一款便携式精品FM收音机的设计与制作

jackywu_xp

制作一款小型便携式精品FM收音机这个念头已经有好多年了，这个念头要从一块收音板说起，一块以LA1806为核心的收音板，上5V电源接耳放，用耳机听，当收到音乐节目的时候乐感空间感非常好，噪音低，分离度极佳，这是之前都没有的感受。虽说sony的小机 如SRF-S50 S80 S14等都很好，S50听得时间最长，可以说这么小的机器里面音质没有比它更好的了，它的MAGIC BASS印象深刻，后来有了台S14，用的是大名鼎鼎的CX20029的芯片，灵敏度非常好，但是音质听起来似乎少了点什么，也许是因为没有低音增强功能吧，其它的东芝 AIWA的小机也听过几个，个人感觉没SONY的好。

       说到这里也许会有坛友说，制作小机没意思，但是笔者想说大机虽好，但总不能随身带着走吧。还有现在DSP收音盛行，不少坛友都DIY出成品，有句话说，DSP收音是对传统收音的一次降维打击。有点意思，但是笔者还是喜欢传统方案的收音，不是说DSP不好，除了声音听起来硬一点，别的灵敏度真的也是非常得好。
       言归正传，因为是便携式的机器，决定用3.8V锂电池供电，所以常见的IC如，LA1235，LA3450等等高级的芯片肯定用不了，都是12V供电，就算搞出来用DC-DC升压，那得多大容量的电池才实用啊，想想都可怕，所以必须用低压芯片。经过多年有意无意的收集各种资料与元件，总于得出一个方案，咱先定个小目标，首先就是无论灵敏度和音质都要全面超越现有小机，其次体型要足够小。
信号流程图

       首先是高频头的设计：纵观世界，几乎所有的小型收音机的FM高频部分都是二连设计，高放连和本振连，如果按照这个思路设计肯定是不行的，所以得整个4连进去才符合要求，高频头是以LA1186为核心进行扩展，供电电压是1.8-7.5V，可完美用3.8V电池供电，调谐用1SV103变容二极管，考虑到这个变容二极管工作在0-8V，所以必须先将3.8V升压到12V，再用TL431稳压到8V进行调谐，由于调谐电压电流极小，这个方案应该可行，考虑到DC升压是否会影响接收，这得实际测试才知道。频率显示部分采用SC3610，这是可以的。
       其次是中放，中放是一个收音机的核心，一台收音头好不好全看中放部分，好的收音头中放部分有多级放大且有宽带和窄带可以切换，或者叫远近程切换也行。那么咱设计的这个便携收音机中放是否也要加入这个宽带和窄带切换呢？答案是肯定的。这里要用到一片uPC1018C的中放IC，供电电压2.5-9V，内部集成了两级中放。高频头出来的10.7MHZ中频信号，先经过一级FET缓冲后通过一片10.7MX陶瓷滤波器滤波再进入uPC1018C放大，再通过第二片10.7MX滤波然后送到后级IC，以上这一路是宽带。窄带是在其后，通过二级管导通作为切换开关，中频信号再次接入第二片uPC1018C，进过第一级放大后送入一片10,7MZ进行滤波，然后再次进入第二级放大，再次通过一片10.7MZ，然后信号送入后级IC。这里用到的三端陶瓷滤波器10.7MX和10.7MZ都是带超低群延时的，俗称蓝精灵。（其实一开始设计PCB的时候，想用双调谐的中周，放上去以后发现，就这中放部分就能占去一半空间，小机设计，空间那是寸土寸金）
       鉴频和立体声解码采用开头说到的LA1806，内部集成AM电路，FM鉴频和立体声解码，供电电压3-8V，且指标优异，参考资料标明信噪比80dB,立体声分离度48dB。但是别的曲线参数可以看到，当LA1806在3.5V供电的时候立体声分离度可以达到惊人的55dB以上，符合设计目标，是不是很惊讶！


       解码以后音频信号经过一片DNR动态降噪电路，之所以要加这个降噪电路，是因为当信号微弱的时候，会有十分明显的杂音，非常影响收听的乐趣。一说到动态降噪很多人会立马想到一片叫LM1894的芯片，其实若干年前的收音神奇道奇收音机里面就有这个芯片。LM1894一般供电电压是12V，但是它还有个弟弟叫LM832，供电1.5-9V，符合要求。
       然后就是让人念念不忘的低音增强电路，在大的收音头中这种低音增强电路是不需要的，但是咱这是便携机，是用耳机收听的，我觉得还是很有必要的，谁叫我喜欢呢，这里用到LA3550，SONY同款，供电电压0.9-3V，电压低了点，接两个二极管可解决问题，符合要求。
       最后就是功放了，TDA1308，用来伺候收音机搓搓有余，就它了，电压3-7V，符合要求。
完整电路图

以上是方案介绍，但是把这些电路塞入7x10CM的PCB中，笔者花了九牛二虎之力，差不多花了一个月的时间，当然大多时间是在晚上画，然后不停的修改与优化。
PCB正面

