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 楼主| 发表于 2017-1-17 01:28:17 | 显示全部楼层
乙猪 发表于 2017-1-17 01:17
以楼主的技术,制作5管加IC超外差,性能应该更好。

前辈也没睡啊。高性能超外差机已经不胜枚举,直放的很少,所以对直放关注多点,7642真是个好管子,一直拿它不三极管用,以前直接代替超外差的中放,效果非常好。

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发表于 2017-1-17 01:57:39 | 显示全部楼层
很好的创意,完美的作品,为您点赞!
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发表于 2017-1-17 07:13:55 | 显示全部楼层
高放部分是亮点!新颖,学习了。
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发表于 2017-1-17 07:17:13 来自手机 | 显示全部楼层
支持个,帮顶。
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发表于 2017-1-17 07:35:11 | 显示全部楼层
呵,Q1部分真是个亮点!通过外来信号牵引Q1的振荡,从而在谐振频率处产生幅度较大的信号,这是一种思路独特的再生!

从原理上来看,Q1的工作最好处于振荡与非振荡的临界状态,一旦有信号就会被激发而产生衰减振荡。这里的调整是个技术活。不管怎么说,都得点个赞!

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发表于 2017-1-17 07:40:24 来自手机 | 显示全部楼层
这不就是超再生电路吗?
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发表于 2017-1-17 07:54:28 | 显示全部楼层
看破不要说破嘛。
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 楼主| 发表于 2017-1-17 08:17:35 | 显示全部楼层
70后大叔 发表于 2017-1-17 07:40
这不就是超再生电路吗?

如果是超再生,那7642就成音频放大器了。这里没有超再生的自熄电路,而且T|在任何情况下也不振荡。

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