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【参赛】中生代直放式收音机

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发表于 2017-1-20 00:14:15 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 北极兵 于 2017-1-20 00:14 编辑

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。



一、直放机电路结构分析



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。而且缺少高频滤波电路,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。


二、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. 充分利用好TA7642。


TA7642具有很高的增益和AGC能力,以及高阻抗输入的特点,可以和输入调谐回路直接匹配实现高电压耦合。在TA7642后加入阻容滤波网络,彻底滤除高频成分,防止被后级放大影响音质。


3. 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.jpg

三、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高稳定性的特点,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,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。



四、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。



五、制作过程


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,见附件。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

六、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

最后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。



七、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。


对比的收音机: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:


德生R9012.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 (2017-2-25 23:50):
调试结束后,把音量开到最大,波段范围内应无自激,中、弱台应无明显失真,否则重新调整TA7642。这一级的调整,主要目的是把TA7642的AGC作用调至最佳状态,因其增益足够而不追求过高的增益,降低强弱收听差距。

中生代直放机PCB.rar

323.09 KB, 下载次数: 405

评分

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发表于 2017-3-18 20:41:00 | 显示全部楼层
非常喜欢这个作品,已投票。
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发表于 2017-1-24 11:35:07 | 显示全部楼层
喜闻北极兵老师参赛,特来围观。
这个电路俺已经试过了,惊喜多多啊!
喜欢直放机的同学一定要试试。
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发表于 2017-1-24 12:28:36 来自手机 | 显示全部楼层
前排围观北极兵老师的大做,您是活学活用的典范,矿坛里我最敬佩的老同志之一!
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发表于 2017-1-24 13:09:55 | 显示全部楼层
大赞,已下载资料,仿制一台是必须的。
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发表于 2017-1-25 01:29:47 | 显示全部楼层
做得太好了,文字、图片也好。
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 楼主| 发表于 2017-1-25 08:43:03 | 显示全部楼层
         感谢楼上各位坛友的厚爱和加分鼓励,祝大家新春快乐,吉祥如意,


补充内容 (2017-3-12 20:56):
本机调试的要点说明见167楼。

补充内容 (2017-3-12 20:58):
更正:本机调试的要点说明见32楼。
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发表于 2017-1-25 11:36:46 | 显示全部楼层
喜闻北极兵老师参赛,特来围观。
这个电路俺正在测试,期待惊喜多多啊!
喜欢直放机的同学一定要试试。
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发表于 2017-1-25 12:23:43 | 显示全部楼层
我现在发现,我现在的动手能力越来越弱了。
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 楼主| 发表于 2017-1-25 13:29:16 | 显示全部楼层
乙猪 发表于 2017-1-25 11:36
喜闻北极兵老师参赛,特来围观。
这个电路俺正在测试,期待惊喜多多啊!
喜欢直放机的同学一定要试试。 ...

仔细一看,拙作能让前辈感兴趣并亲自动手,为节日期间增加点娱乐身心的小乐趣儿,幸甚之至。

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发表于 2017-1-26 12:10:24 | 显示全部楼层
很喜欢创新的设计, 特来支持一下!!
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发表于 2017-1-31 10:13:13 | 显示全部楼层
提示: 作者被禁止或删除 内容自动屏蔽
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 楼主| 发表于 2017-1-31 11:26:49 | 显示全部楼层
ww12jj 发表于 2017-1-31 10:13
另辟蹊径,勇攀高峰,特意支持!

感谢坛友大力支持,新春快乐。

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 楼主| 发表于 2017-1-31 11:28:23 | 显示全部楼层
70后大叔 发表于 2017-1-26 12:10
很喜欢创新的设计, 特来支持一下!!

感谢支持,新春快乐。

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 楼主| 发表于 2017-2-5 09:43:12 | 显示全部楼层
        下图是台式机,本来想以台式机参赛,无奈存于手机中的制作过程图片,因手机恢复出厂设置删掉了,才做的袖珍机。台式机使用空气连,旋转刻度盘,双全频喇叭,有更好的收听体验。
IMG_20170203_130738-1.jpg
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发表于 2017-2-5 10:56:24 | 显示全部楼层
很赞,台式也不错!
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