PCB背面

接下来是去PCB厂打样了，未完待续……谢谢观看

jackywu_xp

更新之一：
    设计好的PCB板已经到货了，打印一份元件清单然后抽空就可以开工了



先要将周边开关，液晶，电位器空等焊好，有了位置尺寸可以尽快设计好前后面板，因为春节放假就要来了（在这里祝各位坛友春节快乐！！！），不过百密一疏，液晶位置太高了，经过思考切掉2mmPCB，然后引脚焊PCB背面即可


结果一不小切掉了半个耳机插座，不过貌似还挺牢固的，就随它了

这是设计好的前后面板，赶紧拿去加工

固定好PCB板开始焊接，先开焊IC


高品质电容



显眼位置是充电模块，下面是DC模块

几个中周，电感，陶瓷滤波器等



正面焊好以后，就是背面的贴片元件了，这是件费劲的事情了



焊接到现在基本完成，装个盒子看看效果



最后，还差高频头线圈没有完成，明天继续了，谢谢观看

jackywu_xp

更新之二：
    由于之前发现这个调谐用的VT电压是通过DC升压模块得到，在机器的调试过程中发现这种DC升压会带来极大的干扰，使得收音机的性能下降到低谷，之后又不停得试验了其它几种升压电路，目前无一列外得不能满足要求，于是只能另辟蹊径，采用低压调谐电压方案，VT=0.5-3.5V，采用低压性能较好的BB910变容二极管，经过计算是可以覆盖整个FM频段，之前采用的是1SV103这个双胞胎变容二极管，两者比起来1SV103的Q值应该更高。要更换一个高频头的变容二极管，几乎所有的参数都需要调整，工作量几乎相当于重新设计了一个高频头。
    为了后面调试避免不必要的麻烦，需要对变容二极管进行配对，粗略的配对方法其实也简单，就是利用本振和频率显示部分，取出一只BB910，然后接入本振电路，这里要用到接插件，然后将频率调到98MHz，然后将这只BB910单独放好作为基准，每测10个管子，将这个基准BB910接入电路看看是否有跑频方便及时更正，如此下面就是配好对的BB910了，以后都可以随时取用非常方便。

    取4个配好对的变容二极管，简单焊在板子上，先调节本振范围，本振线圈需要减少一圈，经过不断得调整，发现本振的幅度从89-119非常得均衡稳定，这点非常难得，之前用1SV103时候本振低端幅度略弱，这会多少影响低端信号的接收，确定了本振后就要对高放连进行统调，高频头统调必须要有扫频仪，具体调试这里不再赘诉，经过一番调试后得到一个性能非常不错的高频头，高频端输出幅度略大于低频端，和前面1SV103版本的相差无几。
测试调整图

高频头幅频图



    低压VT的高频头完成以后，似乎整个工程就将收尾了，前面已经对中放进行过调整，现在进一步测试一下中放部分的性能，以下是中放宽窄带的扫频曲线图。这里说一下，uPC1018C这片中放IC的噪音很容易爆表，没有仪器用耳朵很难发现，由于它的内部有两级中放，第一级放大问题不大，但是如果第二级输入过强的话那么第二级输出噪音就会爆表，由于这个特点切不可以将两片uPC1018C串联使用，否则效果适得其反


    下面要对板子上的中周和鉴频器进行更换，为了提高效率，之前调试的时候用的是成品中周，个子比较高，由于是便携机，不更换很难再将电池放入，必须换成小中周，下面是5x5mm的贴片中周，但并非是10.7MHz频率的，所以需要制作，将制作好的中周接入高频Q表，得到Q值是78，非常好，谐振电容可以用47P电容


制作完成的中周和鉴频器


这个是鉴频曲线，还算可以的

今天就更新到这里，估计明天就能完成整个制作过程了，谢谢观看

jackywu_xp

更新之三：
   本机已参加论坛第十一届DIY大赛，希望广大坛友多多支持！
http://www.crystalradio.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=1827099&extra=page%3D1





正好放下一块手机锂电池，整机电流70mA


下面是完工以后的图，非常小巧，手感甚好，好了整机制作已经全部结束，机器达到预期目标。最后祝大家春节快乐，生活幸福，谢谢。

jackywu_xp

感谢园丁斑竹授精，争取再接再厉把收音做得更好

琴竹天南

楼主厉害，出个套件吧，我也想做一套

shiuyipyuen

jackywu_xp 发表于 2020-3-9 10:21
已经不年轻了

太迟看到这个贴了 楼主的好手艺不是太多人能及,这包括我

楼主对低频频谱/噪音处理电路非常熟悉.对高频IC电源值也有研究.这里提些不同声音,供楼主和各同好参考.

最大的反对是uPC1018.不要以为某一个型号高档次收音机用之,就能改变它弱信号噪

音调入了电台讯号极难再分离出来这个死穴.这点上楼主试测时也发现了,而且在电路上找了降噪IC,用了很多

PCB版面积来解决您错选1018带来的灾难深重的后果.

自有收音IC以来,即使是最早的2204/1083.从来都不缺灵敏度,我们不要拼命去追查资料,引经据典了,

这是事实.但厂商上市售卖的收讯机选用的IC是每十五年每十五年淘汰高噪音/高变频失真IC,拆开2015年后厂机,只剩

CD2003〔TA2003〕如果楼主认同全世界收讯机生产商的选择,机子会少用三几个IC,高频集总失真会更少,也可省

去静噪IC不特,弱台音质会有大幅大幅度的提高

我修过为数不少的数调机,发现VT0.5---5.5V是一个约略数,不管何种变容二极管,先要找到最低起振电压

有很多变容管子竟然0.1V以下,就能轻易起振,再看其顶端电压,绝大部分都一点几伏至二点七伏左右,机图纸的

设计者就可反复试验一段最合您心水的压控电压了   大家勿被0.5V所悟导,到处寻找升压电路了

           注;选定接收频率后,只要改变本振电感,就能选择到您想用的VT,请大家一试,很好玩的.

BG8VV

请问有套件了吗？

since_1999

你好，我看la1806上面的文档写着有调频中放，所以DIY la1806的时候也可以不加upc1018c的吧？

jackywu_xp

zhke 发表于 2020-1-20 20:02
100UA略显小了点~

待买片试下~

VT电压电流极小，应该可以的，现在手上没有合适的VT电源，用洞洞板搭了几款升压电路，如NE555四倍升压，结果接负载只能升到5V，一看最低使用电压4.5V ，然后绕了个小磁环变压器三极管升压，结果VT电源干净了，但是变压器谐振波影响3.8V主电源而且还是20KHZ，和19K导频信号接近，耗电电流也达到了40mA，以上两方案也否决了。
    现在在没有合适的升压电源之前，只能另辟蹊径了，那就是更换变容二极管低压变容了，使用0-3.3V 的VT电压，BB910低压性能不错，就它了，如果成了，都省得DC升压电源了
   查资料得0.5V的时候容量是40P左右，3.3V的时候是20P左右，经过计算是可以覆盖FM频段的

善人

楼主威武，技术派。等做出来再来看精彩

快乐毛毛虫

厉害，等待楼主的实验结果

66718

期待楼主的作品成功。

fzh547611

        厉害，FM全集成电路优化组合。

ace919

对便携机，这够复杂了，期待试验结果......

5133

你这个方案很好。我最近也是在想设计一个3V工作的收音机，用来做无线耳机用，灵敏度可以差点，但音质和立体声分离度力求最高，准备用TDA7021做高频接收，立体声解码准备用AN7415芯片。CXA1249M+TDA7050T。

66718

5133 发表于 2020-1-5 11:27
你这个方案很好。我最近也是在想设计一个3V工作的收音机，用来做无线耳机用，灵敏度可以差点，但音质和立体 ...

用TDA7021，立体声分离度高不了。

5133

66718 发表于 2020-1-5 11:59
用TDA7021，立体声分离度高不了。

那用哪一个芯片能达到最好呢？

66718

5133 发表于 2020-1-5 12:04
那用哪一个芯片能达到最好呢？

你既然说不要求灵敏度，那随便找一款中频是10.7MHz的芯片就行，关键是中频滤波的带宽要足够，矩形系数好，当然鉴频线性也要好，就行了。

jackywu_xp

谢谢楼上各位坛友的关注，电路图和PCB板子还是需要再仔细核对，争取一次成功，现在所有元件都已经配齐，就等PCB了

jackywu_xp

5133 发表于 2020-1-5 11:27
你这个方案很好。我最近也是在想设计一个3V工作的收音机，用来做无线耳机用，灵敏度可以差点，但音质和立体 ...

谢谢。AN7415据说是一片非常好的低压解码芯片，手上有但是还没试用过

shiuyipyuen

讲音质,选la没错,几十年专业调谐器都定它为不二之选,对于选uPC1018C,表示不滿,此ic绝对灵敏度了得,但

噪音也是了得.难道LA字头的10.7MHZ单列IC那么多,甚至用在电视机,不比uPC1018C好很多？

jackywu_xp

shiuyipyuen 发表于 2020-1-5 14:38
讲音质,选la没错,几十年专业调谐器都定它为不二之选,对于选uPC1018C,表示不滿,此ic绝对灵敏度了得,但

噪 ...

谢谢前辈指点，upc1018C之前没有使用过，翻网页看到有不少网友对其评价甚好，SONY名机SRF-30W用的就是这片IC，最最主要是它的使用电压2.5-9V正好符合要求，其它单列的中放IC至今没找到适合电压的，如TA7060、BA401、uPC577等几乎都是12V的。在搜寻IC的过程中，发现低压芯片的指标明显低于普通12V电压的芯片，要便携只能妥协了

爱上无线电

期待楼主成功，我也一直在策划做一块性能优良的便携机板子，可否共享PCB文件呀。